Разработка конструкции привода главного движения токарного станка с ЧПУ

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ  ОБРАЗОВАНИЯ 

«БАРАНОВИЧСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

 

    Факультет               инженерный                                                                        й

     Кафедра                 технологии машиностроения                                                              н                           

 

 

Дата регистрации работы на кафедре  

Отметка о допуске к защите                

Оценка за защиту                                  

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

по дисциплине                               «Конструирование и расчёт станков»

 

Тема:     «Разработка конструкции привода главного движения токарного станка с ЧПУ» 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                 Исполнитель:

и                                                                                                                     

                студент (факультет, курс, группа)

 

.                                                                                                                                                   .

                                        фамилия, имя, отчество

 

 

 

 

  Руководитель:

                     преподаватель

       ученое  звание,  ученая  степень,  должность, 

 

                  Федосов Н.М.

                          фамилия, имя, отчество

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Барановичи   2013

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ  ОБРАЗОВАНИЯ 

«БАРАНОВИЧСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

РЕЦЕНЗИЯ

на курсовую работу (проект)

(регистрационный  №_____)

 

Студента 

                                                                                   ч                                                  (фамилия, имя, отчество)

 

Факультет

                                                             Инженерный                                                              с

 

Курс                                    _

 

Дисциплина                                 Конструирование и расчёт станков              

 

Рецензент

                                                                         (фамилия, имя, отчество)

 

Дата получения курсовой работы для рецензирования_________________________

 

Дата возвращения курсовой работы после рецензирования_____________________

 

Оценка______________ Подпись преподавателя-рецензента ____________________

 

Текст рецензии:

 

_______________________________________________________________________

_________________________________________________

_________________________________________________

_________________________________________________

_________________________________________________

_________________________________________________

_________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

 

Р Е Ф Е Р А Т

 

 

Курсовая  работа: 52 с., 8 рис., 3 табл., 6 источников.

 

Разработка  конструкции привода главного движения токарного станка с ЧПУ.

 

Объектом  и предметом исследования является привода главного движения токарного станка с ЧПУ.

 

Цель  работы: разработать конструкцию привода главного движения токарного станка с ЧПУ.

 

В процессе работы разработана конструкция привода главного движения токарного станка с ЧПУ.

 

Областями возможного практического применения являются все отрасли тяжелой промышленности.

 

Автор подтверждает, что приведенный в  работе расчетно-аналитический материал правильно и объективно отражает состояние исследуемого процесса, а  все заимствованные из литературных и других источников теоретические, методологические и методические положения  и концепции сопровождаются ссылками на их авторов.

 

 

 

 

 

 

 

 

                ________________________

                  (подпись студента)

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

1 Анализ конструкций современных  металлорежущих станков, аналогичных  проектируемому…………………………………..………………………………4

    1.1 Описание конструкций и системы управления станка-прототипа……...6

    1.2 Описание конструкций и системы управления и принцип работы

          проектируемого узла……….……………………………………………..12

    1.3 Расчёт и обоснование основных технических характеристик

          проектируемого узла……………………………………………………...12

    1.4 Описание кинематической схемы проектируемого узла, построение

           структурной сетки и графика частот……………………………………13

     1.5 Расчёт мощности привода и крутящих моментов на валах…………....18

     1.6 Расчёт передач, устройств и механизмов привода станка……………..20

           1.6.1 Расчёт зубчатых зацеплений привода…………………………….20

           1.6.2 Расчёт клиноременных передач…………………………………...26

           1.6.3 Предварительный расчёт валов……………………………………33

           1.6.4 Уточнённый расчёт вала…………………………………………...34

           1.6.5 Выбор подшипников……………………………………………….40

           1.6.6 Расчёт шпоночное соединение…………………………………….41

     1.7 Расчет шпиндельного узла на жесткость и угол кручения…………….42

     1.8 Обоснование конструкции шпинделя, выбор материала и термической

           обработки…………………………………………………………………47

2 Описание и расчеты системы смазки шпиндельного узла и привода

   главного движения в целом…………………………………..……………….48

Литература……………………………………………………………………….51

 

 

 

 

1 Анализ конструкций  современных металлорежущих станков,  аналогичных проектируемому

 

Более 70% изделий в машиностроении изготовляют в условиях мелкосерийного и серийного производства. Эффективным  средством автоматизации мелкосерийного и серийного производства является программное управление металлорежущими  станками.

В станках с ЧПУ управление рабочими органами в процессе обработки  производится автоматически по заранее  разработанной программе без  непосредственного участия рабочего. Программное управление — это  такая система управления, которая  обеспечивает автоматическую работу механизмов станка по легко переналаживаемой программе. Станок-автомат работает по программе, задаваемой кулачками или копирами. Переналадка станков- автоматов и копировальных станков на изготовление другой детали сложна. Поэтому их выгодно использовать лишь в крупносерийном и массовом производстве.

По заданной программе  можно управлять: регулированием направления  и скорости перемещения исполнительных органов станка, циклом работы станка, сменой инструмента и т. д.

Важной особенностью автоматизации  процесса обработки на металлорежущих станках с помощью устройств программного управления является сохранение станками широкой универсальности. Это дает возможность производить на них обработку всей номенклатуры деталей, которая может быть произведена на универсальных станках соответствующих типов.

Программное управление позволяет: автоматизировать процесс обработки; сократить время наладки станка, сведя всю наладку к установке  инструмента, заготовки и программы  на станке; организовать многостаночное обслуживание в серийном и мелкосерийном  производстве; повысить производительность труда, культуру производства и качество обработанных деталей.

Основной задачей рациональной эксплуатации металлорежущих станков  с ЧПУ является обеспечение длительной и безотказной обработки на них  деталей с заданной производительностью, точностью и шероховатостью обработанной поверхности при минимальной  стоимости эксплуатации станков. 

Токарные станки с ЧПУ  предназначены для наружной и  внутренней обработки сложных заготовок  деталей в автоматическом и полуавтоматическом режимах. На этом оборудовании выполняют традиционный комплекс токарных операций: точение, отрезку, сверление, нарезание резьбы.

   Станки с числовым  программным управлением (CNC) имеют  следующие основные преимущества  в сравнении с универсальными  токарными станками:

производительность в 1,5- 2,5 раза выше;

детали, изготовленные по одной программе, являются взаимозаменяемыми, что сокращает время пригоночных  работ в процессе сборки конечного  изделия;

значительно сокращаются  сроки подготовки и перехода на изготовление новых деталей;

 значительно сокращается  продолжительность цикла изготовления  деталей.

Классификация и технологические  параметры токарных станков с ЧПУ.

    В основе классификации  оборудования этой группы лежат  следующие технические признаки  и особенности: расположение оси  шпинделя: горизонтальные и вертикальные;

число используемых в работе инструментов: одно и многоинструментальные;

способы их закрепления инструмента: на суппорте, в револьверной головке, в магазине инструментов;

вид выполняемых работ: центровые, патронные, патронно-центровые, карусельные и прутковые;

степень автоматизации: полуавтоматические и станки-автоматы.

    На современных  отечественных предприятиях благодаря  высокой точности обработки и  надежности хорошо зарекомендовали  следующие модели токарных станков  с ЧПУ (CNC): 16К20Ф3, 16А20Ф3, 16К20Т1, 16К20Ф3С32, 16А20Ф3С39, 1М63МФ101, 16Б16Т1, 16К30Ф3, 1М63БФ101, 16Б16Т1С1.

 

1.1 Описание конструкций и системы управления станка-прототипа

 

Станок 16К20Ф3 патронно-центровой предназначен для токарной обработки наружных и внутренних поверхностей деталей  типа тел вращения со ступенчатым  и криволинейным профилями в  один или несколько проходов в  замкнутом полуавтоматическом цикле, а также для нарезания крепежных  резьб (в зависимости от возможностей системы ЧПУ). Станок используют в единичном, мелко- и среднесерийном производстве.

Токарно-винторезные  станки, как с ручным управлением, так и с ЧПУ, являются наиболее универсальными станками токарной группы для обработки деталей типа валов, дисков и втулок в единичном и  серийном производствах. Эти станки обеспечивают выполнение следующих основных видов работ: обтачивание наружных цилиндрических и конических поверхностей, обработку торцовых поверхностей, прорезку канавок и отрезку, растачивание цилиндрических и конических отверстий, фасонное точение, сверление, зенкерование и развертывание отверстий, нарезание наружной и внутренней резьб резцами, метчиками и плашками. На этих станках можно производить накатывание рифленых поверхностей, выглаживание и раскатку поверхностей. Применение различных приспособлений еще больше расширяет круг работ, выполняемых на токарно-винторезных станках.

 Общий вид станка изображен на рисунке 1.1.Основные технические характеристики станка приведены в таблице 1.1.

 

Таблица 1.1 – Основные характеристики станка

Характеристика	Значение
Наибольший диаметр устанавливаемого изделия над станиной, мм	500
Наибольшая длина устанавливаемого изделия в центрах, мм	900
Наибольший диаметр обрабатываемого  изделия над станиной,мм	320
Наибольший диаметр обрабатываемого  изделия над суппортом, мм	200
Наибольший ход суппортов по оси  Х/по оси Z, мм	210/905
Максимальная скорость быстрых перемещений  продольных/поперечных, мм/мин	1500/7500
Минимальная скорость рабочей подачи продольной / поперечной, мм/мин	10/5
Максимальная рекомендуемая скорость рабочей подачи продольной/поперечной, мм/мин	2000/1000
Регулирование частот вращения шпинделя	ступенчатое
Количество ступеней регулирования частот вращения шпинделя	3
Частота вращения шпинделя (бесступенчатое регулирование), об/мин	22,4-2240
Пределы частоты вращения шпинделя, устанавливаемые вручную, об/мин : I диапазон/ II диапазон/ III диапазон, об/мин	22,4 – 355/ 63 – 900/ 160 - 2240
Количество управляемых/одновременно управляемых координат	2/2
Рекомендуемые предельные деаметры сверления по чугуну / по стали, мм	28 / 25
Габаритные размеры станка: длина – ширина – высота, мм	3700-2260-1650
Масса станка, кг	3800