1

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО CПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

МГТУ-"МАМИ"

Кафедра: "АССИ"

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Тема проекта: "Инструмент для автоматического производства"

РАЗРАБОТАЛ:

Студент Зацепин С.В.

РУКОВОДИТЕЛЬ ПРОЕКТА:

Нешик В.И.

Москва - 2009 г.

2. Описание и характеристика детали

3. Проектирование и описание резца

4. Расчёт режимов резания

5. Описание контрольного приспособления для настройки инструмента на размер вне станка

Список использованной литературы

Наибольшие размеры поперечного сечения резца, устанавливаемого в резцедержателе, мм - 25X25

Мощность электродвигателя главного движения, кВт - 11

Масса станка, кг - 4000

Размеры станка(длина, ширина, высота),мм - 3980X1700X1700

Компоновка станка 16К20Т1 и его органы управления показаны на рис. 1.23. Компоновка -- традиционная для универсальных токарных станков -- с горизонтально расположенными направляющими для суппорта и задней бабки. Применение данной компоновки для станка с ЧПУ, несмотря на затрудненный отвод стружки, оправдывается удобством ручного управления станком при отладке введенных программ и работе в режиме "обучения", когда управляющая программа автоматически записывается при обработке первой детали из партии.

Станина 25 установлена на основании 26. В передней бабке 7 размещена трехступенчатая коробка скоростей для получения трех диапазонов частот вращения шпинделя, на конце которого установлен трехкулачковый патрон 9 с электромеханическим приводом 4. Двигатель главного движения расположен на задней стороне станины. Со шпинделем зубчатой передачей связан датчик резьбонарезания 3. Для перемещения суппорта 10 по направляющим станины служат привод 2 и ходовой винт 16 шариковой винтовой пары.

Привод винта поперечных салазок 12 находится с задней стороны суппорта. На поперечных салазках установлена шестипозиционная револьверная головка 11 с горизонтальной осью .поворота, параллельной оси шпинделя. Задняя бабка 17 имеет электромеханический привод 21 пиноли. Пульт оператора с УЧПУ "Электроника НЦ-З1" 24 размещен в суппорте и связан кабельной разводкой 22 с электроавтоматикой станка, размещенной в электрошкафах управления 5; 14 и 20.

Органы управления станком. К органам управления станком относятся: панель 6 на шкафу управления для включения электрооборудования станка и толчкового привода шпинделя; рукоятка 8 для переключения диапазона частот вращения шпинделя; панель 1, расположенная на суппорте; пульт оператора УЧПУ 24; кнопка 13 для аварийного отключения станка; рукоятка 15 ручного стопорения пиноли задней бабки; рукоятка 19 для зажима задней бабки на направляющих станины; панель 18 управления приводами; рукоятка 23 перемещения суппорта при наладке; ножная педаль 27 для управления приводом перемещения пиноли задней бабки и педаль 28 для управления электромеханическим приводом трехкулачкового патрона.

инструмент чертеж станок резец

На панели (см. поз. 6 на рис. 1.23) шкафа управления станком (рис. 1.24) находятся: рукоятка 1 включения электрооборудования станка; кнопка 2 механической блокировки вводного автомата; кнопка 3 включения электроавтоматики станка; кнопка 5 толчкового включения вращения шпинделя; кнопка 6 включения устройства для смазывания направляющих суппорта; контрольная лампа 4 индикации наличия напряжения и контрольная лампа 7 индикации нормального смазывания механизмов шпиндельной бабки.

Панель управления приводами, расположенная на шкафу электрооборудования (см. поз. 18 на рис. 1.23), имеет: две кнопки 2 и 3 (рис. 1.25) включения приводов подач, сигнализатор заземления 1, включенный в цепь управления напряжением 110 В, и переключатель 4 управления патроном и пинолью задней бабки.

Его пять положений позволяют осуществлять четыре варианта механизированного крепления заготовки: в патроне с поджимом задним центром; в центрах (привод патрона отключен); в патроне с закреплением заготовки по внешнему диаметру и в патроне с закреплением ее по внутреннему диаметру (привод пиноли задней бабки отключен).

Пятое положение -- открепление детали.

На панели управления, размещенной на суппорте (рис. 1.26) находятся: рукоятка 1 ручного управления перемещением суппорта при наладке станка, переключатель 4, с помощью которого отключается цепь ввода информации с пульта управления для предотвращения аварийных ситуаций во время работы станка; Переключатель 5, управляющий режимом работы приводов

подач и главного движения (остановка шпинделя и подачи, режим с вращением шпинделя и рабочий режим, разрешающий включение шпинделя и подачи); переключатель 6 подачи СОЖ; кнопка 2 схода суппорта с аварийного кулачка и лампочка 3 индикации вращения шпинделя.

Конструктивные особенности станка. Шпиндель установлен на роликовых опорах качения. В передней опоре используется двухрядный конический подшипник с малым углом конуса и буртом на наружном кольце. В задней опоре шпинделя применен однорядный конический роликовый подшипник с малым углом конуса и пружинным поджимом кольца подшипника для устранения зазоров. Лишнее масло отводится из подшипниковой опоры по каналу в корпусе передней бабки. На переднем конце шпинделя закреплен переходный фланец для установки патрона. Фланец центрируется коническим пояском шпинделя. Привод продольного перемещения суппорта выполнен на шариковой винтовой передаче диаметром 63 мм с шагом 10 мм. Винт установлен на подшипниках качения. Для ходового винта, с помощью которого осуществляются расчетные перемещения как в прямом, так и в обратном направлении, важно обеспечить отсутствие осевого зазора в опорах, что достигается регулировкой упорных подшипников . С этой же целью предусмотрена возможность устранения зазора в зубчатой передаче от двигателя к винту уменьшением ее межосевого расстояния путем смещения плиты с установленным на ней двигателем. Подобную конструкцию имеет и задняя опора винта, на конце которого закреплена упругая муфта для соединения с приемным валиком кругового датчика обратной связи. Привод поперечного перемещения каретки суппорта имеет винт, сопряженный с шариковой гайкой каретки. Винт установлен на опорах качения. Осевые силы воспринимаются упорными подшипниками . Датчик обратной связи соединяется с ходовым винтом упругой муфтой. Зазор в зубчатой передаче устраняется уменьшением ее межосевого расстояния смещением плиты с установленным на ней двигателем. Шестипозиционная револьверная головка размещается на поперечных салазках суппорта. Ее ось поворота располагается параллельно оси шпинделя, что уменьшает размеры головки и время на смену инструмента, так как при повороте револьверной головки для работы новым инструментом головку необходимо вывести из зоны обработки на минимальное расстояние.

В инструментальной головке можно закрепить шесть резцов-вставок или три инструментальных блока. Инструментальная головка съемная и крепится к поворотной части 4 плоскозубчатой муфты, которая центрируется кольцом 2.

При повороте револьверной головки от электродвигателя через червячную передачу 10 начинает поворачиваться кулачковая муфта 6 со скошенными зубьями на правом торце. Кулачки правой половины муфты 7 входят в пазы ее левой половины, и вал 3 под действием пружины 5 смещается влево, расцепляя половины 1 и 4 плоскозубчатой муфты.

При дальнейшем вращении двигателя вместе с муфтой 6 поворачивается и вал, пока не будет достигнуто запрограммированное положение инструментальной головки. В этот момент фиксатор удерживает в нужном угловом положении поворотную часть плоскозубчатой муфты, а двигатель начинает вращаться в обратном направлении. Кулачки муфты 6 скользят по скосам кулачков половины муфты 7, связанное с валом 3, и отводят его вправо, сжимая пружину 5. Кулачки поворотной части плоскозубчатой муфты 4 входят во впадины неподвижной половины 1 муфты и надежно фиксируют револьверную головку. Конечный выключатель 8 отключает Двигатель в зажатом положении револьверной головки. Датчик 9 отсчитывает номер позиции головки. Для наладочного поворота револьверной головки вручную на червяке предусмотрена шестигранная головка.

2. Описание и характеристика детали

Шестерня ведомая 3-й передачи находится в коробке передач и запресована на гладкую шейку вала. Она предназначена для передачи крутящих моментов различных по величине и направлению на вторичный вал (КПП) с первичного вала и наоборот.

Коробка передач - служит для изменения крутящего момента передаваемого от двигателя к ведущим колесам автомобиля, по величине и направлению.

Тяговое усилие на ведущих колесах необходимое для преодоления сопротивления движению автомобиля, нужно изменять, в зависимости от условий работы. При равномерном движении автомобиля по горизонтальной гладкой дороге с малой скоростью на преодоление сопротивления требуется небольшое тяговое усилие. При трогании автомобиля необходимо максимальное тяговое усилие.

Конструкция коробки передач, подбор передаточных чисел обеспечивают интенсивный разгон, высокую среднюю и максимальную скорости при наиболее экономичных режимах работы двигателя.

На автомобиле 2141 и 21412 установлена пятиступенчатая коробка передач объединенная в едином блоке с главной передачей. Косозубые шестерни постоянного зацепления обеспечивают надежную бесшумную работу коробки передач, а применение новой конструкции синхронизаторов позволяет значительно повысить ее долговечность.

Передаточные числа КПП и главной передачи.

Материал детали - низкоуглеродистая легированная 20ХГНМ

Твердость стали -Отожженная или отпущенная не более 235 НВ.

Входящий в состав данной стали никель повышает сопротивление хрупкому разрушению стали, увеличивает пластичность и вязкость. Улучшает штампуемость, облегчает обрабатываемость; уменьшает чувствительность к концентраторам напряжений и понижает температуру порога хладноломкости (при содержании 1 % никеля температура порога хладноемкости понижается на 60…80 ⁰С). Для достижения высокой прокаливаемости стали, ее лигируют марганцем, хромом, а также более дорогими элементами: никелем и молибденом. Молибден увеличивает прокаливаемость, особенно в сочетании с никелем, а также улучшает механические свойства стали после нитроцементации. Благодаря этому зубчатые колеса после химико-термической обработки имеют твердую поверхность, хорошее сопротивление износу, хорошую внутреннюю структуру, высокую ударную вязкость и высокие показатели по сопротивлению усталости материала.

Сталь 20ХГНМ хорошо штампуется и хорошо обрабатывается резанием, имеет хорошую прокаливаемость, следовательно технологические свойства материала детали хорошие.

Анализ технических требований, предъявляемых к детали.

1. Заготовка - штамповка с зерном не крупнее 5-го номера по ГОСТ 5639-82 - необходимое условие хорошей обрабатываемости детали (хорошая прокаливаемость).

2. Нитроцементация на глубину h 0,5…0,7 мм; на поверхности зубьев твердость 59…64 HRC_Э. Твердая снаружи и более мягкая внутри деталь имеет хорошую износостойкость и сопротивляемость механическим нагрузкам, что соответствует техническим требованиям предъявляемым к зубчатым колесам.

На шлифованных плоскостях торцев и внутренней поверхности, подвергающейся шлифовке глубина не менее n=0,42 мм, твердость не менее 59 HRC_Э - повышенные требования для устранения пластических деформаций.

3. Допуск радиального биения поверхности Ж (венца) относительно базы Г (отв.) (см. чертеж детали) перед нарезкой зубьев не более 0,1 мм. Требование, необходимое для достижения заданной точности зубчатого колеса.

4. В местах наружних сторон зубчатого венца снять фаску с острого угла по всей высоте зуба, непритупленная кромка допускается на 0,6 мм от диаметра впадины. Допускается фаска по всему торцевому профиою зуба.

В целом технические требования соответствуют требованиям, предъявляемым к деталям данного класса испытывающим ударные, контактные и изгибающие нагрузки.

3. Проектирование и описание резца

Обоснование использования инструмента.

Подрезной резец с пластиной из твёрдого сплава (ГОСТ 18893-73) предназначен для подрезки торца на заготовке детали.

Обоснование выбора материала резца.

Режущая часть резца выполнена из твёрдого сплава Т14К8 для более долгого использования резца. Крепежную часть изготовлена из стали 40х ГОСТ 454-74. Пластинка припаяна к основанию с помощью припоя маки Пр. МНМц68-4-2, толщина которого равна 0,1мм. Разрыв слоя припоя не должен превышать 20% его длинны.

Расчет, назначение конструктивных размеров резца.

Конструктивные размеры резца выбираются по ГОСТ 18893 - 73, т. е. 20X20X120, высота режущей кромки от базы резца h = (0,7…1)H = (0,7…1)*20 = 20мм.

Обоснование выбора геометрических параметров резца.

Задний угол ?. Для твёрдосплавного резца важно знать правильное значение угла . - по сравнению с резцами из быстрорежущей стали примерно в 3 раза меньше: = 6…8°, принимаем = 8°. Для более точного определения угла необходимы дополнительные исследования.

Задняя поверхность инструмента выполняется из 3^-х поверхностей: первая плоскость рабочая, длинной l = 3мм, с углом = 8°; следующая плоскость выполнена с углом =+2°=10°; треть плоскость выполнена с углом =+4°=12°. Такое расположение плоскостей сделано для различных шлифовальных кругов, чтобы каждый круг работал по своему назначению и не выходил из строя.

Передний угол . Передний угол зависит от механических свойств материала инструмента и влияет на износостойкость, чем больше , тем меньше износостойкость. С другой стороны угол влияет на силу резанья, чем больше угол ,тем меньше сила резанья.

Так же как и для задней поверхности, переднюю поверхность делают из трёх частей с углами: =8°,₁=+2°=10°, ₂=+4°=12°.

Главный угол в плане Для подрезного резца выбираем угол =15°.

Вспомогательный угол ₁. Вспомогательный угол определяет шероховатость обработанной поверхности, по этому ₁ берут: ₁ = 0…10°, принимаем ₁ = 10°.

Радиус закругления режущей кромки =0,05мм.

Переточка резца.

Переточка резца осуществляется шлифовальными кругами по задней поверхности. В первую очередь затачивается дополнительный задний угол по державке шлифовальным кругом с основой из электрокорунда белого. Затем затачивается дополнительный задний угол по пластине шлифовальным кругом на алмазной основе с металлической связкой М5. И в конце затачивают задний угол по фаске шириной 1.5 мм. - на отрезном резце и 3 мм. - на подрезном резце алмазным кругом на бакелитовой связке Б156 без охлаждения. Заточка дополнительных задних углов производится с СОЖ.

4. Расчёт режимов резания

Операция Токарная.

Исх. данные:

Обрабатываемый Ме - сталь 20XГНМ.

Инструмент-резец

t=2 мм.

точность=7

Ra=1,25

1.) Расч. длины раб. хода суппорта

Lр.х.=Lрез+y+Lдоп=17+8+2=27 мм.

Исх. даные: "точить торец"

Lрез=17 мм. Lдоп=2 мм.

y=y_подв+y_врез+y_п=8 мм.

y_врез=2 мм(из табл. Стр300) y_подв+y_п=6 мм.

2.) назначение подачи суппорта

S₀=0,25 мм. (табл. Стр23)-суппорта

Vрез=170 м/мин.

3.) Определение стойкости инструмента Тр опред. коэф. вр. резания.

к.времени рез.==0,63 мм.

а) число оборотов шп.за время рез.=Lрез/S₀=17/0,25=68

б) число об.шп.за время раб.хода суппорта=Lр.х./S₀=27/0,25=108

Тм-стойкость инструмента=50 мин.

Тр=Тм*=50*0,63=31,48 мин

4) Расч. V и n

а) V=Vтабл*К1*К2*К3 м/мин.=167,75 м/мин.

Vтабл=125 м/мин.

К1=0,9 HB

К2=1,25 (Т14К8)

К3=1,2

б) рек.

n=

в) уточнение n по паспорту станка n=570 об/мин.

г) уточнение скорости резания

V=

5) Расчёт основного машинного времени:

tм=

5. Описание контрольного приспособления для настройки инструмента на размер вне станка

Прибор модели SPS 2000 U фирмы SOMET(Чехия.)

1. - подставка

2. - электрошкаф с кнопками управления

3. - массивная плита

4. - основная плита прибора

5. - вертикальные стойки

6. - направляющие

7. - горизонтальная планка

8. - маховик

9. - маховик

10. - каретка

11. - проекционная головка

12. - экран

13. - шкала

14. - микроскоп

15. - резцедержатель

16. - приспособление

17. - приспособление

18. - резец

6. Спецификация

Список использованной литературы

1. Справочник технолога машиностроителя в 2х томах. Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова, 4-е издание - М.: Машиностроение, 1985.

2. Маталин А.А. Технология машиностроения. Л., Машиностроение, 1985.

3. Справочник "Режимы резания металлов"

4. Справочник "Металлорежущие станки".

5. Методические указания по выполнению курсового проекта "Инструмент для автомат. производства" Нешик В.И.

Размещено на Allbest.ru