Проектирование фрезерного станка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

1.1 Общая характеристика и назначение фрезерных станков.

1.1.1 Общие сведения о группе фрезерных станков.

В станках шестой (фрезерной) группы (по классификации ЭНИМС) инструмент имеет вращательное движение резания, а движения подачи чаще всего получает заготовка, закрепленная на столе или барабане станка. Станки имеют много разновидностей: вертикальные и горизонтальные консольные, непрерывные, копировальные, бесконсольные вертикальные, широкоуниверсальные, продольные и др. Обычные фрезерные станки предназначены для работы насадными, торцовыми, концевыми и другими фрезами при обработке плоскостей, пазов, канавок и т. п.

Станки предназначены  для выполнения разнообразных фрезерных  работ цилиндрическими, торцевыми, концевыми, фасонными и другими фрезами. Применяются для обработки горизонтальных и вертикальных плоскостей, пазов, рамок, углов, зубчатых колес, спиралей, моделей штампов, пресс-форм и других деталей из стали, чугуна, цветных металлов, их сплавов и других материалов.  Высокая жесткость станков позволяет применять фрезы, изготовленные из быстрорежущей стали, а также инструмент, оснащенный пластинками из твердых и сверхтвердых синтетических материалов. Большая мощность привода главного движения и тяговое усилие продольной подачи стола позволяют производить за один проход обработку широких горизонтальных поверхностей набором цилиндрических или фасонных фрез, установленных на горизонтальной оправке.

Горизонтально-фрезерные  консольные станки отличаются наличием консоли и горизонтальным расположением шпинделя при обработке цилиндрическими, угловыми и фасонными фрезами плоских и фасонных поверхностей заготовок из различных материалов. Могут также использоваться торцовые и концевые фрезы. Универсальные станки этого вида отличаются тем, что их стол может поворачиваться относительно вертикальной оси ±45°, что позволяет вести обработку винтовых канавок на цилиндрических поверхностях с использованием делительной головки. Столы этих станков имеют размер от 160 х 630 мм (мод. 6Н80Г) до 400 х 1600 мм (мод. 6М83) и имеют продольные Т-образные пазы для установки различных приспособлений. Ширина этих пазов обычно 14—28 мм. Этот размер следует учитывать при подборе или конструировании приспособления.

Станки фрезерной группы включают металлорежущее оборудование, предназначенное для обработки конкретных заготовок или видов поверхностей: резьбофрезерные, шпоночно-фрезерные, шлицефрезерные, а также станки для обработки шлицев корончатых гаек, канавок спиральных и центровочных сверл, канавок шпоночных и дисковых фрез, плоскостей слитков и т. д.

Основные узлы и рабочие  движения консольных станков. Консольные фрезерные станки отличаются от бесконсольных устройством механизма вертикальной подачи: консоль, несущая стол станка, имеет возможность вертикального перемещения. У бесконсольных станков вертикальную подачу совершает шпиндельная бабка. Исследования показывают более высокую точность бесконсольных (горизонтальных и вертикальных) станков. Для повышения точности станков консольного типа применяют специальные поддержки скрепляющие консоль с хоботом станка.

1.1.2 Особенности привода

Приводы металлорежущих станков предназначены для осуществления  рабочих, вспомогательных и установочных перемещений инструментов и заготовки. Их делят на приводы главного движения – скорости резания и приводы подач – координатных перемещений и вспомогательных перемещений. К каждому виду привода, с учетом служебного назначения станка, предъявляют свои требования по передаче силы, обеспечению постоянства скорости, ее изменения и настройки, точности перемещения и погрешности позиционирования узла, быстродействию, надежности, стоимости, габаритным размерам.

В данном курсовом проекте  будет рассматриваться привод главного движения с бесступенчатым регулированием. Основными достоинствами привода с бесступенчатым регулированием является повышение производительности обработки за счет точной настройки оптимальной по режимам резания скорости, возможность плавного перемещения скорости во время работы, простота автоматизации процесса переключения скоростей. Для бесступенчатого изменения скорости применяют регулируемые двигатели.

В приводе главного движения применяют регулируемые за счет изменения частоты тока асинхронные электродвигатели. Эти двигатели обладают высокой надежностью, жесткой характеристикой и обеспечивают регулирование с постоянной мощностью во всем диапазоне.

1.1.3 Технологическое обоснование технических характеристик станков

Горизонтально-фрезерные  консольные станки отличаются наличием консоли и горизонтальным расположением шпинделя при обработке цилиндрическими, угловыми и фасонными фрезами плоских и фасонных поверхностей заготовок из различных материалов. Могут также использоваться торцовые и концевые фрезы. Универсальные станки этого вида отличаются тем, что их стол может поворачиваться относительно вертикальной оси ±45°, что позволяет вести обработку винтовых канавок на цилиндрических поверхностях с использованием делительной головки.

Консольные фрезерные станки отличаются от бесконсольных устройством механизма вертикальной подачи: консоль, несущая стол станка, имеет возможность вертикального перемещения. У бесконсольных станков вертикальную подачу совершает шпиндельная бабка. Исследования показывают более высокую точность бесконсольных (горизонтальных и вертикальных) станков. Для повышения точности станков консольного типа применяют специальные поддержки скрепляющие консоль с хоботом станка.

Технологические возможности станка могут быть расширены примененем делительной головки, поворотного круглого стола и накладной - универсальной головки. Станок может быть настроен на ряд автоматических циклов. Горизонтальный станок отличается от описанного отсутствием возможности поворота стола, а вертикальный также и компоновкой шпиндельного узла. На консольных фрезерных станках обрабатывают вертикальные, горизонтальные и наклонные плоскости, пазы, углы, уступы и т. п.

 Приспособления для закрепления режущего инструмента на фрезерных станках или вспомогательные инструменты фрезерных станков позволяют устанавливать на станке насадные, хвостовые, концевые фрезы и фрезерные головки. Конструкция вспомогательного инструмента зависит от конструкции крепежно-присоединительной части фрезы, оформления присоединительных элементов станка, соотношения размеров фрезы и шпинделя и ряда других факторов. Фрезы, имеющие цилиндрический хвостовик, закрепляются в цанговые или других центрирующих ось фрезы патронах, а сам патрон крепится в шпинделе станка. Фрезы с коническим хвостовиком могут крепиться непосредственно в шпинделе или через втулку. Следует отметить, что конус шпинделя ряда станков имеет конусность 7:24, при этом угол конуса превышает угол трения втулки о шпиндель и соединение становится несамотормозящим, что требует принудительной затяжки инструмента в отверстие шпинделя. Эта затяжка осуществляется так называемым шомполом, т. е. длинной шпилькой, ввернутой в резьбовое отверстие хвостовика фрезы. Крутящий момент передается со шпинделя через сухари и торцовые пазы втулки на корпус фрезы. Насадные фрезы своим отверстием базируются на оправке. При консольном расположении фрезы крутящий момент передается продольной шпонкой, а винт закрепляет фрезу на оправке. Цилиндрические насадные фрезы закрепляются на длинной оправке. Положение набора фрез вдоль оси фиксируется также установочными кольцами. Оправка  одним концом крепится в шпинделе, а другим — в серьге или подвеске станка. Двухопорное закрепление повышает жесткость технологической системы. При работе набором фрез для регулировки расстояния между фрезами иногда используется раздвижное кольцо. Торцовые фрезы большого диаметра (свыше 250 мм) крепятся на шпинделе четырьмя винтами, центрируются пояском шпинделя, а крутящий момент передается двумя торцовыми шпонками.

Для фрезерных станков характерно широкое применение таких универсальных приспособлений, как станочные тиски, столы, делительные головки и элементарные зажимные устройства. В условиях серийного и массового производства применяют специальные приспособления для обработки конкретной заготовки или группы заготовок. В ряде случаев используют дополнительные устройства, расширяющие технологические возможности фрезерных станков: головки, изменяющие положение шпинделя, что позволяет работать фрезой с горизонтальной или вертикальной осью; головки, позволяющие долбить заготовку, вести копировальные работы на обычных фрезерных станках и т. п. Станочные тиски могут иметь, кроме винтовых, зажимные элементы в виде эксцентриков, пневматических камер, гидравлических цилиндров, пружин, рычагов и т. п. Различают тиски неповоротные и поворотные относительно двух взаимно перпендикулярных осей. Тиски обеспечивают надежное, быстрое закрепление заготовки при малых собственных размерах и высокой жесткости. Известны тиски с одной подвижной губкой, самоцентрирующие (с двумя подвижными губками), с "плавающими" губками и т.

 

1.2. Выбор предельных режимов резания и электродвигателя

1.2.1 Размеры заготовок и инструментов

Таблица 2.1 Предельные размеры

ТИП СТАНКА	Диаметр заготовки или  инструмента, мм.
	Dmax	Dmin
Горизонтально-фрезерный  со столом шириной Вс, мм.	(0,4-0,5)Вс	(0,1-0,2)Вс

Размеры заготовок и  инструментов подлежащих обработке  на универсальных станках, определяются из экономичских соображений, связывая их с одной из размерных характеристик станка. В таблице 2.1 приведены ориентировочные значения предельных размеров заготовок и инструментов, которые принимаются при проектировании универсальных станков.

Расчитуем диаметр инструмента:

D_max.=0.4*400=160мм;D_min =0.15*400=60мм.

Таблица 2.2 Ширина фрезерования

ТИП СТАНКА	Расчетная ширина фрезерования, мм
	Вmax	Bmin
Горизонтально-фрезерный со столом шириной Вс, мм.	(0.75-1.0)Dфр.мах.	(0,75-1,0)Dфр.min

Исходя из таблицы 2.2 расчитуем  ширину фрезерования:

В_мах.=0,75*160=120мм;В_min=0,75*60=45мм.

 

 

 

1.2.2 Выбор предельных режимов резания

а) Выбор предельных режимов резания Vmax:

Наибольшая скорость резания Vmax.

Заготовка: Стальная заготовка  Ġ_в=500МПа.

Инструмент: Цилиндрическая фреза, пластинки из твердого сплава Т15К6.

Vmax.= ;

В=45; t=2; Sz=0,17; Cv=390; q_v=0.17; y_v=0.28; Uv=0,05; Pv=0.1; m=0.33;T=120мин.; Z=14;

Vmax =

об/мин. 

Сила резания определяется по формуле:

Сp=101; Xp=0.88; Yp= 0.75; Up=1.0; ωp=0; qp=0.87;

 

 

 

б) Выбор предельных режимов резания Vmin:

Инструмент: Цилиндрическая фреза, быстрорежущая сталь Р18; 

;

B=120; t=2,5; Sz=0.12; Cv=55; q_v=0,45; Xv=0.3; Yv=0.4; Uv=0.1; Pv=0.1; m=0.33; Т=120мин.; Z=8;

об/мин;

Сила резания определяется по формуле:

Сp=68,2; Xp=0.86; Yp= 0.72; Up=1; ωp=0; qp=0,86;

Условная расчетная  частота:

;

;

об/мин;

Условная расчетная  частота попадает в диапазон частот данный по заданию.

1.2.3 Определение предварительной мощности электродвигателя главного движения 

Предварительное определение  мощности электродвигателя главного движения определяется по формуле:

где ŋ – КПД цепи главного движения ( ŋ = 0,7-0,85).

Выбираем двигатель  серии 4П, ближайший по мощности двигатель 4ПФ112S с креплением на фланце, мощностью  кВт, частотой вращения . ; ; ;

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы

1. Справочник технолога машиностроителя том 1, под ред. А.Г.Косиловой Москва, Машиностроение, 1985.
2. Справочник технолога машиностроителя том 2, под ред. А.Г.Косиловой Москва, Машиностроение, 1985.
3. Металлорежущие станки. Альбом общих видов, кинематических схем и узлов. А.М. Кучер Ленинград, Машиностроение,1972.
4. Металлорежущие станки и автоматы. Под ред. А.С. Пронникова  Москва, Машиностроение, 1981.
5. Проектирование металлорежущих станков и станочных систем. Справочник- учебник. В 3-х т. Т.1 Проектирование станков. А.С. Пронникова  Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1994.
6. Методические указания к курсовому проекту по курсу «Металлорежущие станки». Новочеркасск, изд. НПИ, 1982 г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Современный уровень  технического прогресса, это непрерывное  создание новых совершенных высокопроизводительных, автоматизированных и высокоточных машин, базирующихся на использовании новейших достижений науки, требуют подготовки высокообразованных инженеров, обладающих глубокими теоретическими знаниями, а также новой техникой и технологией производства.

Машиностроение, обеспечивающее все отрасли народного  хозяйства, определяет уровень технического прогресса и влияет на создание материально-технической базы. В связи с этим развития машиностроения придается первостепенное значение.

Качество изготовления продукции определяется совокупностью  качеств процесса ее изготовления, соответствием этого процесса и  его результатов установленным требованиям. Основными производственными факторами являются качество станков, оборудования и инструмента, физико-химические, механические и другие качества исходных материалов и заготовок, совершенство разработанного технологического процесса и качества выполнения обработки и контроля. Перед станкостроением всегда будет стоять задача – создание металлорежущих станков, отвечающих современным требованиям машиностроения. Следовательно, требуется создание станков высокой производительности, точности и экономичности. Поэтому главная задача инженеров – разработка автоматизированного оборудования, расчет его основных узлов и агрегатов, выявление наиболее оптимальных технических решений и внедрение их в производство.