Модернизация токарного станка с ЧПУ модели 16К20Ф3С32 с целью обеспечения возможности обработки поверхностей сложных форм

 

2.2 Описание  детали представителя « Шток» и маршрут её обработки

   

 Из широкой номенклатуры  обрабатываемых на станке деталей  в соответствии с заданием  на дипломное проектирование исследуем особенности типовой детали «шток»  чертёж которой дан в Приложении А.

Заданная в проекте деталь - шток. Шток выполняет роль опоры и основания, для закрепления на него других деталей, при помощи резьбы М20, фрезерованной поверхности и посадочных поверхностей диаметр 32 f9 (допуск в интервале с (-0,025)по (-0,087) мм.) и Д=24 е8 (допуск в интервале с (-0,040) по (-0,073) мм). Данные посадки относятся к посадке с зазором, в связи с чем деталь закреплена жестко не по всем её поверхностям. Шток изготовлен из стали 45 ГОСТ 1050-88. Чертеж детали  дан на  рис. 2.1.

Предлагаются  следующий маршрут обработки  детали.

Операция 005 - токарная, в  качестве базы принимается поверхность  диаметра вала. При этом производится подрезание торца и центрование отверстия.

 

Рис.  2.1.  Деталь шток.

 

Операция 010-токарная. Установочной базой является поверхность диаметра вала и центрованное отверстие, обработанное в предыдущей операции 005.    

Операция  015 -токарная.  Установочной базой является поверхность Д=32мм, обработанная в предыдущей операции -010. При таком базировании будет соблюден принцип совмещения баз (измерительной и установочной). Эту же базу используем на операции 020 -токарная;

Операция 025 -фрезерная, при  этом выполняется принцип постоянства баз, что позволяет выполнить требования чертежа по взаимному расположению поверхностей, относительно, оси вращения детали.

Операция 030— шлифовальная.   В качестве установочной базы является два центрованных отверстия на торцах детали. Базирование подобным методом позволяет шлифовать поверхностно с заданной точностью, согласно требованиям чертежа.

 

 

 

2.3 . Анализ конструкции устройств и механизмов   станка

2.3.1 Общая компоновка станка

 

На рис. 2.2. представлен  общий вид станка. На рис. 2.3. представлена общая принципиальная схема кинематических связей токарно-винторезного станка.

 

Рис. 2.2. Станок 16К20ФЗС32. Обозначено: 1-станина; 2- автомати-зированная коробка скоростей; 3, 5- пульты программного управления; 4-электрошкаф; 6- шпиндельная бабка; 7-защитный экран; 8 - задняя бабка; 9 - гидроусилитель; 10 — гидростанция

 

2.3.2 Описание работы  отдельных узлов станка

 

Рассмотрим основные  механизмы и узлы станка /16/.

Основание станка – монолитная отливка, на которой устанавливается станина. В левой нише основания размещена моторная установка, на задней стороне основания крепится автоматическая коробка скоростей. Средняя часть основания служит сборником для стружки и охлаждающей жидкости.

Первый отсек является резервуаром для охлаждающей  жидкости, в нем монтируется насос  охлаждения.

Станина станка - коробчатой формы с поперечными ребрами П-образного профиля, направляющие каленые, шлифованные. Для перемещения каретки служит неравнобокая призматическая передняя и плоская задняя направляющие. В правой части станины крепится привод продольной подачи.

Привод главного движения включает моторную установку с асинхронным электродвигателем, автоматическую 9-скоростную коробку скоростей КС-309-16-51, шпиндельную бабку, соединенных клиноременными передачами. В шпиндельной бабке предусмотрено переключение вручную трех диапазонов скоростей с соотношением 1:4 и 1:2,5, что вместе с 9-скоростной коробкой скоростей обеспечивает получение 22-х скоростей шпинделя в диапазонах 12,5 – 200; 50 – 800 и 125 – 2000 об/мин (по 9 скоростей в каждом диапазоне) при основном исполнении станка с электродвигателем 1460 об/мин.

Резьбонарезание осуществляется при помощи фотоэлектрического резьбонарезного  датчика, установленного на  шпиндельной бабке.

 Установленная на  станке АКС  имеем 6 электромагнитных  муфт, включение которых  в определённой последовательности позволяет получать 9 ступеней скорости и тормозить шпиндель станка. На рис. 2.4 представлена схема муфт.

 

Рис. 2.4 . Схема электромагнитных  муфт /16/.

 

Привод поперечной подачи монтируется на задней стороне каретки и включает приводной двигатель, одноступенчатый редуктор и шариковую передачу винт-гайка качения с условным диаметром 40 мм, шагом 5 мм. Редуктор имеет 2 исполнения: для электрогидравлического шагового привода и для установки электродвигателя постоянного тока. В конструкции предусмотрена возможность установки датчика обратной связи.

Суппорт и  каретка – традиционного типа отключаются увеличением высоты каретки и суппорта для повышения жесткости и возможности установки шарикового винта, поперечной подачи диаметром 40 мм.

Передняя бабка. Установка передней бабки осью шпинделя по расчетной линии центров станка на станине производится двумя винтами.

Смазка передней бабки  централизованная от специальной станции  смазки, монтируемой на основании  станка.

Выбор радиального зазора в заднем подшипнике и компенсации тепловых деформаций производится под действием пружин.

Подшипники типа «Гаме» регулируются на заводе-изготовителе станка и не требуют регулировки  в процессе эксплуатации станка.

В станках 16К20Ф3С4 и 16К20Ф3С5 в передней бабке устанавливается датчик резьбонарезания.

Для постоянной выборки  люфта в зубчатом зацеплении шестерня постоянно поджата пружинами. Разрешающая  способность датчика 1000 импульсов  на оборот и 1 нулевой импульс для  отметки «нулевого» положения шпинделя при вводе в нитку при нарезании резьбы в несколько проходов.

Смазка шпиндельной  бабки централизованная.

Привод продольной подачи – включает одноступенчатый редуктор, опоры ходового винта и шариковую передачу винт-гайка качения с условным диаметром 63 мм, шагом 10 мм. Чертеж привода дан на рис. 2.5.

 

 

Рис. 2. 5.  Привод продольной подачи  станка 16К20Ф3С32  /16/

 

Редуктор имеет 2 исполнения: для гидравлического шагового привода  и для установки электродвигателя постоянного тока. В конструкции  предусмотрена возможность с  установкой датчика обратной связи.

Поворотный  резцедержатель станка 16К20ФЗС32. Это 6-ти позиционный узел с горизонтальной осью вращения, который устанавливается на поперечном суппорте. В специальной инструментальной головке устанавливается: 6 резцов-вставок или 3 инструментальных блока.

В  качестве  приспособления  для  закрепления  режущего  инструмента используется поворотный резцедержатель, см. рис. 2.6. В этой специальной инструментальной головке устанавливают шесть резцов-вставок или три инструментальных блока.

 

.

Рис.2.6.  Поворотный резцедержатель /16/.

 

Съемную инструментальную головку устанавливают на выходном валу 1 резцедержателя.  См.  рис. 2.7. Головка связана с подвижной частью 2 плоскозубой муфтой. Резцедержатель поворачивается электродвигателем 10 через зубчатые колеса, червячную передачу и кулачковую муфту 4, часть 5 которой жестко связана с валом резцедержателя.

В начальный момент движения этой кулачковой муфты вал 1 перемещается влево; происходит расцепление плоскозубой муфты 2—3 и поворот в нужную позицию. Поворот определяется сигналами, поступающими от соответствующих конечных выключателей 8, замыкаемых упорами 7, установленными на кольце 6.

Затем происходит реверсирование электродвигателя. Муфта 4 начинает вращаться в другую сторону. Подвижная часть 2 плоскозубой  муфты  с  инструментальной  головкой удерживается от поворота фиксатором 9. Кулачки полумуфты 5 сжимают пружину 11, и подвижная часть 2 плоскозубой муфты фиксируется на зубьях неподвижной полумуфты.

От конечного  выключателя 13 зажима подается сигнал на отключение приводного электродвигателя и начало рабочего цикла обработки. Для поворота и зажима резцедержателя вручную при наладке станка на валу 12 имеется головка под ключ.

Рис. 2.7.    Инструментальная головка /16/

Итак, инструментальная головка предназначена для установки в ней резцовых вставок или инструментальных блоков. Резцовые вставки, заранее настроенные на размер, устанавливают в пазы головки и базируют винтами 1 и упорами 2.

Таким образом, инструментальная головка съемная, устанавливается на выходном валу  резцедержателя и жестко связана с подвижной частью плоскозубчатой муфты.  Поворот осуществляется от электродвигателя через червячную передачу вращение передается на кулачковую муфту.

Для ручного поворота и зажима резцедержки при наладке станка на валу 12 предусмотрена головка под ключ.

Ограждение – неподвижное, щитового типа со съемными щитками с задней стороны станка и переднее подвижное с прозрачным экраном для наблюдения, полностью закрывает зону резания.

Поворотная резцедержка рассчитана на установку съемных инструментальных блоков, предварительно настроенных на заданные размеры вне станка в специальных приспособлениях.

Таким образом, станок полностью  удовлетворяет требованиям, в соответствии с которыми нам необходимо обработать на нём деталь типа «шток».

 

2.4. Патентно-информационный поиск

     

Документом, служащим основанием для проведения патентно-информационного  поиска, является задание на патентный  поиск, выдаваемое руководителем.

Задание  на проведение патентных исследований выполнили, исходя из темы дипломного проекта: Модернизация токарного станка с ЧПУ мод. 16К20Ф3С32 с целью расширения технологических возможности и обработки поверхностей сложных форм.

Направление поиска основного  решения: возможность обработки деталей сложной формы на токарных станках

Направление поиска отдельных  элементов: приспособления к токарным станкам, позволяющие обрабатывать на них разные детали включая специальные длинные штоки   и различные фасонные поверхности.

   Данный  патентно-информационный поиск это мероприятия, направленные на получение из научно - технической литературы  современных  новых технических решений по направлению модернизации данного станочного оборудования.

Основным  источником при ведении патентного поиска является патентный отдел Воронежской  публичной областной библиотеки им. И.С. Никитина. Раздел, по которому произведён поиск – «В» (различные технологические процессы). Глубина патентного поиска 25-30 лет.

Найденные из этой  технической области по нашей теме изобретения представлены в таблицах 2.2   и 2.3.

 

 

Таблица 2.2 - Регламент поиска

Предмет поиска	Цель поиска	Страна поиска	Классифика-ционные индексы	Ретроспектива поиска	Наименование источников информации, по которым проводился поиск
Приспособление для обработки фасонных поверхностей	Расширение технологических возможностей	СССР Россия	В23	30 лет	А.С. 310735, МКИ В23В 6/36. Приспособление для обработки фасонных поверхностей
Возможность обработки эксцентрич-ных  поверхностей	Обработка эксцентричных поверхностей	СССР   Россия	В23	20 лет	А.С. 396184, МКИ В23В 5/44. Приспособление для обработки  эксцентричных поверхностей на токарных автоматах
Возможность обработки нежестких  валов	Возможность обработки нежестких  длинномерных валов малых диаметров	СССР   Россия	В23	25 лет	А.С. 411963, МКИ В23b 5/00. Устройство для совмещенной обработки нежестких валов
Устройство для  обработки сферических  поверхностей.	Расширение технологических возможностей	СССР Россия	В23	25 лет	АС.611721. В 23 В 5/40. Устройство для  обработки сферических поверхностей.
Патроны  токарные разные	Расширение технологических возможностей	СССР   Россия	В23	25 лет	АС №  1572759     А1  В 23 В 31/00.Самоцентрирующий         патрон   для   закрепления   эксцентричных  деталей.
Устройство для крепления патрона к шпинделю станка	Расширение технологических возможностей	СССР   Россия	В23	25 лет	А.С. 1357147, МКИ В23В 25/06. Устройство для крепления  патрона к шпинделю станка
Возможность обработки внутренних фасонных поверхностей на токарных станках	Расширение технологических возможностей	СССР Россия	В23	25 лет	А.С. 755437, МКИ В23b 5/36. Устройство для обработки внутренних фасонных поверхностей на токарных автоматах
Различные устройства для обработки  деталей сложной  формы	Расширение технологических возможностей	СССР, Россия	В23	25	АС № 653029 В 23 В 3/25 Устройство для обработки  деталей сложной  формы