Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

"Курганский государственный университет"

Кафедра "Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты"

Контрольная работа

Анализ конструктивных особенностей станка модели

МР 315

Туев И.С. - студент группы ПТЗ-30317

Курдюков В.И - руководитель

Введение

станок металлорежущий программный

Важнейшим достижением научно-технического прогресса в области машиностроения стало появление большого числа современных видов высокоэффективного металлорежущего оборудования с числовым программным управлением (ЧПУ), предназначенного для решения различных производственных задач.

Знание устройства и грамотное использование тех или иных видов станков, инструментов, технологической оснастки, полученных навыков наладки и настройки оборудование на выполнение конкретных операций необходимо для повышения эффективности производства, достижения оптимальных показателей качества и себестоимости выпускаемой продукции.

Станки с ЧПУ обеспечивают высокую производительность и точность отработки перемещений, задаваемых программой, а также сохранение этой точности в заданных пределах при длительной их эксплуатации. Станки с ЧПУ имеют расширенные технологические возможности при сохранении высокой надежности работы.

Конструкция станков с ЧПУ должна, как правило, обеспечить:

· совмещение различных видов обработки (точение - фрезерование, фрезерование - шлифование, обработка резанием - контроль и т.д.);

удобство загрузки заготовок, выгрузки деталей, что особенно важно при применении промышленных роботов;

автоматическое или дистанционное управление сменой инструмента;

возможность встройки в общую автоматическую систему управления.

Повышение точности обработки достигается высокой точностью изготовления и жесткостью станка, превышающей жесткость обычного станка того же назначения. Статическая и динамическая жесткость повышается при сокращении длины кинематических цепей. С этой целью для всех рабочих органов применяют автономные приводы, а механические передачи используют в минимально возможном количестве. Приводы станков с ЧПУ должны обеспечивать высокое быстродействие.

Повышению точности обработки способствует также устранение зазоров в передаточных механизмах, приводах подач, снижение потерь на трение в направляющих и других механизмах, повышение виброустойчивости и снижение тепловых деформаций, элементов станка, применение в станках датчиков обратной связи. Для уменьшения тепловых деформаций необходимо обеспечить равномерный температурный режим в механизмах станка, чему, например, способствует предварительный разогрев станка и гидросистемы. В высокоточных станках температурную погрешность можно в некоторой степени уменьшить, вводя коррекцию в привод подач от сигналов датчиков температур.

Базовые детали станков. Базовые детали станков с ЧПУ (станины, колонны, основания) выполняют более жесткими за счет введения дополнительных ребер жесткости. Повышенную жесткость имеют и подвижные несущие элементы (суппорты, столы, салазки). Столы, например, конструируют коробчатой формы с продольными и поперечными ребрами. Базовые детали изготавливают литыми или сварными. Наметилась

тенденция выполнять такие детали из полимерного бетона или синтетического гранита, что еще больше повышает их жесткость и виброустойчивость.

Для улучшения условий эксплуатации при создании новых моделей станков с ЧПУ часто, меняют традиционную компоновку, например токарные станки выполняют с вертикальной компоновкой, что обеспечивает удобный подход для загрузки-разгрузки промышленным роботам, хороший отвод стружки и т.д.

1. Описание и анализ конструкции станка МР315

1.1 Назначение станка, технические характеристики

станок металлорежущий программный

Двухшпиндельный фронтальный токарный станок с ЧПУ МР315 предназначен для многооперационной обработки в патроне заготовок типа коротких тел вращения (дисков, фланцев шкивов и т.п.)

Технические характеристики станка МР315

1)Наибольшая длина обрабатываемой заготовки .200 мм

2)Наибольшая глубина растачивания 120 мм

3)Наибольший диаметр заготовки:

- устанавливаемой над станиной 500мм

- обрабатываемой в патроне 315мм

4)Пределы частот вращения шпинделя об/мин.31.5 -- 2000

5)Пределы прод. и поперечных рабочих подач суппорта мм/мин.1 -- 4000

6)Ускоренные продольные и поперечные подачи суппорта.4м/мин

7)Дискретность отсчёта по осям координат 0,001 мм

8)Количество позиций инструмента 12

9)Конец шпинделя по ГОСТ 12523-678M

10)Количество револьверных головок на станке 2

11)Мощность главного привода 37 кВт

12)Габаритные размеры, мм:

- длина 4570

- ширина 4285

- высота 2107

13)Масса 12500кг

1.2 Компоновка станка и его кинематическая схема

РТК типа МРК50, созданные на базе двухшпиндельного фронтального токарного станка с ЧПУ мод. МР315, предназначены для многооперационной обработки в патроне заготовок типа коротких тел вращения (дисков, фланцев, шкивов и т. п.). Общий вид РТК и его техническая характеристика приведены на рис. 1.

Комплекс состоит из: накопителя 1 заготовок магазинного типа, установленного наклонно над шпинделем левой части станка, которая обслуживается автоматическим манипулятором (автооператором) 3, магазинного накопителя 4 для обработанных деталей, загрузка которого осуществляется манипулятором 5, обслуживающим правую часть станка поворотного устройства 6 для кантования детали, снимаемой манипулятором 3 из патрона шпинделя 2, а затем передаваемых манипулятором 5 в патрон шпинделя 7 правой части станка.

Каждая часть станка имеет независимо управляемые крестовые суппорты 8, перемещающиеся по наклонным направляющим станины. На суппортах монтируются четырехгранные револьверные головки 9, имеющие 12 позиций для крепления инструментов (на листе 14 левый крестовый суппорт с револьверной головкой закрыты ограждением 10). Транспортирование стружки за пределы рабочей зоны осуществляет конвейер 11, общий для обеих частей станка.

Шпиндели приводятся во вращение регулируемыми электродвигателями 12 постоянного тока. Блоки управления двигателями и электроавтоматики каждой части станка размещены в электрошкафах 13. Устройства ЧПУ (поз. 14) типа «Электроника НЦ-31Т» обеспечивают независимое управление левой и правой частями станка. Работа станка в автоматическом цикле осуществляется в соответствии с алгоритмом, приведенным на рис. 1.

После контроля наличия заготовки в накопителе 1 манипулятор 3 загружает ее в патрон левого шпинделя 2. Обработанную в левой части станка деталь манипулятор 3 переносит из патрона в кантователь 6, который поворачивает ее на 180є. Манипулятор 5 снимает деталь с кантователя и загружает ее в патрон шпинделя 7. Обработанную в правой части станка деталь манипулятор 5 снимает из патрона и загружает в накопитель 4 готовых деталей.

Благодаря разделению рабочих зон левой и правой частей станка возможна параллельная обработка двух одинаковых или различных изделий при одной их установке и независимой загрузке шпинделей, а также последовательная обработка сложных деталей с одной стороны за два установка (при отключении привода поворота кантователя).

На рис. 3 показаны технологическая схема обработки, операционно-технологическая карта и фрагмент управляющей программы для типового изделия, обрабатываемого на РТК типа МРК50. Здесь же приведена наладочная схема станка (рис. 3), определяющая взаимные положения револьверной головки (с инструментальной наладкой) и руки манипулятора относительно шпинделя (вместе с зажимным патроном) в процессе автоматической смены заготовки.

Принципиальная гидравлическая и кинематическая схемы РТК показаны на рис. 1.

Работа гидросхемы в автоматическом цикле поясняется таблицей состояния электромагнитов управления гидрозолотниками.

Кинематическая схема механизма привода главного движения в левой и правой частях станка включает в себя двухваловую (валы II и III) шпиндельную коробку, которая клиноременной передачей связана с валом I электродвигателя М1 постоянного тока, обеспечивающего бесступенчатое регулирование в диапазоне от 100 до 2000 мин-1. Переключение диапазонов 1, 2 и 3 шпиндельной коробки осуществляется автоматически от трехпозиционных гидроцилиндров Ц7.1, Ц7.2 через зубчатый сектор (Z = 120) и рейку на подвижный блок шестерен Z = 23; 48 и 35. Графики частот вращения шпинделя и изменения мощности привода также приведены на рис. 1.

Движение подачи - продольной (ось Z) или поперечной (ось X) - осуществляется от высокомоментного электродвигателя М2 (или М3) через зубчатую ременную передачу (Z = 16/ Z = 40) на шариковый винт с шагом t = 10 мм.

Перемещения (продольное и угловое) руки манипулятора осуществляются от гидроцилиндров Ц2.1, Ц2.2, Ц3.1, Ц3.2. Шток гидроцилиндра ЦЗ выполнен в виде рейки, зацепляющейся с зубчатым колесом Z = 35, которое закреплено на гильзе руки.

Зажим и разжим схватов рук осуществляется от гидроцилиндров Ц4.1, Ц4.2, на штоке которых нарезана зубчатая рейка, поворачивающая колесо Z = 20 вместе с валом. На валу неподвижно установлен диск (на схеме не показан) с тремя криволинейными пазами, в которые входят ролики ползушек с закрепленными на них кулачками механизма схвата. Поворот кантователя относительно вертикальной оси выполняется гидроцилиндром Ц5, шток-рейка которого зацепляется с зубчатым колесом Z = 39. Разжим детали в поворотном устройстве осуществляется от гидроцилиндра Ц6, со штоком которого неподвижно соединена тяга с прижимом. Зажим детали в кантователе осуществляется под действием пружины.

С помощью гидроцилиндров Ц1.1, Ц1.2 выполняется зажим и разжим патрона стакана при снятии и установке заготовки.

Контроль положений механизмов манипулятора и поворотного устройства, а также механизмов переключения диапазонов частот вращения шпинделя и зажима патрона станка осуществляется при помощи конечных выключателей, которые показаны на кинематической схеме (рис. 1).

Шпиндельная коробка станка имеет два исполнения - левое и правое.

В шпиндельной коробке расположены зубчатые механизмы привода главного движения с устройством автоматического переключения диапазонов частот вращения и шпиндельный узел станка.

Электродвигатели главного привода установлены на отдельной подставке с задней стороны станка вместе с электрошкафами управления. Конструкция двухваловой шпиндельной коробки достаточно проста и не требует дополнительного пояснения к описанию кинематической схемы станка.

Датчик резьбонарезания типа ВЕ178.2 (см. лист 16) приводится во вращение от шпинделя через ременную передачу Z44/Z44. Импульсные сигналы датчика, поступающие в устройство ЧПУ, характеризуют угол поворота и частоту вращения шпинделя. Поэтому при задании шага резьбы они определяют соответствующую подачу.

На станке установлены левый и правый крестовые суппорты, отличающиеся друг от друга зеркальным расположением конструктивных элементов.

Конструкция правого крестового суппорта с приводом поперечной подачи показана на рис. 4. Каждый крестовый суппорт состоит из корпуса (крестовины) 1, ползуна 2 и основания (салазок) 3.

Крестовина 1 имеет направляющие 4 поперечного перемещения, а основание 3 - продольные направляющие 5 суппорта. Стальные закаленные направляющие прямоугольного профиля контактируют с фторопластовыми накладками 6, прикрепленными к сопрягаемым плоскостям ползуна и крестовины.

Привод продольной и поперечной подачи крестового суппорта осуществляется посредством шариковых винтовых пар, гайки 7 и 8 которых установлены в расточках кронштейнов 9 и 10, прикрепленных соответственно к крестовине и ползуну. Передняя и задняя опоры шарикового винта 11 поперечной подачи смонтированы в подшипниках, расположенных в расточках плиты 12 и стакана 13. Аналогичную конструкцию имеют опоры шарикового винта 14 продольной подачи (на рис. 4 не показаны).

Привод вращения винта осуществляется от высокомоментного электродвигателя 15 через зубчатую ременную передачу 16. Контроль перемещений по координатным осям осуществляется фотоэлектрическими импульсными датчиками 17, соединенными с помощью упругой муфты с хвостовиком шариковых винтов.

Направляющие и шариковые винты крестового суппорта закрыты защитными фартуками 18. Электрические кабели, а также шланги для подачи охлаждающей жидкости и централизованной смазки уложены в гибкие металлорукава (на рис. 4 не показаны).

На листе 18 приведены общий вид и основные разрезы 12-позиционной револьверной головки станка МР315.

От встроенного в корпус 1 электродвигателя 2 вращение через зубчатые колеса 3 и 4 передается на вал 5, а с него через зубчатую пару 6 и 7 - на вал-шестерню 8. Вал-шестерня 8 через промежуточные зубчатые колеса 9 и 10 зацепляется с венцом 11, имеющим внутреннюю зубчатую нарезку. Относительно корпуса 1 зубчатый венец 11 может вращаться на шарикоподшипниках 12. При повороте зубчатого венца 11 на угол 80° упор 13, входящий в фигурный паз на наружной поверхности венца, смещает вниз зубчатую полумуфту 14, которая жестко прикреплена к его нижнему торцу. При сцеплении трапецеидальных кулачков полумуфт 14 и 15 упор 16 наклонной плоскостью зуба входит в отверстие в неподвижном корпусе 1. Наружный корпус револьверной головки 17 при этом поднимается под действием пружин 18: происходит расцепление плоской зубчатой полумуфты 19 на нижнем торце головки с полумуфтой на основании 20 и расфиксация головки.

Конечный микровыключатель 21 дает при этом команду на поворот револьверной головки 17. При прохождении заданного углового положения (перебеге на 3...5є) срабатывает соответствующий микровыключатель 22, который дает команду на реверс электродвигателя 2; поворотная часть револьверной головки 17 движется в обратную сторону до упора 16. После остановки корпуса револьверной головки 17 зубчатый венец 11 продолжает вращение на угол 80°. Кулачки полу муфт 14 и 15 находят друг на друга, опуская корпус револьверной головки до фиксации ее плоской зубчатой полумуфтой 19 относительно основания 20. Микровыключатель 21 при этом дает команду на останов электродвигателя 2.

Общий вид автоматизированного загрузочно-разгрузочного устройства РТК показан на листе 19.

Магазины-накопители заготовок 1 и обработанных деталей 2 выполнены в виде наклонных желобов с боковыми направляющими планками. Магазины собираются из унифицированных секции, число которых зависит от необходимой вместимости накопителя. Движение заготовок или деталей по желобу магазина осуществляется под действием силы тяжести до упорных кронштейнов 3 и 4 в торцевой части. В позициях разгрузки и загрузки в боковых планках имеются окна, через которые заготовка или деталь могут быть сняты и установлены в магазин схватами 5 манипуляторов 6. Схваты выполнены в виде трех кулачковых зажимных механизмов с гидроцилиндрами и зубчато-реечными передачами (см. кинематическую схему на листе 16). Работа манипуляторов и кантователя загрузочно-разгрузочного устройства пояснена таблицей состояния управляющих электромагнитов золотников гидросхемы (см. лист 16).

Рис. 1 Общий вид РТК МРК50



Рис. 2 Принципиальная гидравлическая и кинематическая схемы.



Рис 3 Технология обработки типовой детали и наладочная схема



Рис. 4 Конструкция револьверной головки.



Рис. 4 Крестовый суппорт и привод подач.

1.3 Привод подач

Для привода подач токарных станков с ЧПУ выделяют следующие основные силы: нагрузку при наиболее тяжёлых режимах(черновое точение), которую принимают с некоторым запасом на случай отклонения от нормальных условий работы, нагрузку при наиболее быстром обратном ходе после обработки. Одновременно с нагрузками следует определить также время их действия

Qmax величина наибольшего усиления продольной и поперечной подачи для станка МР315 равна 18000Н

2.Выбор приспособлений и режущего инструмента

2.1 Выбор приспособления для закрепления детали

Для зажима детали используем патрон ПЗК-315Ф8 (рисунок 10).

Патроны для станков токарной группы должны обеспечивать:

1) сокращение времени, затрачиваемого на смену (установку и съем) заготовок, на переналадку или замену кулачков при переустановке заготовок или смене объекта обработки, на смену патронов, а также на переналадку станка с патронных на центровые работы;

2) соосность оси заготовки относительно оси шпинделя станка в процессе обработки, что предъявляет к патронам требование стабильной точности центрирования заготовок, а также жесткости узлов патронов;

3) силу зажима, гарантирующую в процессе обработки неизменное положение заготовки, достигнутое при базировании, т. е. препятствовать повороту и смещению заготовки под действием моментов и сил резания;

4) снижение или даже исключение влияния центробежных сил на силу зажима заготовок кулачками;

5) достаточный размер центрального отверстия для возможности обработки в одном и том же патроне как штучных, так и прутковых заготовок;

6) возможность установки в одном патроне заготовок различной конфигурации.

Патрон самоцентрирующийся клиновой быстропереналаживаемый конструкции ЭНИМСа (рисунок 10) предназначен для центрирования и закрепления заготовок на токарных станках в условиях серийного производства. Патрон состоит из корпуса 4, двух кулачков (незакаленного 1 и основного 2), крышки 3, штифта 7, эксцентрикового устройства 8, с помощью которого осуществляется закрепление зажимных кулачков прижимом 6 после их переустановки и штока 5. Зажим и разжим заготовки в патроне производится от механизированного привода, установленного на заднем конце шпинделя станка. Применение эксцентрикового устройства позволило в 30 раз сократить время на переустановку кулачков. После переустановки каждого кулачка 1 на требуемый диаметр кулачки растачиваются. Сокращение времени, затрачиваемого на растачивание незакаленных кулачков после их установки в патроне на станках с ЧПУ, может быть достигнуто за счет растачивания кулачков автоматически по заданной программе.

Рис 10. Патрон быстропереналаживаемый

Техническая характеристика патрона ПЗК315Ф8

Диаметр наружный 315

Диаметр присоединительного конуса 139,719

Высота патрона H 125

Диаметр изделия, зажимаемого в прямых кулачках:

Наименьший 30

Наибольший 140

Диаметр изделия, зажимаемого внутренними ступенями кулачков:

наименьший 100

наибольший 315

Диаметр изделия, зажимаемого наружными ступенями кулачков:

наименьший 100

наибольший 300

Сила зажима, кН, не менее 60

Масса патрона, кг 75,8

2.2 Выбор режущего и вспомогательного инструмента

В качестве режущего и вспомогательного инструмента рассмотрим систему агрегатно-модульного инструмента с СМП из различных материалов.

Для черновой обработки поверхностей и проточки канавок возьмём СМП из твёрдого сплава Т15К6. Краткая характеристика этого материала следующая:

1) Твёрдость - HRA: 90

2) Теплостойкость - 850° - 900°.

3) Скорость резания - 300 - 350 м/мин

Для чистовой обработки поверхностей и нарезания резьбы возьмём СМП из сверхтвёрдого материал - BN3 - кубанит. Краткая характеристика этого материала следующая:

1) Твёрдость - HV: 104

2) Теплостойкость - 1200° - 1500°.

3) Скорость резания - 100-200 м/мин

Выбор вспомогательного инструмента

Станок модели 1П756ДФ3 оснащен револьверной головкой, позволяющей крепить режущий инструмент с помощью вспомогательного инструмента с базирующей призмой (рисунок 14). В головке могут устанавливаться одновременно до 8 режущих инструментов.

Для крепления проходного резца к револьверной головке используем резцедержатель 1 (рисунок 14).

Рис 13. Набор вспомогательного инструмента с призматическим хвостовиком для станков с ЧПУ токарной группы

Рис 14. Резцедержатель с базирующей призмой и открытым пазом

Таблица 7. Параметры резцедержателя

Обозначение	h	h1	b	B	L
191811001	32	115	32	60	115

Заключение

В данной курсовой работе приведен пример наладки токарного станка с ЧПУ на обработку типовой детали. Была произведена модернизация приводов подачи и главного движения с целью расширения возможностей станка. Был проведен анализ подобранного для изготовления детали станка, разобраны типовые конструкции станка. Подобран режущий и вспомогательный инструмент. Разработана Расчетно-технологическая карта и карта наладки.

Список литературы

1. Кузнецов Ю.И., Маслов А.Р., Байков А.Н. Оснастка для станков с ЧПУ: Справочник. - М. «Машиностроение», 1990. - 512 с.

2. Рохин В.Л. Оборудование автоматизированного производства. Учебно-методические материалы для самостоятельной работы студентов. КГУ, 2007. - 198 с.

3. Орлов В.Н. Технология изготовления деталей транспортных машин. КГУ, 2000. - 262 с.

4. Рохин В.Л. Металлорежущие станки с числовым программным управлением КГУ, 2008.-55с.

5. Рохин В.Л., Переладов А.Б. Анализ конструкций металлорежущих станков с ЧПУ и их типовых узлов: методические указания. КГУ, 2004-14с.

Размещено на Allbest.ru