Агрегатный станок по нарезанию гаек с мелкими шагами

 

 

   Рис. 1.1 – Схемы компоновок агрегатных станков на прямоугольной станине: а – двусторонняя с горизонтальными головками, б – то же, с наклонно закрепленными головками, в – то же, с вертикально установленными головками, г – с горизонтальной, наклонной и вертикальной головками                                                         
 

Типовые унифицированные компоновки разработаны  на основе использования унифицированных агрегатов; (уровень унификации 90 %). Например, в агрегатном станке вертикальной компоновки (рис. 2) унифицированы: базовые детали (станины 1 и 20, стойка 9, упорный угольник II), силовые механизмы (силовой стол 8, а в станках других типов силовые головки), шпиндельные механизмы (шпиндельная коробка 14, Рис. 1.2. Унифицированные агрегаты агрегатных станков                                                             Рис.   1.3  – Схемы компоновок агрегатных станков с круглым поворотным столом:  1 – силовая головка, 2 – подкладная плита, 3 – станина, 4 – стойка      (кронштейн), 5 – стол

расточная бабка 19, сверлильная бабка 10), механизмы транспортирования (поворотный делительный стол 3, двухпозиционный делительный стол 18 прямолинейного перемещения), механизмы главного движения (коробка скоростей 17), гидрооборудование (гидробак 4, насосная установка 5, гидропанель 6), электрооборудование (центральный и наладочный пульты 2, электрошкаф силовых механизмов 16, электрошкаф станка 7), вспомогательные механизмы (удлинитель 15, резьбовой копир 13, расточная пиноль 12).

     Специальные механизмы, например приспособление для  установки и закрепления заготовок, имеют отдельные нормализованные  элементы.

Силовые механизмы агрегатных станков предназначены  для сообщения режущим инструментам главного движения и движения подачи (силовые столы). Силовые головки предназначены для выполнения токарных, фрезерных, сверлильных, расточных, резьбонарезных, шлифовальных и других работ. Они обычно работают в автоматических циклах, например: 1) быстрый подвод, рабочая подача (одна или две), выдержка на жестком упоре (при необходимости), быстрый отвод, стоп; 2) быстрый подвод, рабочая подача, быстрый подвод, рабочая подача, стоп. Такой цикл используют, например, при последовательной обработке нескольких соосных отверстий одинакового диаметра.

     Для привода главного движения (вращательного) в силовых головках обычно применяют электродвигатели, а для привода подачи — кулачки, винтовые передачи, цилиндры (пневматические, гидравлические и пневмогидравлические).

     По  конструкции механизма подач  различают головки с подвижной  пинолью и с подвижным корпусом. Подачу инструмента перемещением пиноли обычно выполняют в головках малой мощности, не более 1,5 кВт, что обеспечивает подход инструмента к заготовке. Силовые головки средней и большой мощности выполняют с подвижным корпусом.

     В зависимости от расположения привода  подач силовые головки могут  быть несамодействующими и самодействующими. У первых привод подач расположен вне головки, которую обычно устанавливают  на силовом столе, подключенным к  насосной станции станка или имеющим  самостоятельный привод. У вторых как привод вращения шпинделя, так  и все элементы привода подачи (резервуар для масла, насос, гидропанель  управления) расположены в корпусе  головки.

     По  мощности двигателя силовые головки  подразделяют на микросиловые (0,1—0,4 кВт), малой мощности (0,4—3,0 кВт), средней (3,0— 15 кВт) и большой мощности (15—30 кВт).

     В зависимости от типа привода подач  различают головки механические (кулачковые и винтовые), пневматические, гидравлические и пневмогидравлические.

     Силовые головки в значительной степени  определяют производительность, надежность и точность работы агрегатных станков. Поэтому силовые головки должны автоматически и точно выполнять заданный цикл работы, иметь минимальные упругие деформации при обработке с различными режимами, обладать высокой надежностью. Конструкции головок должны обеспечивать быстрое устранение возникающих отказов и простоту обслуживания.

     Одной из последних модификаций станка  является станок АМ.М16457. Он может выполнять фрезерование, сверление, резьбонарезание. Производительность 33+33 детали в час.  
II. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ СТАНКА

     2.1 Общая схема 

     В данном проекте разрабатывается  агрегатный станок по нарезанию гаек с мелкими шагами. Данный станок предназначен для обработки из шестигранных заготовок серии одинаковых деталей диаметром до 25 мм и длиной до 15 мм из материала сталь 20Х.

     Данный  станок позволяет осуществить сверление, зенкерование, развертывание в диапазоне диаметров 25…10 мм, а также нарезание резьбы с мелкими шагами в зависимости от установленного метчика.

     Станок  имеет самодействующую четырехшпиндельную силовую головку, а также пятипозиционный поворотный делительный стол, имеющий следующие позиции:

     1 позиция – загрузочная;

     2 позиция – сверление;

     3 позиция – зенкерование.

     4 позиция – развертывание.

     5 позиция – нарезание резьбы.

     Технические характеристики данного станка приведены  в таблице 1.

       Таблица 1 – Технические характеристики  станка

Характеристика	Величина
Максимальный  диметр сверления	25 мм
Минимальный диаметр сверления	10 мм
Пределы оборотов шпинделя силовой головки  для сверления	250–800 об/мин
Число ступеней коробки скоростей силовой  головки для сверления	6
Число позиций поворотного стола	4
Мощность  привода силовой головки для  сверления	1,3 кВт

 

     Структурная схема данного станка приведена  на рисунке 2.1. Силовая головка и поворотный делительный стол связаны электрической схемой. На данном рисунке показаны движения: П1– главное; В3 – движение подачи; В5 – вспомогательное движение.

     Рис. 2.1 – Структурная схема агрегатного станка 
 

     2.2. Разработка кинематической схемы станка

     На  все элементы данного станка наложены электрические связи, что обеспечивает синхронность работы оборудования.

     Станок  работает следующим образом.

     Вал I коробки скоростей связан с валом  электродвигателя М1 мощностью 1,3 кВт. От электродвигателя через зубчатые колеса 1 и 2 вращение сообщается валу II, на котором жестко закреплены зубчатые колеса 3, 4, 5. Вращение на вал III может  доставляться по трем путям: при зацеплении колес 3 и 6, при зацеплении колес 4–7 или через колеса 5–8. Движение подачи осуществляется перемещением корпуса  силовой головки при передачи вращения от вала III через колеса 11–13 на ходовой винт V. На шпиндель вращение передается от вала III двумя путями: при зацеплении колес 9–11 или колес 10–12 шпинделю.

     После произведенной обработки, производится отвод силовых головок и поворот  стола.

     Движение  поворотного делительного стола  осуществляется следующим образом.

     К корпусу стола прикреплены электродвигатели М3 и М4. Электродвигатель М3 через  пару зубчатых колес 30 и 31 и самотормозящую червячную передачу 29 осуществляет вращение зубчатого колеса 28, которое  находиться в зацеплении с зубчатым венцом 27, прикрепленным к планшайбе  стола. Планшайба центрируется подшипником. При прохождение фиксаторного пальца мимо упора посредством рычажной системы переключаются муфта  М1, выключающая электродвигатель М3 и включающая электродвигатель М4. Происходит реверсирование планшайбы. После устранения зазоров во всей кинематической цепи сила тока в электродвигателе выключает  его, при этом червячная пара оказывается  заклиненной. 
 

     3.3. Проектирование коробки скоростей

     2.3.1 Расчет режимов резания

     При назначении режимов резания используются таблицы и рекомендации по справочной литературе.

     Назначим  режим резания для операции сверления. Из заданных максимального и минимального диаметров сверления принимаем  максимальную глубину резания  t_max=20 мм, минимальную глубину резания t_min=5 мм.

     Скорость  резания определим по формуле:

      , м/мин.

       м/мин,

      м/мин.

     Определим предельные частоты вращения шпинделя:

      об/мин,

      об/мин. 

     2.3.2 Определение числа ступеней коробок скоростей

     Определим число ступеней коробки скоростей  силовой головки для сверления.

     Диапазон  регулирования: 

      .

     Число ступеней коробки скоростей силовой  головки для сверления по формуле:

      .

       Принимаем z=6.

     В результате получаем, что силовая  головка имеют коробку скоростей  с шестью ступенями. 

     2.3.3 Мощность двигателя 

     Рассчитаем  мощность двигателя  по формуле [2]:

      , кВт,

     где N – мощность резания, η – КПД.

     Определим мощность резания при сверлении  по формуле [1]:

      ,

     где М_кр – крутящий момент, Н·м.

      ,

     где значения коэффициентов и показатели степени выбираются из [1].

       Н·м.

      кВт.

     Для определения необходимой мощности двигателя, необходимо найти КПД [2]:

     η=0,97³∙0,99⁴=0,85.

      Определим необходимую мощность двигателя  силовой головки для сверления:

      кВт.

     Для силовой головки для сверления  выбираем двигатель АО2–21–4 мощностью 1,3 кВт и частотой оборотов 700 об/мин. 

     2.3.4 Кинематический расчет коробок скоростей 

     Кинематический  расчет включает построение графика  частот вращения, определение передаточных чисел и чисел зубьев колес. Ряд  чисел оборотов представляет геометрическую прогрессию со знаменателем φ=1,26, что  соответствует ГОСТ 8032–56.

     Произведем  расчет для силовой головки, выполняющей  сверление.

     График  частот вращения силовой головки  для сверления изображен на рисунке  2.3.

     

     Рис. 2.3 – График частот вращения шпинделя силовой головки 

     Из  графика определяются передаточные отношения колес:

      ,

      ,

      ,

      ,

      ,

      . 

     Результаты  кинематического расчета для  силовой головки для сверления  сводим в таблицу 3.

     Таблица 3 – Результаты кинематического  расчета силовой головки для  сверления 

Un	U1	U2	U3	U4	U5
Σz=60	72			72