Кинематический анализ плоскошлифовального станка с ЧПУ с проектированием режущего инструмента

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Современное машиностроительное предприятие располагает самым  разнообразным оборудованием, служащим для разных целей и функционирующим с использованием разных физических законов.

Эксплуатация машиностроительного  оборудования предполагает знание не только его предназначения, но также его возможностей, умения обслуживать, ремонтировать и делать правильный выбор при замене его на новое или при изначальном проектировании.

Подготовка высококвалифицированного специалиста, способным  решать конкретные инженерно-технические проблемы, требует установления в сознании взаимосвязи и преемственности  между фундаментальными, прикладными, общетехническими и специальными знаниями. Всему этому способствует самостоятельное выполнение курсовых работ.

Таким образом, задача данной курсовой работы— научиться работать с технической документацией, обрабатывать полученную информацию, а также применять теоретические знания на практике. Исходя из задачи выполнения данной курсовой работы можно поставить перед собой следующую цель— досконально изучить плоскошлифовальный станок, его назначение, принцип работы, устройство, применяемый инструмент и т.д.

 

1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКАХ

1.1 Анализ конструкции современных металлорежущих станков аналогичных проектируемому станку

Шлифовальный станок, в металлообработке - металлорежущий станок для обработки заготовок абразивным инструментом.

В соответствии с принятой для металлорежущих станков классификацией шлифовальные станки подразделяют на кругло- и внутришлифовальные (в  т. ч. бесцентрово-шлифовальные, планетарные), специализированные, плоскошлифовальные и др., работающие абразивным инструментом. Специфика используемого инструмента предъявляет к конструкции и конструкционным материалам некоторые дополнительные требования: виброустойчивость, износостойкость, интенсивный отвод абразивной пыли. Главное движение шлифовального станка - вращение абразивного инструмента, причём его скорость, как правило, значительно выше скорости подачи и других движений.

Наибольшее распространение  получили круглошлифовальные станки (например, станок марки 3М196). На этих станках заготовку устанавливают на центрах или в патроне и приводят во вращение навстречу шлифовальному кругу; вместе со столом станка она может совершать возвратно-поступательное движение. Шлифовальный круг в конце каждого (или двойного) хода стола получает поперечное перемещение на глубину резания. На круглошлифовальных станках обычно шлифуют наружные цилиндрические и конические поверхности и торцы заготовок. На врезных круглошлифовальных станках шлифование наружных цилиндрических, конических и фасонных поверхностей производится широким кругом (шире размера заготовки); продольная подача здесь отсутствует.

Внутришлифовальные станки предназначены для шлифования внутренних поверхностей вращения. Примером такого станка может служить станок марки 3К228А. Наиболее распространены внутришлифовальные станки, у которых обрабатываемая заготовка вращается вокруг оси шлифуемого отверстия, а шлифовальный круг - вокруг своей оси. Продольную и поперечную подачи осуществляют кругом. При обработке отверстий крупных заготовок, которые привести во вращение трудно, применяют планетарные внутришлифовальные станки. В этих станках шлифовальный круг вращается вокруг своей оси и вокруг оси шлифуемого отверстия одновременно.

В работе рассмотрен плоскошлифовальный станок марки 3Г71Ф3, который предназначен для обработки плоскостей заготовок периферией или торцом шлифовального круга. На таких станках, работающих периферией круга, стол с закрепленной на нём заготовкой совершает возвратно-поступательное или вращательное движение, а вращающийся шлифовальный круг получает поперечную подачу на каждый ход или оборот стола, а также перемещение на глубину резания. В плоскошлифовальных станках, работающих торцом шлифовального круга, в отличие от станков, работающих периферией круга, поперечная подача отсутствует, т.к. диаметр круга больше поперечного размера обрабатываемой заготовки (врезное шлифование).

Специализированные шлифовальные станки предназначены, как правило, для обработки деталей заданной формы, например для шлифования шеек коленчатых валов, деталей штампов, шаблонов, шлицевых деталей и т.д. Обработку заготовок на этих станках осуществляют в основном методом копирования, реже методом огибания.

В общую группу шлифовальных станков входят также станки: притирочные, полировальные, доводочные, заточные, шлицешлифовальные, хонинговальные и др., работающие абразивным инструментом.

Знание функционально  общих основных узлов различных  типов металлорежущих станков позволяет  лучше и быстрее ознакомиться с устройством, управлением и  работой любого конкретного станка.

1.2 Назначение и принцип работы плоскошлифовального станка модели  3Г71Ф3

Плоскошлифовальный  станок модели  3Г71Ф3 в основном предназначен для шлифования поверхностей периферией круга. На станке торцом круга возможна обработка поверхностей, расположенных под углом 90⁰ к зеркалу стола. С применением различных приспособлений возможно профильное шлифование различных деталей. Точность профиля при этом зависит от метода заправки профиля круга и от точности применяемого приспособления для крепления детали.

На плоскошлифовальном станке при работе периферией круга по методу врезания можно выполнять черновое и чистовое шлифование изделий, ширина которых меньше ширины круга (рисунок 1.1, а), и чистовое шлифование изделий с профильными поверхностями небольшой ширины и глубины профиля (рисунок 1.1, б). При этом необходимы три движения формообразования. Вращательное главное движение сообщается шлифовальному кругу и определяет скорость резания. Шлифовальной бабке сообщается вертикальная подача на глубину резания. Продольное перемещение на величину подачи сообщается столу с заготовкой.                При работе периферией круга с поперечной подачей можно выполнять черновое и получистовое шлифование изделий с достаточной жесткостью, большой глубиной резания и малой поперечной подачей (рисунок 1.1, в) и чистовое шлифование термообработанных изделий с малой глубиной резания и большой поперечной подачей (рисунок 1.1, г).                                                      При этом методе обработки необходимы четыре движения, так как добавляется поперечная подача. Четыре движения необходимы также и при шлифовании торцом круга поверхностей, расположенных под углом 90⁰ к зеркалу стола.

На станке может  также выполняться обработка  фасонной поверхности изделий по участкам непрофилированным (прямолинейные участки) и профилированным (криволинейные участки) кругом (рисунок 1.1, д) с использованием синусных тисков, магнитных поворотных плит, делительных приспособлений и т.д.

Рисунок 1.1 – Схемы обработки на плоскошлифовальном станке

3. Технические характеристики плоскошлифовального станка модели  3Г71Ф3

Таблица 1.1-Технические характеристики плоскошлифовального станка модели  3Г71Ф3

Расстояние  от оси шпинделя до стола, мм:
Наименьшее		80
Наибольшее		450
Наименьшее продольное механическое перемещение стола, мм		70
Наибольшее  перемещение стола, мм:
ручное:	продольное	710
	поперечное	235
механическое:	продольное	700
	поперечное	235
Наибольшие размеры шлифуемых  изделий, мм:
длина		630
ширина		200
высота		320
Скорость продольного  перемещения стола, м/мин:
наименьшая		5
наибольшая		20
Поперечная  автоматическая подача стола на каждый ход, мм:
наименьшая		0,2
наибольшая		4
Вертикальная  автоматическая подача (ступенчатая  через 0,005), мм:
наименьшая		0,005
наибольшая		0,05
Размер шлифовального  круга, мм		250х25х75
Окружная скорость шлифовального круга, м/с		35
Число оборотов шлифовального круга, об/мин		2680
Число оборотов электродвигателя, об/мин		2800

 

                     

1.4 Основные узлы плоскошлифовального станка модели  3Г71Ф3

Основными базовыми деталями и узлами станка являются  
(рисунок 1.2): станина 1, крестовый суппорт 19, стол 17, колонна 9, шлифовальная бабка 11.

Рисунок 1.2 – Плоскошлифовальный станок

Станина 1 является основной базовой деталью, представляет собой жесткую коробчатую отливку и служит для размещения всех узлов станка.

Крестовый суппорт 19 представляет собой чугунную отливку с нижними V-образными и верхними одной V-образной и другой плоской направляющими. Он перемещается в поперечном направлении по двум V-образным направляющим качения.

Стол 17 является чугунной отливкой и по V-образной и плоской направляющим перемещается по крестовому суппорту в продольном направлении. На верхней его части имеются три Т-образных паза для крепления приспособлений. На передней стенке стола имеется Т-образный паз, в котором закреплены два упора 6, устанавливаемые в положение, зависящее от длины заготовки.

Колонна 9 представляет собой жесткую отливку и устанавливается на заднюю площадку станины. По ее направляющим перемещается шлифовальная бабка 11.

Шлифовальная  бабка имеет шпиндель, привод которого осуществляется от электродвигателя через плоскоременную передачу. Шпиндель 1 (рисунок 1.3) вращается в двух бронзовых регулируемых подшипниках скольжения 2, со смазкой самозатягиванием.

Регулировка радиальных зазоров производится путем осевого  перемещения вкладышей подшипника 2 с наружной конической поверхностью (уклон 1:20) во втулках 3. Перемещение производится при помощи червяков 19 и косозубых шестерен 4, которые соединены с подшипниками 2 прямоугольной резьбой и упираются торцами во втулки 3. Зазор между косозубыми шестернями 4 и втулками 3 выбирается гайкой 6, которая стопорится через проставки 18 винтами 17. От проворота подшипники 2 стопорятся винтами.

Рисунок 1.3 – Шпиндельный узел плоскошлифовального станка

Осевые усилия, возникающие на шпинделе, воспринимаются упорными кольцами 16 и 15. При регулировке осевого зазора кольцо 15 перемещается в осевом направлении винтами 14. После регулировки зазора винты стопорятся гайками 13. Шлифовальный круг устанавливается между двумя фланцами 8 и 10 и затягивается гайкой 11. После балансировки грузиками 9 круг устанавливается на коническую поверхность шпинделя 1 и затягивается винтом 12, который при его вывинчивании стягивает фланцы с конуса шпинделя.

1.5 Органы управления станком

Основными органами управления станком являются (рисунок 1.2 и рисунок 1.4): лимб 2 ручной поперечной микрометрической подачи стола; рукоятка 3 ручной поперечной подачи стола; лимб 4 установки автоматической поперечной подачи стола; рукоятка 5 ручного продольного перемещения стола; рукоятка 10 установки величины автоматической вертикальной подачи; рукоятка 11 ручной вертикальной подачи; рукоятка крана 12 регулировки подачи охлаждающей жидкости; упоры 13 продольного реверса стола; рукоятки 14 ручного продольного реверса стола; рукоятка 15 установки скорости движения стола; рукоятки "Пуск" стола, "Стоп" стола и "Разгрузка" 16 гидропривода; кнопка включения и реверсирования поперечной подачи 17; пульт управления 18, вводный пакетный выключатель (сзади станка) 19; барабанный переключатель 20 ускоренного перемещения шлифовальной головки; кнопка 21 "Все стоп"; кнопка 22 "Пуск шпинделя"; кнопка 23 сигнализации "Станок включен"; кнопка 24 "Пуск гидропривода"; кнопка 25 "Стоп гидропривода".

Рисунок 1.4 – Пульт управления станком

1.6 Виды движений на станке

Движение  резания — вращение шпинделя шлифовальной бабки с абразивным кругом. Продольная подача — прямолинейное возвратно-поступательноее  движение стола с деталью. Поперечная и вертикальная подачи — периодические поступательные перемещения, сообщаемые шлифовальной бабке с абразивным кругом. Вспомогательные движения — установочные и быстрые перемещения шлифовальной бабки в •поперечном и вертикальном направлениях.

На  коробчатой станине расположены  основные узлы станка. Возвратно-поступательное движение стола осуществляется штоком,  сообщающимся с гидроприводом. Длина хода стола регулируется с помощью подвижных кулачков и рычага переключения направления.

На  станине установлена колонна,  на которой в горизонтальном и  поперечном направлениях может перемещаться каретка шлифовальной бабки.

Заготовка закрепляется непосредственно на столе,  либо на магнитной плите, установленной на столе.

 1.7 Конструктивные особенности станка

Особенностью  кинематики плоскошлифовального станка (рисунок 3.1) является отсутствие коробки скоростей и подач, наличие тяговых механизмов в виде передач винт-гайка скольжения для обеспечения вертикального перемещения шлифовальной бабки и поперечного перемещения крестового суппорта и реечной передачи для ручного продольного перемещения стола. На станке имеются индивидуальные электродвигатели для сообщения главного движения резания шлифовальному кругу и ускоренного автоматического перемещения шлифовальной бабки.