Проектирование токарного станка с числовым программным управлением повышенной точности

Важнейшим достижением научно-технического прогресса является комплексная автоматизация промышленного производства. В своей высшей форме – гибком автоматизированном производстве – автоматизация предполагает функционирование многочисленных взаимосвязанных технических средств на основе программного управления и групповой автоматизации производства. В связи с созданием и использованием гибких производственных комплексов механической обработки резанием особое значение приобретают станки с числовым программным управлением (ЧПУ).

В результате замены универсального неавтоматизированного оборудования станками с ЧПУ трудоемкость изготовления деталей оказалось возможным сократить в несколько раз (до 5 – в зависимости от вида обработки и конструктивных особенностей обрабатываемых заготовок).

В условиях мелкосерийного производства обычно применяются заготовки низкой точности, получаемые литьем в землю, свободной ковкой, из проката. Для эффективного использования станков с ЧПУ при получении деталей с высокими требованиями к их точности и шероховатости необходимо создавать станки высокой точности и шероховатости.

При проектировании станков с ЧПУ конструкторы решают задачи достижения максимальной производительности, высокой точности и надежности. Наибольшее влияние на особенности конструктивного исполнения станков оказывают те решения, которые направлены на повышение производительности за счет сокращения всех составляющих затрат рабочего времени: вспомогательного, основного, подготовительно-заключительного и времени обслуживания рабочего места.

Сокращение времени, которое затрачивается на установку, закрепление заготовки, снятие обработанной детали может быть достигнуто тремя способами:

-   использованием быстродействующей оснастки;

-   созданием удобных условий загрузки станка;

-   совмещением времени обработки со временем загрузки-разгрузки.

Сокращение времени холостых действий явилось следствием решения многих сложных конструктивных задач. В современных танках скорость перемещения рабочих органов доведена до 10–12 м/мин. Одновременно в приводах подач расширен диапазон регулирования, возросла способность работать с перегрузками, сокращено время разгона и торможения.

Основное (машинное) время может быть сокращено, если на станке выполняют резание высоким и оптимальным режимами (скоростью резания, глубиной, подачей).

Станок для реализации такого резания должен иметь высокие силовые и скоростные характеристики привода главного движения; высокие жесткость и виброустойчивость; способность изменять по программе в широких пределах, лучше всего бесступенчато, скорость шпинделя и подачу. Точность станков повышают в результате специальных конструктивных решений и более точного исполнения механической части станка. В наивысшей степени достижению точности способствует оснащение станков устройствами обратной связи.

Ряд характерных черт в конструкции станков с ЧПУ (повышенная жесткость, отсутствие зазоров в кинематических цепях, трогание рабочих узлов с места, равномерность медленных перемещений) достигается благодаря особому исполнению шпиндельных узлов, направляющих исполнительных устройств, приводов подач, соединительных муфт. Широко применяются такие механизмы как гидростатические узлы: гидростатические направляющие, гидростатические опоры шпинделя, гидростатические пары винт-гайка.

Применение данных узлов позволяет существенно повысить точность станка, его долговечность и надежность. Это происходит за счет того, что в гидростатических узлах практически отсутствует трение, а значит и износ. Плавность перемещения узлов существенно повышается за счет отсутствия в гидростатических узлах трения покоя. Гидростатические опоры шпинделя позволяют снизить отклонения поверхностей изготавливаемых деталей от круглости, прямолинейности, соосности и т.д.

Данный дипломный проект ставит своей целью проектирование токарного станка с ЧПУ повышенной точности с гидростатическими опорами шпинделя.

1. Технологическая часть

Рис. 1. Заготовка

Заготовкой для муфты является трубный прокат. Материал заготовки – Сталь 30ХГСА – легированная хромомартанцовистокремнивая. Ее характеристики:

Обрабатываемая деталь относится к телам вращения. Поверхность резьбы должна быть гладкой без заусенцев, рванин и других дефектов, нарушающих непрерывность резьбы и прочность соединения.

Эти требования обеспечиваются применением качественного инструмента, оптимальных режимов обработки и охлаждающей жидкости, а так же качественной заготовкой.

Обрабатываемая на данном станке деталь достаточно технологична:

1. обеспечена возможность нормального входа и выхода режущего инструмента из зоны резания, что предохраняет инструмент от поломки и 2. повышает производительность;

3. возможность хорошего визуального контроля и технических измерений в процессе обработки;

4. резьба выполняется на внутренней поверхности;

5. все обрабатываемые поверхности находятся в легкодоступных местах.

При назначении элементов режимов резания учитывают характер обработки, тип и размеры инструмента, материал его режущей части, материал и состояние заготовки, тип и состояние оборудования.

Элементы режима резания обычно устанавливают в порядке, указанном ниже:

1)      Глубина резания t: при черновой (предварительной) обработке назначают по возможности максимальную глубину, равную всему припуску на обработку или большей его части; при чистовой (окончательной) обработке – в зависимости от требований точности размеров и шероховатости обработанной поверхности;

2)      Подача S: при черновой обработке выбирают максимально возможную подачу, исходя из жесткости системы СПИД, мощности привода станка, прочности твердосплавной пластинки и других ограничивающих факторов; при чистовой обработке – в зависимости от требуемой степени точности и шероховатости обработанной поверхности;

3)      Скорость резания V рассчитывают по эмпирическим формулам, параметры которых устанавливаются в зависимости от конкретного вида обработки;

4)      Под силой резания пронимают ее составляющие Pz, Px, Py.

Расчет

Расчет ведем по [20, стр246].

Определяем скорость резания

, [м/мин],

где ,- коэффициент обрабатываемости стали, МПа, n_м, K_пv – коэффициент учитывающий влияние материала заготовки; K_иv – коэффициент учитывающий влияние материала инструмента; K_v – коэффициент учитывающий влияние углов в плане; K_rv – коэффициент учитывающий влияние радиуса при вершине; C_v – постоянная; m; x; y – показатели степени.

Определяем силы резания

, [Н],

где , ,  МПа, n – показатель степени, K_мp; К_р; К_р; К_р; К_rp- коэффициенты, учитывающие влияние геометрических параметров режущей части инструмента на составляющие силы резания; C_p – постоянная; x; y; n – показатели степени.

, [Н],

, [Н],

Определяем мощность резания

, [кВт].

Основное (технологическое) время обработки детали

;

где L= – расчетная длина рабочего хода инструмента, мм; l – длина обрабатываемой поверхности, мм; - величина врезания инструмента, мм;  – величина перебега инструмента, мм; n – частота вращения шпинделя, об/мин;  – подача на оборот шпинделя, мм/об; I – число проходов инструмента.

Для расчета была написана программа в Microsoft Excel. Результаты сведены в таблицы.

Похожие работы

Технологическая реализация системы подготовки обработки детали станка с числовым программным управлением

Скачать

169417

2

16

... ряде прикладных программ. Сферы применения Лиспа многообразны: наука и промышленность, образование и медицина, от декодирования генома человека до системы проектирования авиалайнеров. 3. Технологическая реализация системы подготовки обработки детали станка с ЧПУ 3.1 Описание кодов программного модуля Любой проект в Delphi состоит из нескольких частей (набора файлов, каждый из которых ...

Технологический процесс изготовления детали "корпус" шлифовальной головки металлорежущего станка

Скачать

58516

13

1

... технологического процесса За аналог технологического процесса был взят действующий технологический процесс Саратовского Авиационного Завода.  После анализа заводского технологического процесса изготовления детали видно, что основной обработкой является токарная, и она составляет 80% всей трудоемкости. Имеется также сверлильная и слесарная обработка. Вся токарная обработка производится на ...

Основы проектирования и конструирования

Скачать

460103

24

39

... ребрами) изображают конструктивные и потоковые функциональные структуры [14]. Принципы построения функциональных структур технических объектов рассматриваются в последующих главах курса "Основы проектирования им конструирования" не включенных в настоящее пособие. Для систем управления существуют характеристики, которые можно использовать в качестве критериев для оценки структур. Одна из них - ...

Разработка цифрового электропривода продольной подачи токарно-винторезного станка

Скачать

46364

3

24

... ТРЕБОВАНИЙ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ПРОЕКТИРОВАНИЯ 1.1 Расчеты основных параметров электромеханической системы привода В данном курсовом проекте разрабатывается привод подач токарного станка. Для перемещения по координате предусмотрен свой привод. Поэтому разработку производим для одного контура управления. Применение ЦСУ позволяет значительно повысить точность и качество обработки, упростить ...