Модернизация привода коробки скоростей токарно-револьверного станка мод. 1Б125

Введение 

 

Автоматом называется станок, в котором автоматизированы все  основные и вспомогательные движения, необходимые для выполнения технологического цикла обработки заготовок, включая  загрузку и выдачу обработанной детали. Обслуживание автомата сводится к периодической наладке, подаче материала на станок и контролю обрабатываемых деталей,

Полуавтоматом называется автоматический станок, в котором часть движений автоматизирована. В большинстве  случаев это движения, связанные  с загрузкой и снятием заготовок.

Токарные станки и полуавтоматы применяют для обработки деталей сложной конфигурации с помощью большого количества инструментов. Они подразделяются: по назначению — на универсальные и специализированные; по виду заготовки — на прутковые и патронные; по количеству шпинделей — на одношпиндельные и многошпиндельные; по расположению шпинделей — на горизонтальные и вертикальные.

Из автоматов и полуавтоматов  наибольшее распространение получили станки с кулачковым приводом. Автоматическое управление циклом, этих станков осуществляется с помощью распределительного (кулачкового) вала. Обычно за один оборот вала происходит полный цикл обработки детали.

Автоматы можно разделить на три группы. Первая группа — автоматы, имеющие один распределительный  вал, вращающийся с постоянной для данной настройки частотой. Вал управляет как рабочими, так и вспомогательными движениями. Для автоматов этой группы характерна большая потеря времени при вспомогательных движениях, так как они выполняются при той же (медленной) частоте вращения распределительного вала, что и рабочие операции. Однако в автоматах малых размеров с небольшим количеством холостых движений применение такой схемы целесообразно вследствие ее простоты.

Вторая группа — автоматы с одним  распределительным валом, которому в течение цикла сообщаются две частоты вращения: малая при рабочих и большая при холостых операциях. Такая схема обычно применяется в многошпиндельных токарных автоматах и полуавтоматах.

Третья группа — автоматы, имеющие, кроме распределительного вала, еще и быстроходный вспомогательный вал, осуществляющий холостые движения. Команды на выполнение холостых движений подаются распределительным валом с помощью закрепленных на нем специальных барабанов  с упорами.

 

 

 

 

 

 

 

1. Анализ кинематики станка прототипа.

 

Основные понятия о  приводе.

Совокупность устройств, приводящих в действие рабочие органы металлорежущих станков, называют приводом. Он состоит из двигателя и механизмов, передающих движение рабочим органам. Для приводов металлорежущих станков  применяют обычно односкоростные асинхронные электродвигатели переменного тока с короткозамкнутым ротором, с синхронной частотой вращения. Обладая жесткой характеристикой, эти двигатели обеспечивают постоянство мощности во всём диапазоне скоростей и незначительное изменение частоты вращения вала под нагрузкой.

Как правило, вал электродвигателя и ведущий вал привода связаны  соединительной муфтой либо одной из передач – ременной или зубчатой. Движение инструмента и заготовок  совершается рабочими или исполнительными  органами станка. Движение передаётся при помощи кинематических цепей, состоящих из отдельных пар. Изображение кинематических пар, соединённых в определённой последовательности в кинематические цепи, называется кинематической схемой.

Количество кинематических групп, из которых слагается кинематическая структура станка, соответствует количеству относительных движений между заготовкой и режущим инструментом, осуществляющих при обработке процессы врезания, формообразования и деления.  

 

1.1 Фактический ряд станка 1Б125 и его погрешности.

 

Составление уравнений кинематического  баланса и определение погрешности  фактического ряда.

об/мин

 об/мин

 об/мин

 об/мин 

 об/мин

 об/мин

 об/мин

 об/мин

 об/мин

 об/мин

 об/мин

 об/мин

 об/мин

 об/мин

 об/мин

 об/мин

 об/мин

 об/мин

 об/мин

 об/мин

 об/мин

 об/мин

 об/мин

 об/мин

 об/мин

 об/мин

 об/мин

 об/мин

 об/мин

 об/мин

 об/мин

 об/мин

 об/мин

 об/мин

 об/мин

 об/мин

 об/мин

 об/мин

 об/мин

 об/мин

 об/мин

 об/мин

 

 

1.2 Построение  и анализ структурной сетки

• он строится как полулогарифмическая сетка 

• жирная точка на вертикальной линии означает частоту вращения (положение частоты данного вала на числовой оси);
• линия, соединяющая точки на вертикальных линиях валов, обозначает передачу;
• несколько параллельных линий между двумя валами обозначают одну и туже передачу;
• если из одной точки на ведущем валу выходят несколько линий, то это множительная группа, в которой столько передач, сколько линий выходит из этой точки.

         

 

  Представленные на  графике группы отличаются числом  интервалов между точками на  ведомом валу, то есть количество интервалов – это характеристика группы.

Характеристика – это показатель степени, в которую надо возвести знаменатель ряда j, чтобы получить соответствующую величину.

А – количество интервалов, на которое поднимается (опускается) линия, изображающая соответствующую передачу.

 

 

 Для данной структурной  сетки знаменатель ряда будет  равен:

j _расч=1.278

j_ном=1.26

 

Нормальные ряды чисел  в станкостроении для знаменателя  ряда j =1.26

 

80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250;  1600;  2000; 2500; 3150. 

 

Максимально допустимое отклонение чисел  оборотов шпинделя

-(j -1)*10%<=W<=(j -1)*10%

-2,6<=W<=2,6

поле рассеивания  5,2%

 

    Определим отклонение каждого рассчитанного числа оборотов шпинделя от принятого и сравним с допустимым отклонением.

 

W₁=1,8 %     W₂=4%      W₃=0,5%       W₄=0,5%        W₅=1,4%          W₆=3%

 

W₇=2,5%     W₈=4,1%         W₉=0,22%        W₁₀=3,75%        W₁₁=5,4%        W₁₂=4,8%

 

W₁₃=2%     W₁₄=1,9%     W₁₅=2,4%        W₁₆=5%       W₁₇=0,95%          W₁₈=7,1%

 

           Анализ погрешности ряда показывает, что семь значений превышают  допустимое отклонение (W₂,W₆,W₈,W₁₀,W₁₁,W₁₂,W₁₆,W₁₈₎. Поле рассеивания погрешностей также превышает допустимое поле рассеивания (5.4 %>5,2%).

Заключение

Анализ фактического ряда, обеспечиваемого приводом главного движения токарно-револьверного станка показывает:

• Структура не является нормальной, следовательно, необходимо её улучшение;
• предельные отклонения погрешности ряда не укладываются в норматив отраслевого стандарта: положительное отклонение равно 5,4% вместо допускаемого 2,6% ;
• по полю рассеивания погрешностной норматив также не выполняется (допустимо 5,2%, а имеем 5.4%);

 

1.3 Задачи модернизации

 

Таким образом, в задачу модернизации можно включить необходимость улучшения структуры по средствам:

 

• перерасчёт чисел зубьев;
• уменьшения числа сменных шестерён;
• в системе передач имеется «связанная» шестерня (реверс) оценить ее влияние на структуру и последующий выбор электродвигателя.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1 Выбор режимов резания.

 

            Необходимым условием для установления  режима резания является наличие  разработанного технологического  процесса по операциям и переходам,  а также паспортных данных  станков.

Назначение рационального режима резания заключается главным образом в выборе наиболее выгодного сочетания скорости резания и подачи, обеспечивающих в данных условиях с учетом целесообразного использования режущих свойств инструмента и кинематических возможностей оборудования наибольшую производительность общественного труда и наименьшую стоимость операции.

Для уменьшения машинного времени  следует применять воз можно  большие технологически допустимые подачи и соответствующие им скорости резания. При этом должны быть наиболее полно использованы режущая способность инструмента и его прочность, динамические возможности станка при соблюдении технических условий на изготовление детали.

 

 Дано:

Заготовка: А12                                   

Диаметр из соотношения:

dmax=25мм;

dmin= (0,25-0,4)Dmax  :  dmin= 10;

 

Карта№6

Материал заготовки  А12

Наружное точение

Резцы с пластинками  из твердого сплава Т5К10

Диаметр, мм – 25

Подача  S в мм/об, до 0,54

Глубина резания t, мм –до 2

Окружная скорость, м/мин  – 188

Мощность резания, кВт  – до 3,1

 

Карта №6

Материал заготовки А12

Поперечное точение

Резцы с пластинками  из твердого сплава Т5К10

Диаметр, мм – 25

Подача  S в мм/об, до 0,5

Глубина резания t, мм –до 2

Окружная скорость, м/мин  – 230

Мощность резания, кВт  – до 2

 

Карта №6

Материал заготовки  А12

Растачивание

Резцы с пластинками из твердого сплава Т5К10

Диаметр, мм – 25

Подача  S в мм/об, до 0,54

Глубина резания t, мм –до 2

Окружная скорость, м/мин  – 167

Мощность резания, кВт  – 2,9

 

Карта №25

Материал заготовки  А12

Диаметр сверла , мм -20-25

Подача  S в мм/об, до 0,49-0,58

Глубина резания t, мм –1,5-6

Окружная скорость, м/мин  – 30-50

Мощность резания, кВт  – 0,3-1,1

 

Карта №26

Материал заготовки  А12

Диаметр зенкера , мм - 20-25

Подача  S в мм/об, до 0,7-0,9

Глубина резания t, мм –до 0,3-0,5

Окружная скорость, м/мин  – 20

Мощность резания, кВт  – 0,7-.0,9

 

Карта №27

 Материал заготовки  А12

Развертывание

Диаметр развертки ,мм – 20-25

Подача  S в мм/об, до 0,15-1,5

Глубина резания t, мм –до 0,25-0,1

Окружная скорость, м/мин  – 10-15

Мощность резания, кВт  – 0,25

 

Карта №32

Материал заготовки А12

Нарезание резьбы круглыми плашками

Режущий инструмент из стали 9хс

Диаметр  резьбы , мм –  М12

Шаг резьбы S , мм/об, 1,75

Окружная скорость, м/мин  – 2,85

Мощность резания, кВт  – ,023

Скорость вращения шпинделя n, об/мин , 76

 

По наибольшей мощности резания – 3,6 кВт (Карта №25), и КПД коробки скоростей определяем  мощность электродвигателя:

 

2.2 Подбор электродвигателя 

 

По потребной мощности выбираем трехскоростной асинхронный  электродвигатель со следующими характеристиками:

 

АИР132 М8/4/2 по ГОСТу 13859-68

Мощность                   5,6  кВт

Чистота вращения       750/1500/3000 об/мин 

К.П.Д                          82. %

Масса                         83,5 кг

Крепление                  фланцевое

    Трехфазные    короткозамкнутые    асинхронные электродвигатели общего  назначения серии А2 с основным  исполнением на напряжение 380В  предназначены для продолжительного  номинального режима от сети  с частотой 50Гц.

 

2.3 Построение и анализ модернизированного графика частот вращения.

 

Трехскоростной электродвигатель можно условно рассматривать  как «электрическую группу» состоящую  из трех передач. Характеристика группы может быть найдена исходя из следующих рассуждений. Поскольку скорость вращения шпинделя при переключении электродвигателя с меньшей частотой вращения на большую увеличивается в двое ( ),то  характеристика .

Для получения нормальной структуры привода без перекрытия частот вращения необходимо выбирать такую структуру коробки скоростей, при которой =2. Поэтому от выбранного значения знаменателя ряда будет зависеть структурная сетка. При расчете это не всегда удается выполнить и  может иметь место совпадение скоростей.

 

Структурная сетка модернизированного станка 1Б125

 

2.4 Определение мощности и крутящих моментов на валах.

Расчет мощностей  на валах.

Мощность на I валу:

Мощность на II валу:

Мощность на III валу:

Мощность на IV валу:

 

 

 Определение крутящих  моментов передаваемых валами:

Для расчетной ступени.

Крутящий момент на I валу:

Крутящий момент на II валу:

Крутящий момент на III валу:

Крутящий момент на IV валу:

 

2.5 Выбор муфт

 

Электромагнитные фрикционные  муфты являются важнейшим средством  автоматизации, позволяющим создавать коробки передач, допускающие переключение на ходу, переключение на ходу с дистанционным управлением., 0тралевым  руководящим материалом предусмотрено три исполнения электромагнитных муфт: бесконтактное (с неподвижной катушкой и вращающимся магнитопроводом), контактное (с токоподводящим кольцом и передачей тока через специальную щетку), тормозные (с неподвижным статором, присоединяемым к корпусу).