Кинематический анализ и расчет станка

3

РЕФЕРАТ

РЕЗАНИЕ, СТАНОК, МАТЕРИАЛ, МЕТЧИК, РЕЗЕЦ, КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ, ДИАГРАММА

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Расчёт метчика

2. Расчёт фасонного призматического резца

3. Кинематический анализ металлорежущего станка

3.1 Вычерчивание кинематической схемы станка

3.2 Общая характеристика станка

3.3 Составление кинематического уравнения

3.4 Построение графика частот оборотов

3.5 Анализ картины частот оборотов

3.6 Построение лучевой диаграммы скоростей

3.7 Изучение кинематики механизмов подач

3.8 Описание вспомогательных движений и механизмов

Заключение

Список использованных источников

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

В данной работе требуется произвести расчет металлорежущего станка 1П 365, вычертить график частот оборотов и лучевую диаграмму, а также рассчитать инструменты, необходимые для обработки детали, представленной в задании и выполнить рабочие чертежи этих инструментов на листах формата А4 или А3.

Втулка резьбовая

ВВЕДЕНИЕ

Данная работа выполняется с целью приобретения практических навыков по следующим категориям: назначению режимов резания, выбору режущих материалов, подбору и конструированию высокопроизводительных инструментов, освоение методики анализа кинематики металлорежущих станков и способов их настройки, приобретение опыта по работе с техникой и литературой.

Работа выполнена по этапам:

ѕ произведение подбора основных элементов режущих инструментов,

ѕ выполняются эскизы инструментов и их рабочие чертежи,

ѕ по нормативам назначаются режимы обработки,

ѕ проводится кинематический анализ станка,

ѕ оформляется пояснительная записка.

1. РАСЧЁТ МЕТЧИКА

М27 - 8g

d2 - диаметр заборной части на переднем торце метчика, он делается меньше внутреннего диаметра резьбы. Для метчиков диаметром 20 - 39 мм на 0.2 - 0.25 мм (по справочнику).

dнар. = 27 мм; dcр. = 25.051мм; dвн. = 23.752мм

d2 = 26.8мм

Длину l1 (Рис. 1) заборной части рекомендуется выбирать в зависимости от толщины срезаемой стружки по формуле:

Рисунок 1.

Основные элементы метчика.

где t2 - высота резьбы, z - число перьев - коэффициент, равный отношению толщины стружки к шагу нарезаемой резьбы:



Величина коэффициентов ? приводится в таблицах и для нашего случая ? = 0.018.

3. Число перьев у метчиков тоже выбирается по таблице, в зависимости от диаметра и назначения метчика и равно:

z = 4.

4. Высоту резьбы можно определить по следующей формуле:

где d0 = 27 - наружний диаметр, d1 = 23.752 - внутренний диаметр.

Следовательно длина l1 заборной части будет равна:

5. Угол наклона заборной части ? определяется из формулы:

d0 - наружний диаметр, d2 - диаметр заборной части в переднем торцевом сечении метчика.

По справочным данным выбираем ? = 6.

6. Ширина пера f = 0.25d0 для четырёхканавочных метчиков, она равна f = 6.75.

7. Для четырёхканавочных метчиков диаметр сердцевины равен D1 = 1.3 + 0.45d0 и равен D1 = 13.45 мм.

8. Передний угол ? выбирается по таблице, в зависимости от свойств обрабатываемого материала. Для стали средней твёрдости ? = 8…10. Следовотельно ? = 10.

9. Главный задний угол ? на заборной части принимается по таблице, в зависимости от типа метчика. Метчик ручной по этому ? выбираем равным 8. Задний угол на калибрующей части ?1 у метчиков со шлифованым профилем делается за счёт уменьшения диаметра резьбы на 0.02…0.05 мм.

10. Вечилина затылования определяется по формуле:

где d1 - внутренний диаметр резьбы метчика, z -число его перьев, ? - задний угол.

Следовательно:

11. Стандартные метчики изготавливаются с прямыми канавками. Специальные метчики для улучшенного отвода стружки иногда снабжаются винтовыми канавками. Угол наклона винтовых канавок равен ? = 8…15. При сквозных отверстий рекомендуется левое направление винтовых канавок.

При нарезании сквозных отверстий лучшего отвода стружки можно достигнуть и путём создания наклона передней поверхности метчика на его заборной части под углом ???= 5…10, такая заточка обеспечивает отвод стружки в направлении подачи метчика.

12. Для снижения величины силы трения между метчиком и нарезаемой резьбой калибрующая часть метчика выполняется с обратной конусностью. Уменьшение диаметра по направлению к хвостовику составляет 0.05…0.1 мм на 100 мм длины.

2. РАСЧЁТ ФАСОННОГО ПРИЗМАТИЧЕСКОГО РЕЗЦА

1. На высоте центра Он вращения детали распологается та узловая контурная точка 1 фасонного профиля режущего лезвия, которая лежит на наименьшем радиусе r1. Расположение остальных узловых точек определяется пересечением передней поверхности резца с окружностями детали радиусами r2, r3, r4. (Рис. 2)

Рисунок 2.

2. Для образования задних углов ? тело призматического фасонного резца наклоняют так, чтобы прямолинейная образующая фасонной задней поверхности резца в точке 1 образовала угол ? с плоскостью резания в той же точке.

3. Целью коррекционных расчётов призматических фасонных резцов является вычисление расстояния от прямолинейной образующей точки 1 до параллельных ей образующих задней поверхности резца, проведённых через контурные точки 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, т.е. величин Р2, Р3, Р4, Р5, Р6, Р7, Р8.

Из узловых точек опускаем перпендикуляры на прямолинейную образующую узловой точки 1. Получаем ряд прямоугольных треугольников. Известные из общей части коррекционного расчёта расстояния: С2-6, С3-7, С4-8 являются гипотенузами.

4. Осевые размеры между узловыми точками детали и резца равны. Для нашего случая tмах = 8мм, и следовательно по данным из таблицы выбираются конструктивные размеры призматического резца:(Рис. 3)

В = 14, Н = 75,

Е = 6, А = 20,

F = 10, r = 0.5,

Рисунок 3.

d = 4, M = 24.

5. Построение шаблонов и контршаблонов для контроля фасонного профиля призматического резца полностью определяется координатными расстояниями Р2 - Р8. Допуски на точность изготовления заданных чертежом линейных размеров фасонного профиля шаблона составляет +,- 0.01мм.

6. Из рекомендации по выбору геометрии лезвия фасонного резца: задний угол ? = 10, и в зависимости от материала заготовки и материала самого резца выбираем ? = 20.

7. Далее составляем и решаем следующие уравнения:

????????????????????????????????????????? = ? + ? = 10 + 20 = 30

8. После находим Рi из уравнений:

3. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО СТАНКА 1П 365.

Кинематический анализ включает следующие этапы:

1. Вычерчивание кинематической схемы станка.

2. Общая характеристика станка.

3. Составление кинематического уравнения.

4. Построение графика частот оборотов.

5. Анализ картины частот оборотов.

6. Построение лучевой диаграммы скоростей.

7. Изучение кинематики механизмов подач.

8. Описание вспомогательных движений и механизмов.

3.1 Кинематическая схема станка 1П 365. (Прилож. 3)

Номера валов обозначаются римскими цифрами, числа зубцов шестерён и колёс - арабскими.

Основными узлами станка являются:

ѕ Станина - 1.

ѕ Коробка подач - 2.

ѕ Передняя бабка с коробкой скоростей - 3.

ѕ Шпиндель - 4.

ѕ Боковой суппорт - 5.

ѕ Продольный суппорт с револьверной головкой - 6.

ѕ Барабан упоров - 7.

ѕ Фартуки продольного и бокового суппортов - 8, 9.

3.2 Общая характеристика станка

Токарно-револьверный станок 1П 365 предназначен для обработки деталей из штучных заготовок диаметром до 500 мм и из прутка диаметром до 80 мм. Изготовление деталей связано с выполнением ряда последовательных переходов: обтачивания, сверления, растачивания, развёртывания, отрезки и др. - в условиях серийного производства. Основные узлы станка приведены в Приложении 3.

Принцип работы и движения в станке: обрабатываемая деталь закрепляется в обычном самоцентрирующем или пневматическом патроне, установленном на шпинделе станка. В процессе обработки деталь вращается (главное движение). Весь необходимый для данной операции комплект режущих инструментов устанавливается в шестипозиционной револьверной головке продольного суппорта и четырёхпозиционном резцедержателе бокового суппорта. Инструменты совершают движения подачи в продольном или поперечном направлениях. Обработка может производиться от обоих суппортов одновременно с заданными подачами. Ограничение движения суппортов и автоматическое выключение подач осуществляются регулируемыми упорами на барабане упоров.

Кинематическое уравнение.

Составляем кинематическое уравнение цепи главного движения в развёрнутом виде и определяем теоретическое число ступеней регулирования

Теоретическое число ступеней на шпинделе:

3.4 Построение графика частот оборотов

Проводятся вертикальные линии валов 0, I, II,… на равном расстоянии друг от друга. Последний вал обычно является шпинделем станка (Рис. 4).

Рисунок 4.

На нулевой вал (вал электродвигателя) наносится логарифмическая шкала частот оборотов в интервале, охватывающем минимальные и максимальные частоты оборотов, которые могут иметь место на валах коробки скоростей. Обычно ориентируются по наименьшим и наибольшим оборотам шпинделя и оборотам вала электродвигателя. Масштаб шкалы выбирается таким, чтобы график оборотов удобно разместился на выбранном формате листа и был чётким. На шкале наносим числа частот.

3.5 Анализ картины частот оборотов

По точкам на последнем валу (шпинделе) определяется фактическое число ступеней частот оборотов Zф, при этом точки совпадающие (линии передач на валу сходятся в одну точку) и очень близко расположенные принимаются за одну, следовательно,

По фактическим nмах и nмin на шпинделе и фактическому числу ступеней определяется знаменатель геометрического ряда:

Для нашего случая:

Принимаем стандартное значение ? = 1.41, тогда теоретический ряд будет: 33, 47, 66, 186, 262, 370, 522, 735, 1040, 1470.

Далее определяем допустимое отклонение по формуле:

И будет равно:

Расчитанный ряд сопоставляем с фактическим (на схеме частот оборотов). Определяются наиболее значительные отклонения частот фактического ряда от теоретического:

В нашем примере наибольшее отклонение наблюдаем на последней ступени, для которой:

Таким образом, отклонения фактического ряда от теоретического находятся в допустимых пределах.

Определяем вид структуры коробки скоростей - множительная или сложенная.

Для множительной структуры структурная формула имеет вид:

Где k - число групп передач в коробке скоростей.

Р - общее число передач в группе

Р1 - основная группа, передаточные отношения кинематических пар в этой группе составляют ряд со знаменателем ?, переключение их последовательно изменяет частоту оборотов на шпинделе - n1, n2, n3, …;

Р2 - первая размножающая группа, переключение передач в этой группе даёт скачки скоростей на ведомом валу группы и шпинделе со знаменателем:



Р3 - вторая размножающая группа:

Положение каждой группы в формуле определяется конструктивным расположением их в коробке скоростей. И для нашего станка имеем:

Следовательно, в данном станке на первом месте стоит вторая размножающая группа, на втором - основная и на третьем - первая размножающая группа.

Сложенная структура представляет собой сумму обычных множительных структур и как бы содержит две и более кинематических цепей. Одна структура - основная, она используется для получения всех скоростей на шпинделе, остальные - дополнительные, они используются для части скоростей.

Для станка 1П 365 с одинарным перебором:

между валами II - IV структурная формула может быть записана как сложенная:

Сложенные структуры позволяют обеспечивать большие диапазоны регулирования коробок скоростей, при этом все значения передаточных отношений находятся в требуемых пределах. В этих структурах высокие скорости получаются с помощью коротких кинематических цепей, что увеличивает КПД привода.

Определяем наибольшие и наименьшие передаточные отношения и проверяем выполнение неравенства:

Для нашей схемы:

т.е. несколько выходит за пределы допустимого.

Итак, коробка скоростей станка 1П 365 имеет сложенную структуру, состоящую из шестиступенчатой основной множительной структуры и одинарного перебора. Передаточные отношения всех зубчатых пар находятся в пределах рекомендуемого интервала, за исключением пары 20/86.

3.6 Лучевая диаграмма скоростей

Лучевая диаграмма скоростей представляет собой графическую зависимость скорости резания от диаметра заготовки или диаметра инструмента и частоты оборотов для всех частот станка.

Аналитическая зависимость выражается уравнением:



где v - скорость резания; м/мин

D - диаметр заготовки или инструмента; мм

n - частота вращения шпинделя; об/мин

Лучевая диаграмма скоростей служит для быстрого определения n по заданным v и D.

Строим диаграмму в координатных осях с логарифмическими шкалами.

3.7 Изучение кинематики механизмов подач

Рисунок 5.Кинематика механизмов подач

Уравнение продольной подачи бокового суппорта имеет следующий вид:

Структурную формулу для коробки подач можно записать:

Далее следует записать аналогичные уравнения для продольной подачи револьверного суппорта Sпр.р.с., поперечной подачи бокового суппорта Sпоп.б.с. и ускоренных перемещений суппортов.

Для одной из цепей подач определяются Smax и Smin, диапазон регулирования подачи:

число ступеней подач Zs и знаменатель геометрического ряда подач:



Т.к. в паспорте станка число подач суппортов равно 11, то вместо Zs = Z3 = 18 принимаем Zs = 11 (7 пар передаточных отношений совпадают).

Тогда:

Определяем теоретический ряд подач:

3.8 Описание вспомогательных движений и механизмов

Для станка 1П 365 ускоренная подача суппортов осуществляется от электродвигателя мощностью 1 кВт по следующемукинематическому уравнению:

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе был произведен кинематический анализ токарно-револьверного станка 1П 365 и построен график частот оборотов шпинделя и лучевая диаграмма. Так же был произведен расчет инструментов: метчика и фасонного призматического резца, и вычерчены их рабочие чертежи.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Методическое пособие “Обработка конструкционных материалов, режущие инструменты и станки”. К., КУАИ, 1987.

2. “Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического норматирования работ на металлорежущих станках”, Часть 1. М., Машиностроение, 1974.

3. Петруха П.Г.“Резание конструкционных материалов, режущие инструменты и станки”. М., Машиностроение, 1974.

4. Аршинов В.А., Алексеев Г.А.“Резание металлов и режущий инструмент”. М., Машиностроение, 1976.