Министерствообразования и науки Российской Федерации
НОВОСИБИРСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА ПТМ
Расчетно-графическаяработа
по курсу«Металлорежущие станки и инструменты»
Факультет механико-технологический
Группа ТХ-401
Студент Рубаненко А.Е.
Преподаватель СкибаВ.Ю.
Новосибирск 2007Содержание.
TOC o «1-3» h z u Содержание.PAGEREF _Toc182059037 h 2
Исходные данные:PAGEREF _Toc182059038 h 3
Подбор металлорежущегоинструмента PAGEREF _Toc182059039 h 4
Расчет режимов резания PAGEREF _Toc182059040 h 5
Подбор металлорежущегостанка.PAGEREF _Toc182059041 h 7
Структурно-кинематическийанализ станка модели 1А616.PAGEREF _Toc182059042 h 10
Компоновочная схема станкамодели 1А616 PAGEREF _Toc182059043 h 12
Выявление необходимыхисполнительных движений.PAGEREF_Toc182059044 h 12
Анализ формы обрабатываемойповерхности.PAGEREF _Toc182059045 h 14
Структурный анализ станка.PAGEREF _Toc182059046 h 14
Настройка параметров станка.PAGEREF _Toc182059047 h 14
Вывод.PAGEREF _Toc182059048 h 18
Таблицы вспомогательныхрасчетов PAGEREF _Toc182059049 h 19
Список использованнойлитературы.PAGEREF _Toc182059050 h 21
Исходныеданные:
Исходные данные приведены в таблице 1.
Таблица 1
Исходные данные:
Исходные данные
Вариант
Номер варианта
457
Номер детали
9
Тип инструмента
Метчик
Масштабный коэффициент
25
Степень автоматизации
Ручное управление
Материал детали
Сталь конструкционная углеродистая
750 мПа
Шероховатость обрабатываемой поверхности
2,5 мкм
Вид обработки
Резьбонарезание
Эскиз детали показан на рисунке 1. Рисунок 1. Эскиз деталиПодборметаллорежущего инструмента
Метчик машинный для метрической резьбы с крупным шагом,сплав P6M5/HSS:
Рисунок 2. Метчикмашинный для метрической резьбы с крупным шагом
Расчет режимов резания
Рассчитываемскорость резьбонарезания формулу(1):
(1)
где s– скорость подачи, равная шагу резьбы.
Т – стойкость.
Kv– поправочныйкоэффициент.
Из таблицы:
Cv=
64,8
T=
90мин
m=
0,90
q=
1,2
s=
2,5 об/мин
y=
0,5
Рассчитываем коэффициент Kv, используяформулу (2)
Kv= KmvKnvKсv,
(2)
где Kmv= 1 – коэффициент, учитывающий качество
обрабатываемого металла
Knv= 1– коэффициент, учитывающий материал режущей частиинструмента
Kсv= 0,8 – коэффициент, учитывающий способ нарезания резьбы
Kv= 1* 1* 0,8 = 0,8
С учетом вышеперечисленных параметров,скорость резьбонарезания равна:
Силовыезависимости рассчитываем по формуле (3):
(3)
где из таблицы :
Cм =
0,0270
Кр=
Кмр = 1
P=
2,5
q=
1,4
y=
1,5
Рассчитаем частоту вращения шпинделя поформуле (7):
(7)
,
Мощность рассчитываем по формуле
(8)
Подбор металлорежущего станка.
ВЕРТИКАЛЬНО-СВЕРЛИЛЬНЫЙ СТАНОК МОДЕЛИ 2AI35
Назначение станка. Станок предназначен для сверления, рассверливания,зенкерования и развертывания отверстий в различных деталях, а также для торцевания и нарезания резьб машинными метчиками в условиях индивидуального и серийногопроизводства. На станке модели 2А135обрабатываются детали сравнительно небольшихразмеров и веса.
Техническаяхарактеристика станка
Наибольший диаметр сверления в мм 35 20
Расстояние от оси шпинделя до лицевой стороны стани-
ны в мм ., 300
Наибольшее расстояние от торца шпинделя до стола в мм 750
Наибольший ход шпинделя в мм . 225
Наибольшее установочное перемещение шпиндельной баб-
ки в мм 200
Размеры рабочей поверхности стола в мм:
длина 500 800
ширина 450 100
Наибольшее вертикальное перемещение стола в мм . . . 325
Число скоростей вращения шпинделя ....... 9
Пределы чисел оборотов шпинделя в минуту 68—1100 331,21
Количество величинподач . . . 11 7
Пределы величин подачи в мм/об 0,115—1,6 2,5
Мощность главного электродвигателя в квт 4,5 2,4
*подбор токарного станка осуществляется путем анализачетырех основных параметров: наибольшего диаметра обрабатываемой детали (мм), пределовчисел оборотов шпинделя в минуту, пределов величин продольных и поперечных величинподач суппорта (мм/об), мощности главного электродвигателя (кВт).
Основныеузлы станка модели 1А616 (рисунок 3):
А – гитара сменных колес;
Б – передняя бабка с переборным устройством, звеномувеличения шага и реверсивным механизмом;
В – фартук смеханизмом подач;
Г – суппорт с быстродействующим четырехпозиционнымрезцедержа-телем;
Д – задняябабка;
Е – станина;
Ж – встроенный шкаф с электрооборудованием;
З –задняя тумба;
И – система охлаждения;
К – поддон для сбора охлаждающей жидкости и стружки;
Л – коробкаскоростей;
М – передняя тумба;
Н – коробка подач.
Органыуправления станка модели 1А616 (рисунок 3):
1. рукояткаустановки типа резьбы или подачи
2. рукояткаустановки нормального или увеличенного шага
3. рукояткареверсирования перемещения суппорта
4. рукояткауправления перебором
5. рукояткапереключения множительного механизма коробки подач
6. пуговкавключения ходового винта или ходового валика
7. рукояткаручного поперечного перемещения суппорта
8. рукояткабыстрого отвода суппорта в поперечном направлении
9. рукояткаповорота и закрепления четырехпозиционного резцедержателя
10. рукояткаручного перемещения верхней части суппорта
11. рукоятказакрепления пиноли задней бабки
12. рычагзакрепления корпуса задней бабки на направляющих станины
13. маховичокручного перемещения пиноли задней бабки
14. и 20.рукоятки включения, выключения и реверсирования главного электродвигателя
15. рукоятка включения и выключения маточной гайкипродольного ходового хода
16. рукояткавключения и выключения поперечной подачи суппорта
17. рукояткавключения и выключения продольной подачи суппорта
18. кнопка длявыключения реечной шестерни
19. маховичокручного продольного перемещения суппорта
20. и 22. рукоятки управления коробкойскоростей
23. рукояткаустановки шага резьбы или величины подачи
Движения встанкемодели 1А616 (рисунок 3):
Движениерезания– вращение шпинделя собрабатываемой деталью.
Движениеподач– прямолинейное поступательноедвижение суппорта с резцом в продольном и поперечном направлениях от ходовоговалика.
Движениеобразования винтовой поверхности–прямолинейное поступательное перемещение суппорта с резьбовым резцом впродольном направлении от ходового винта
Вспомогательныедвижения– ручные установочныеперемещения суппорта, корпуса и пиноли задней бабки, а также поворотчетырехпозиционного резцедержателя.
Принципработыстанка модели 1А616 (рисунок 3):
Обрабатываемая деталь устанавливается в центрах илизакрепляется в патроне. В резцедержателе суппорта могут быть закреплены четыререзца. Инструменты для обработки отверстий вставляются в конус пиноли заднейбабки. Сочетанием вращательного движения детали с поступательным перемещениемрезца на станке можно обрабатывать цилиндрические, конические, винтовые иторцевые поверхности.
Конструктивныеособенности (рисунок 3):
В станке модели 1А616 применен разделенный приводдвижения резания.
Приводной шкив установлен на шпинделе между егоопорами, однако конструкция задней опоры шпинделя допускает замену клиновыхремней без демонтажа шпинделя.
Структурно-кинематическийанализ станка модели 1А616.
Кинематика станка модели 1А616 показанана рисунке 4:
Рисунок 4. Кинематическая схема токарно-винторезногостанка модели 1А616
Движениерезания. Привод движения резания устанка модели 1А616 являетсяраздельным. Он состоит из двух клиноременных передач, двенадцати ступенчатойкоробки скоростей и переборного устройства.
Приводной вал II(рисунок 4, а) коробки скоростей связан сэлектродвигателем мощностью 4,5 кВтклиноременной передачей.
Трехваловая коробка скоростей имеет три двойныхподвижных блока шестерен Б1, Б2,Б3 и одну одиночную подвижную шестерню 55. вал IIIполучает вращение от вала IIчерез шестерни 41-26,когда блок Б1, какпоказано на схеме, сдвинут влево, либо через шестерни 39-31 при крайнем правом положении блока Б1, или посредством шестерен 14-55. в последнем случае шестерня 55 вводится в зацепление с шестерней 14, а блок Б1устанавливается в среднее нейтральное положение.
Два двойных блока шестерен Б2 и Б3позволяют увеличить количество скоростей на выходном валу IVкоробкискоростей до двенадцати.
Нижний ряд чисел оборотов от 11 до 280 в минутупередается шпинделю, как показано на схеме, через перебор. Вращение от коробкискоростей посредством клиноременной передачи 174-174 сообщается полому валу Vи далее через шестерни 34-68, вал VIи зубчатуюпередачу 20-80 шпинделю VII.
Верхний ряд чисел оборотов шпиндель получает привыключенной кулачковой муфте M1непосредственно от полого вала V.
График скоростей (рисунок 4, б) показывает, чтовследствие совпадения трех скоростей шпиндель имеет только 21 различную скорость вращения.
Минимальное число оборотов шпинделя в минуту nminопределяется по выражению:
Движенияподач.Движения подач суппортазаимствуются от шпинделя. Вал Xполучает вращение через шестерни 34-44-22-34. Подвижная шестерня 34на валу Х служит для изменениянаправления подач суппорта. При смещении шестерни влево вал Х получает вращение от блока шестерен Б4 минуя паразитную шестерню 22.
Для подачи суппорта сменные блоки шестерен С1 и С2 устанавливаются так, как показано на схеме и вал XIIприводится в движение от вала Х черезшестерни 30-66-36. Теоретическикоробка подач может обеспечить 48скоростей. Однако вследствие совпадения ряда скоростей практически коробкаподач дает только 22 различныевеличины подачи.
Промежуточный вал XIXи связанный с ним предохранительной муфтой Мnходовой валик XXIполучает вращение от выходного вала XVIIкоробкиподач через колеса 23-25. Ходовойвалик XXIпередает вращение посредством червячной передачи 2-35 валу XXII.Последний связан с валом XXIIIколесами 31-53.
Мелкозубая муфта М6служит для включения продольной подачи суппорта. Движение от вала XXIIIпередаются суппорту через муфту М6,колеса 27-53, вал XXIVиреечную передачу 14-рейка m=2мм.Поперечная подача осуществляется ходовым винтом XXVII(при включенной муфте М5), который получает вращение от вала XXIIчереззубчатые передачи 50-35 и 47-13.
Движениеобразования винтовой поверхности.Длянарезания резьбы с шагом до 6 мм движение,как и при подаче суппорта, заимствуется от шпинделя станка. Резьбы с болеекрупным шагом нарезаются при включенном переборе с использованием звенаувеличения шага. Для этого блок шестерен Б4смещают вправо, пока его левая шестерня 44не войдет в зацепление с шестерней 34,закрепленной на полом валу Vв этом случае перемещение суппорта будетосуществляться от вала V.
Для нарезания метрической и дюймовой резьбы сменныеблоки шестерен С1 и С2 устанавливаются так же,как и при подаче 30-66-36. Длянарезания модульной и питчевой резьбы сменные блоки переставляют так, чтобыдвижения валу XIIпередавалось шестернями 36-66-55.
Для некоторых шагов резьб применяются и другиеварианты установки сменных блоков, при которых движение передается шестернями 25-66-55 или 36-66-30.
Когда нарезаются дюймовые и питчевые резьбы (какпоказано на схеме), кулачковая муфта М2выключена. Колесо 51 зацеплено сшестерней 30 вала XII,а шестерня39 на валу XVвведена взацепление с шестерней 39 двойногоблока 22,39, свободно сидящего навалу XIV. Для нарезания метрических и модульных резьбвключается муфта М2,колесо 51 выводится из зацепления, ашестерня 39 перемещается по валу XVвправо до зацепления с колесом 39, жестко закрепленном на валу XIV.
Суппорт получает движение от коробки подач черезкулачковую муфту М4,промежуточный валик XVIIIи ходовой винт XX.
Вспомогательныедвижения.Лимб Л продольной подачисуппорта получает вращение от вала XXIVчерез шестерни 53-17 и передачу 30-30-30-117 с внутренним зацеплением.
Компоновочная схема станка модели 1А616(рисунок 5).
Рисунок 5. Компоновочная схема станка модели 1А616.
Фv
(В1)
V1, N1
Фs
(П4, П5)
F2, V2, N2, L2, K2
Уст
(П4)
L4, K4
Уст
(П5)
L5, K5
Всп
(В3)
L3, K3
Всп
(П2)
-
Всп
(П4)
N4
Всп
(П5)
N5
где: F–траектория, V–скорость,
N–направление, L–путь, K–конечная точка. Выявлениенеобходимых исполнительных движений.
Вседвижения в станках – исполнительные. По целевому назначению их можно разделитьна пять групп:
1. Формообразующие(Ф) – согласованные относительные движения заготовки и режущего инструмента,которые непрерывно создают производящие линии, а, следовательно, и поверхностизаданной формы в целом.
а) движение скорости резания (Фv)
б) движение подачи (Фs)
2. Установочные(Уст) – движения заготовки и инструмента, необходимые для перемещения их втакое относительное положение, при которым становится возможным с помощьюформообразующих движений получить поверхность с требуемыми размерами.
3. Делительные(Д) — движения заготовки и инструмента, необходимые для переноса процессаформообразования на новый участок детали для обеспечения равномерногораспределения на заготовке одинаковых образуемых поверхностей.
4. Вспомогательные(Всп) – движения обеспечивающие установку, зажим, освобождение,транспортирование, ускоренное перемещение заготовки и режущего инструмента взону резания, удаление стружки и т.д.
5. Движения управления(Упр) — совершаются органами управления, регулирования,координирования всех других исполнительных движений станка.
Исполнительные движения для станка1А616.
Движениями формообразования создаются производящиелинии, следовательно и форма поверхности. Исполнительное движениеформообразования, происходящее со скоростью резания V, называется главным и обозначается Фv(). Для станка 1А616 главным формообразующим движениемявляется движение вращения шпинделя.
Формообразующие движения, совершаемые с меньшейскоростью, измеряемой величиной подачи называются движениями подачи Фs().Для станка 1А616 движениями подачи являются поступательныепродольное и поперечное движение верхних салазок суппорта.
Установочные движения Уст() предназначены для созданияисходного положения заготовки и режущего инструмента перед движениемформообразования. Этими движениями обеспечиваются положения обрабатываемойповерхности относительно других и обеспечиваются некоторые размеры детали. Вмоем случае таких движений два: П4 и П5. это поступательное поперечное ипоступательное продольное движение верхних салазок суппорта.
Вспомогательные движения Всп() обеспечивают подвод илиотвод режущего инструмента или детали. У станка модели 1А616 таких движенийчетыре: В3, П2, П4, П5. Это вращательное, поступательное поперечное ипоступательное продольное движение верхних салазок суппорта.Анализформы обрабатываемой поверхности.
Анализформы приведен на рисунке 6.
Рисунок 6. Анализ формы поверхности.
Дляполучения заданной поверхности необходимо два формообразующих движения.Структурный анализ станка.
Структурный анализ станкамодели 1А616 приведен на рисунке 7.
Рисунок 7. Структурный анализ станка.Настройкапараметров станка.
Настройка формообразующих движений.
Движениескорости резания(вращательное движение шпинделя с заготовкой)
Длядвижения скорости резания необходимо настроить два параметра: скоростьVи направление N.
nдвигателя ® nзаготовки
Направление обеспечиваетсяреверсом электродвигателя.
Движениеподачи(поступательное продольное и поперечноедвижения верхних салазок суппорта)
Длядвижения скорости резания необходимо настроить пять параметров: траекторию F, скоростьV, направление N, конечную точку Kи путь L.
Траекториянастраивается при помощи гидрокопировального суппорта, предназначенного дляобработки поверхностей сложной геометрической формы.
1оборот заготовки = Scosa