Структурно-кинематический анализ и настройка станка при обработке заданной поверхности

 

.Содержание

Задание на расчетно-графическую работу3

1 Выбор инструмента и  режимов резания 5

2 Выбор, принцип работы  и механизмы станка 7

3 Структурно-кинематический анализ станка и настройка движений станка 10

3.1 Выбор исполнительных движений. Выявление производящих линий и методы их получения12

3.2 Настройка параметров  исполнительных движений 13

3.3 Настройка установочных  движений 20

3.4 Вспомогательные движений  22

Список использованной литературы24

 

  

 

Задание на расчетно-графическую работу

Провести структурно-кинематический анализ металлорежущего станка на примере обработки винтовой канавки фрезерованием.

На цилиндрической поверхности нарезается винтовая канавка (Рисунок 1).

 

 

Выбираем диаметр заготовки d4 = 80 мм, материал заготовки Сталь 45 ГОСТ 1050-88.

 

 

 

 

 

 

Для решения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Выбор инструмента и режимов обработки.
2. Выбор, принцип работы и механизмы станка.
3. Структурно-кинематический анализ станка и настройка движений станка.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Выбор инструмента и режимов резания

 

Для обработки винтовой канавки прибегаем к операции фрезерования.  
Фрезерование может производиться как на вертикально-фрезерных, так и на  горизонтально-фрезерных станках. Соответственно и инструмент разный: для вертикально-фрезерных используется концевые фрезы, а для  горизонтально-фрезерных дисковые фрезы.

Концевые фрезы широко применяются при обработке плоскостей. Ось их устанавливается перпендикулярно обработанной плоскости детали. В отличии от цилиндрических фрез, где все точки режущих кромок являются профилирующими и формируют обработанную поверхность, у концевых фрез только вершины режущих кромок зубьев являются профилирующими. Торцовые режущие кромки являются вспомогательными. Главную работу резания выполняют боковые режущие кромки, расположенные на наружной поверхности. Пример концевой фрезы приведен на рисунке 2.

 

 

 

Дисковые фрезы двух- и трехсторонние используются при фрезеровании пазов и канавок. Пазовые дисковые фрезы имеют зубья только на цилиндрической поверхности и предназначены для обработки относительно неглубоких пазов. Для уменьшения трения по торцам на пазовых фрезах предусматривается вспомогательный угол в плане φ1, порядка 30', т. е. толщина фрезы делается на периферии больше, чем в центральной части у ступицы. Важным элементом пазовой фрезы является ее толщина, которая выполняется с допуском 0,04-0,05 мм. По мере стачивания зубьев, в результате поднутрения, толщина фрезы уменьшается. Однако это не имеет практического значения, так как величина уменьшения невелика. Пример дисковой фрезы приведен на рисунке 3.

Из выше сказанного можно сделать вывод что дисковая фреза для фрезерования винтовой канавки подходить лучше. Так как:

1) Используется для фрезерования пазов и канавок.

2) Количество  зубьев у нее больше чем у концевой фрезы, а значит и износ будет меньше. Т.к. чем у инструмента больше количество зубьев, тем качество обработанной поверхности лучше.

Значит, для обработки винтовой канавки выбираем дисковую фрезу из каталога фирмы SECO [2]. Фреза 335.19-100.06.27-5, представленная на рисунке 3.

Таблица 1 – Параметры фрезы [2]

 

 

 

 

 

Назначаем режимы резания:

V= 75 м/мин

Sz = 0,08 мм/зуб фрезы

Режимы назначены в соответствии с рекомендациями для дисковых фрез с пластинами SNHQ из каталога фирмы SECO [2]

2 Выбор, принцип работы и механизмы станка  
Для заданной формы обрабатываемой поверхности подходит «Резьбофрезерный станок модели 561»

Назначение станка.   
Станок предназначен для фрезерования длинных наружных резьб в условиях серийного производства. В индивидуальном и мелкосерийном производстве станок применяется также для нарезания коротких резьб, фрезерования шлицевых валиков и нарезания цилиндрических зубчатых колес. При наличии дополнительных приспособлений на станке могут быть нарезаны внутренние резьбы.

Техническая характеристика станка

Высота центров в мм200

Наибольший диаметр обрабатываемой детали в мм

      над  станиной400

      над  суппортом200

Диаметр отверстия полого шпинделя в мм82

Наибольшая длина фрезерования в мм700

Наибольшая глубина фрезерования в мм25

Пределы нарезаемых шагов метрических резьб в мм1-48

Наибольший шаг винтовой канавки в мм700

Пределы нарезаемых шагов дюймовых резьб в дюймах-1

Наибольший нарезаемый модуль в мм12

Пределы диаметров применяемых в станке фрез в мм70-115

Количество скоростей вращения шпинделя5

Пределы чисел оборотов шпинделя в минуту55-250

Количество скоростей круговых подач обрабатываемой детали32

Количество величин продольных подач фрезерной головки32

Пределы скоростей круговых подач детали в об/мин0,014-52

Мощность электродвигателя в квт3

 

 

 

Основные узлы станка представлены на рисунке 4.

А — передняя бабка;

Б — суппорт;

В — фрезерная головка;

Г —задняя бабка;

Д — коробка скоростей;

Е — станина.

 

Органы управления.  
1 — рукоятка для настройки станка на различные виды работ;  
2 — рукоятки переключения коробки скоростей;  
3 — рукоятка управления станком; 
4— маховичок ручной поперечной подачи фрезерной головки;  
5 — рукоятка управления коробкой подач.

 

 

 

 

Движения в станке. 
Движение резания — вращение шпинделя фрезерной головки с фрезой. В зависимости от вида производимых на станке работ шпинделю передней бабки и суппорту фрезерной головки могут сообщаться движение подачи, движение деления и движение обкатки, либо движение образования винтовой поверхности.

Вспомогательные движения — быстрое вращение шпинделя передней бабки, быстрое перемещение суппорта с фрезерной головкой в продольном направлении, движения механизма управления и переключения и работа делительного устройства.

 

Описание способа установки и крепления режущего инструмента и заготовки.

Фрезерная головка сделана поворотной. В процессе настройки станка ось шпинделя устанавливают так, чтобы плоскость вращения дисковой фрезы совпадала с направлением фрезеруемой канавки.  
Обрабатываемую деталь закрепляют в шпинделе передней бабки. Для закрепления обрабатываемых деталей применяются поводковые, цанговые и кулачковые патроны. Длинные валы поддерживаются задней бабкой, а в случае необходимости — подвижным и неподвижным люнетами.

 

При фрезеровании длинных резьб дисковой фрезе, расположенной под углом, равным углу подъема резьбы, сообщается вращение в соответствии с выбранной скоростью резания. Обрабатываемой детали, установленной в центрах передней и задней бабок и поддерживаемой люнетами, сообщается медленное вращение в соответствии с заданной скоростью подачи. Движением образования винтовой поверхности является перемещение суппорта фрезерной головкой, связанное с вращением детали. За каждый оборот детали фрезеруется один виток резьбы

 

3 Структурно-кинематический анализ станка и настройка  движений станка

На рисунке 5 представлена кинематическая схема станка модели 561.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Структурная схема компоновки станка с изображением взаимного положения режущего инструмента и заготовки в процессе обработки, представлена на рисунке 6.

 

Элементарные движения:

В1 – вращение фрезы;

В2 – вращение шпинделя с заготовкой;

В3 – вращение «центра» в задней бабке;

В4 – поворот фрезерной головки;

П5 – поступательное перемещение суппорта параллельно оси шпинделя;

П6 – перемещение поперечных салазок суппорта перпендикулярно оси шпинделя;

П7 – поступательное перемещение «центра» в задней бабке;

П8 – поступательное перемещение задней бабки вдоль оси шпинделя;

П9 – фиксация задней бабки;

П10 – зажим «центра» в задней бабке.

 

 

 

 

3.1 Выбор исполнительных движений. Выявление производящих линий и методы их получения

 

На рисунке 7 а, б представлена схема образования винтовой канавки и режущей поверхности.

 

 

 

 

Так как метод копирования не требует формообразующего движения, то для образования обрабатываемой поверхности необходимо два формообразующих движения:

Фv (В1) – вращение фрезы, для получения направляющей на рисунке 7 б.

Фs (П5, В2) - согласованное вращение шпинделя и продольное перемещение суппорта, для получения направляющей на рисунке 7 а.

Установочные движения:

Уст (П6) - перемещение поперечных салазок суппорта, обеспечивает глубину канавки. 
Уст (В4) - поворот фрезерной головки обеспечивает профиль винтовой канавки.

Вспомогательные движения:

Всп (П5) - ускоренное перемещение суппорта в продольном направлении.

Всп (П6) - перемещение суппорта в поперечном направлении.

Всп (П7) - перемещение «центра» в задней бабке.

Всп (П8) - перемещение задней бабки.

 

Структурная схема станка 561 при обработке винтовой канавки представлена на рисунке 8. 

 

3.2 Настройка параметров исполнительных движений

 

 

1. ФV (В1), V об/мин.

Простое ИД с замкнутой траекторией, настраивается по скорости с помощью коробки скоростей, которая дает ступенчатое регулирование скорости.

Возможное количество частот вращения данной коробки равно 5.

Z=1∙(1+2∙2∙1)=5

     Внутренняя связь «Ш-П»

     Внешняя связь ЭМ1-1-V1-2

 

Настроим скорость резания.

 

Уравнение баланса

 nдв →nфр

nдв∙P1-2∙iV1=

1450∙

 

250,96∙ iV1=238,73

iV1=0,951

Соединяем торцовые зубья подвижных блоков Б1 и Б2 
iV1ф=1

 

 

В результате фактическое число оборотов равно 

 

1450∙

 

V1ф=250,96

 

2. ФS (П5, В2), S мм/z.фрез.

Сложное ИД с незамкнутой траекторией, настраивается по пяти параметрам и обеспечивается сложной кинематической группой.

Внутренняя связь представлена кинематической цепью 3-R2-F4-10

           Внешняя связь 2-N2-R1-V2-K2-L2-R2

F: Траектория. Получается согласованным движением перемещение П5 (перемещение суппорта в продольном направлении) и скорости вращение заготовки В2. Настраивается с помощью сменных колес гитары

Набор зубчатых колес:

20-20-23-24-27-30-33-34-36-37-40-41-43-45-46-47-48-50-53-54-57-58-59-60-61-62-65-67-70-71-73-75-77-80-83-85-89-90-92-95-97-98-100-127

 

Настроим траекторию подачи по направлению и по пути.

 

Направление

          Согласование по направлению осуществляться вводом паразитного зубчатого колеса в гитару подач, в зависимости от направления винтовой линии. Так как в данной работе винтовая канавка левая, то необходимо установить паразитное зубчатое колесо в гитару подач.

 

         Путь

Уравнение баланса

 

 

 

 

 

 

 

= = 0,52493… из этого следует

 

 

 

a1=50; b1=27; c1=36; d1=127

 

 = 0,52493…

 

 

 

 

 Настроим скорость подачи.

 

Чтобы настроить скорость сложного движения достаточно настроить скорость одного из простых движений. Настраиваем скорость движения  
В2 – вращение шпинделя с заготовкой, с помощью коробки подач, которая дает ступенчатое регулирование скорости.

Возможное количество частот вращения данной коробки равно 32.

Z=1∙2∙2∙2∙2∙(1+1∙1∙1)=32

На рисунке 9 схематично представлена развернутая цилиндрическая поверхность с винтовой линией, это сделано для нахождения угла подъема винтовой линии .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уравнение баланса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Настроим направление подачи.

 

Для настройки направления служит конический реверс «трензель» при передвижении муфты М1 в крайнее положение происходит реверс движения, через шестерни , это сделано для того что бы осуществить попутное или встречное фрезерование.