Кинематический анализ плоскошлифовального станка с ЧПУ с проектированием режущего инструмента

 

2 РАСЧЕТ БАЗОВЫХ ЭЛЕМЕТОВ СТАНКА

2.1 Обоснование вида направляющих станка и выбор материала

В рассматриваемом примере станка используются направляющие скольжения. В зависимости от требований заказчика, изготавливаются  двух типов: либо как одно целое со станиной, либо накладными. 

Направляющие скольжения первого типа обычно изготовляют из серого чугуна. Чугун используется в тех случаях, когда направляющие выполняются как одно целое со станиной или подвижным узлом. Износостойкость направляющих повышают поверхностной закалкой до твердости 42...56 HRC.

Накладные направляющие изготовляют из стали, закаленной до твердости 58...63 HRC. Чаще всего используют сталь 40Х с закалкой токами высокой частоты (ТВЧ), а также стали 15Х и 20Х с последующей цементацией и закалкой. Перспективным материалом для накладных направляющих скольжения являются пластмассы.

В рассматриваемой модели станка 3Г71Ф3 направляющие изготовлены как одно целое со станиной (СЧ 45), они обеспечивают высокую точность подач и обработки.

Смазка направляющих производится путем отвода масла с верхних направляющих крестового суппорта по специальным каналам, которые имеются в верхних направляющих крестового суппорта.

2.2 Обоснование конструкции основных базовых элементов и выбор материала

Станина (рисунок 2.1) представляет собой жесткую коробчатую отливку. На верхней части станины закреплены две стальные каленые V-образные направляющие. Между направляющими установлен корпус 2, в котором закреплена гайка 3.

Так как гайка 3 закреплена жестко, то при вращении винта поперечной подачи, смонтированного в крестовом суппорте, суппорт перемещается по направляющим станины на роликовых направляющих качения. Зазор между винтом и гайкой выбирается пружиной 4 и гайкой 7. На заднюю площадку А станины установлена колонна. Внутри станины размещен гидроагрегат, а в отдельной нише с правой стороны – электрогидроаппаратура.

В плоскошлифовальном станке основными  базовыми элементами является горизонтальная станина из чугуна СЧ40.

 

Рисунок 2.1 – Станина

Колонна представляет собой жесткую отливку  бочкообразной формы. На верхней  части колонны установлен редуктор, который предназначен для ускоренного перемещения шлифовальной головки. Привод редуктора осуществляется от электродвигателя через предохранительную муфту. Вращение получает червяк, который находится в зацеплении с червячной шестерней. При вращении винта происходит подъем или опускание шлифовальной головки, так как червячная шестерня находится в зацеплении с червяком механизма вертикальной подачи и сидит на шпоне и гайке, таким образом удерживая последнюю от поворота.

 

3 КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СТАНКА

3.1 Описание кинематической схемы станка

Рисунок 3.1 – Кинематическая схема плоскошлифовального 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. Автоматическая периодическая подача шлифовальной бабки и поперечная подача крестовому суппорту сообщаются от лопастных поворотных гидроцилиндров. Автоматическая продольная подача стола осуществляется гидроцилиндром. При включении давления в гидросистеме реечная шестерня ручной подачи автоматически выводится из зацепления с рейкой.

3.2 Движение резания

Главное движение резания  или вращательное движение шпинделя шлифовального круга осуществляется от электродвигателя через ременную передачу и имеет частоту вращения 2700 об/мин. При работе новым шлифовальным кругом диаметром 250 мм скорость главного движения резания

 м/сек                         (3.1)

При работе наиболее изношенным шлифовальным кругом диаметром 150 мм минимальная  скорость главного движения резания

 м/сек                   (3.2)

Следовательно, по мере износа шлифовального круга скорость главного движения резания уменьшается.

3.3 Движения подач

Механизм  вертикальной подачи

Как ручная так  и автоматическая вертикальные подачи обеспечиваются механизмом вертикальной подачи (рисунок 3.2). Ручная подача осуществляется от маховичка 6 через червяк 5 и червячную шестерню, которая крепится жестко с гайкой, смонтированной в корпусе шлифовальной бабки. Винт вертикальной подачи закреплен в колонне и неподвижен в осевом направлении. При вращении гайки она перемещается по винту, а вместе с ней шлифовальная бабка. При работе с ручной подачей необходимо вывести собачку 10 из зацепления с храповым колесом 4, для чего лимб 8 необходимо установить в нулевое положение рукояткой 3.

Рисунок 3.2 – Механизм вертикальной подачи

При работе с  автоматической вертикальной подачей необходимо установить величину подачи рукояткой 3, вместе с которой поворачиваются лимб 8 и заслонка 9. Заслонка может перекрывать определенное число зубьев храпового колеса. При вертикальной подаче, которая включается при поперечном реверсе крестового суппорта, масло под давлением подается в полость лопастного гидроцилиндра и поворачивает ротор 1, на котором жестко закреплен рычаг 2 с собачкой 10. Собачка скользит по заслонке 9, путь скольжения зависит от величины установленной подачи, а затем входит в зацепление с храповым колесом 4 и поворачивает его. Поворот храпового колеса происходит вместе с червяком. При обратном движении собачка скользит по зубьям храпового колеса или по заслонке.

Для установки  лимба 7 в нулевое положение последний может поворачиваться свободно на маховичке.

Механизм поперечной подачи

Механизм поперечной подачи объединяет механизм ручной и  автоматической поперечной подач суппорта.

Рисунок 3.3 – Механизм поперечной подачи

Маховичок 7 (рисунок 3.3) при ручной подаче сцепляется кнопкой 8 с ходовым винтом 5 поперечного перемещения крестового суппорта. Поворотный лимб 10 на маховичке 7 позволяет вести отсчет подачи с ценой деления 0,05 мм. Маховичок-лимб 9 обеспечивает поперечную подачу с ценой деления 0,01 мм через зубчатую передачу с внутренним зацеплением.

Автоматическая  поперечная подача крестового суппорта включается в конце каждого продольного хода стола. От лопастного гидроцилиндра 11 через обгонную муфту 1, зубчатые колеса 2, 4 или при реверсировании 2, 3, 4 движение сообщается ходовому винту 5. Величина подачи устанавливается поворотом лимба 12, который управляет величиной угла поворота лопасти гидроцилиндра 11. Золотник 6 выполняет реверсирование подачи суппорта, вводя в зацепление шестерню 4 с колесами 2 или 3.

При включении  ручной поперечной подачи шестерня 4 устанавливается золотником 6 в нейтральное положение (рисунок 3.3).

Цепь продольной подачи

Цепь автоматической продольной подачи

Автоматическая  продольная подача стола осуществляется от гидроцилиндра с 2-х сторонним штоком, который крепится к крестовому суппорту, а шток с двух сторон закреплен в кронштейнах стола. Стол с деталью получает при перемещении штока гидроцилиндра автоматическую продольную подачу, которая настраивается расходом рабочей жидкости с помощью дросселя и реверсируется при крайних положениях стола гидрораспределителем.

3.4 Вспомогательные движения

Вспомогательные движения — установочные и быстрые перемещения шлифовальной бабки в  поперечном и вертикальном направлениях.

3.5 Кинематический расчет, построение структурной сетки и графика частот вращения

Привод шпинделя осуществляется от электродвигателя через плоскоременную передачу 134:143.

Вращение шлифовального  круга постоянно со скоростью n=2680 об/мин. Движение передаётся с вала I на вал II по средствам лишь одной плоскоременной передачи. В связи с этим, график частот вращения будет упрощённым.

Проводим вертикальные линии, изображающие валы (I и II), а горизонтальные линии изображают скорости вращения исполнительного органа (шлифовального круга). График частот вращения представлен на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4 – График частот вращения исполнительного органа

 

4 УКАЗАНИЯ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ И ОБСЛУЖИВАНИЮ СТАНКА

От правильной установки  станка в значительной мере зависит чистота и точность шлифования.

При выборе места под  фундамент необходимо соблюдать  следующие требования:

а) рядом с устанавливаемым станком не должно быть машин, вызывающих вибрацию станка;

б) помещение, в котором устанавливается станок, должно иметь температуру 16— 20°С с суточным колебанием +1.5°.

Установку станка следует  производить по уровню при помощи клиньев с уклоном 1:20, изготовленных  из твердого дерева или сталли.

Глубина заложения фундамента принимается в зависимости от грунта.

Для правильной работы всех узлов и увеличения срока службы станка рекомендуется соблюдать следующий порядок настройки:

1. Установить и закрепить деталь. Закрепление детали на магнитной плите производится поворотом рукоятки тумблера  в положение «Плита включена».
2. В зависимости от размеров шлифуемой детали устанавливаются кулачки продольного реверса так, чтобы продольный ход стола был больше длины детали на во—100 мм.
3. Включить поочередно шлифовальный круг и гидропривод.
4. Дроссельный кран гидропанели установить в положение «Пуск».
5. Рукоятку «Скорость стола» медленно выводить из положения «Меньше», постепенно увеличивая скорость стола.
6. При скорости стола 8—10 м:мин. подвести шлифовальный круг к изделию, вначале пользуясь механизмом ускоренного перемещения, а затем вручную до искры.
7. В случае работы с автоматической поперечной подачей установить необходимую величину поперечной подачи. Маховик поперечной подачи должен быть при этом разъединен с валом, т. е. кнопка должна быть вытащена на себя.
8. В случае работы с автоматической вертикальной подачей поворотом рукоятки установить необходимую величину вертикальной подачи. При работе с ручной вертикальной подачей рукоятка  должна быть установлена в положение «О».
9. Правку круга осуществлять по мере затупления круга, вначале грубо, затем с малой подачей алмаза (0.02—0.04 мм:об). Величина снимаемого слоя при правке круга может быть в пределах 0,1 до 0,3 мм. Для осуществления правки круга необходимо стойку с алмазом жестко закрепить на столе либо на магнитной плите.
10. Перед установкой на станок шлифовальный круг сбалансировать статически, для чего в собранном виде круг с планшайбами закрепляется на конусной оправке, которая устанавливается на ножи или валики балансировочного приспособления.

С помощью подвижных  грузов на фланце производят предварительную балансировку круга. Затем устанавливают круг на шпиндель и грубо правят его до тех пор, пока круг будет заправлен по всему диаметру.

Для окончательной балансировки круг вторично балансируют с особой тщательностью, а грузы зажимают стопорными винтами.

По мере износа круга  необходимо периодически проверять  его сбалансированность, так как  при износе первоначальная сбалансированность нарушается.

 

5 ТРЕБОВАНИЯ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ И ЭКОЛОГИИ ПРИ РАБОТЕ НА СТАНКЕ

Развитие промышленности и освоение новых, более эффективных технологических процессов с целью повышения производительности труда привело к возрастанию всевозможных производственных отходов, образующихся вместе с готовой продукцией в результате переработки разнообразных природных ресурсов и вызывающих загрязнение окружающей среды, экологические процессы являются также источниками шума и вибрации. В машиностроении и металлообработке наибольшее значение с точки зрения загрязнения воздушного бассейна имеют разнообразные пыли —  в воздухе частицы твердых веществ.

Производственными сточными водами называются воды, использования  промышленным предприятием и подлежащие очистке от различных Иных примесей. К последним относятся эмульсии нерастворимых в воде (например, масел), взвешенных в виде более или менее мелких велек, и суспензии — взвеси твердых частиц, размеры которых могут составлять нескольких миллиметров.

Промышленные твердые  отходы делятся на токсичные и  нетоксичные. Основная масса твердых  отходов машиностроения и металлообработки нетоксична (металлическая стружка, окалина, зола, отходы дерева, резина, всякого рода мусор). Примерами токсичных твердых отходов могут быть названы шламы гальванических цехов и травильных участков.

Промышленный шум большой  интенсивности не только поражает органы слуха, но также оказывает общее отрицательное воздействие на организм человека, повышая его утомляемость, рассеивая его внимание. Шум может привести к снижению производительности, росту брака, к травматизму и хроническим заболеваниям.

Не допускать рабочего к станку, не ознакомив его предварительно с правилами техники безопасности. При работе на станке необходимо строго соблюдать следующие требования:

1. Новые шлифовальные круги перед установкой на станок должны быть тщательно сбалансированы статически. Балансировка производится на балансировочном приспособлении, установленном по уровню с точностью 0,01:1000 мм на жесткой плите. Дисбаланс выбирается грузами, расположенными во фланце круга.
2. Перед установкой на станок круги должны подвергаться испытанию на разрыв на специальной машине.
3. Не включать шлифовальную головку с кругом при незакрытом кожухе.
4. Включать шлифовальную головку с кругом можно, только убедившись в том, что круг надежно и правильно закреплен.
5. После установки деталей и включения магнитной плиты необходимо проверить надежность закрепления детали.
6. При работе на станке руководствоваться режимами и припусками, установленными для данного типа станков.
7. Запрещается прикасаться к кругу рукой непосредственно при закрытом кожухе.
8. Запрещается установка, снятие, измерение деталей при вращающемся круге над зеркалом стола или магнитной плитой.
9. Запрещается проверять натяжение ремня при вращающемся круге.
10. После окончания работы станок отключить от сети вводным пакетным выключателем.
11. Соблюдать правила защиты экологической среды.
12. Приступать к работе в рабочей оснастке.
13. Запрещается открывать крышку электрошкафа.
14. Строго соблюдать порядок и правило включения и пуска станка.