Разработка электромеханического привода подачи станка модели 6С12Ц

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Механический факультет

Кафедра Металлорежущие станки и инструменты

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине: «Металлообрабатывающее оборудование»

на тему: «Разработка электромеханического привода подачи станка модели 6С12Ц»

Выполнил

студент гр. МС 05-н Плетенец А.В

Консультант Молчанов А.Д.

Нормоконтролер Мирошниченко А.В

Донецк 2008г.

реферат

Курсовой проект: 42 страницы, 14 рисунков, 8 таблиц, 6 источников, 3 приложения.

В курсовом проекте необходимо спроектировать коробку подач вертикально-фрезерного станка модели 6С12Ц определить область применения данного типа станков, задаться режимами резания, провести кинематический расчет привода, провести силовой расчет привода.

В графической части привести общий вид станка, кинематическую схему развертку коробки подач.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Характеристика и назначение вертикально-фрезерных станков

2 Выбор предельных режимов резания и электродвигателя

2.1 Размеры заготовок и инструментов

2.2 Выбор предельных режимов резания

2.3 Предварительное определение мощности электродвигателя движения подачи

3. Определение диапазона скорости вращения двигателя подач

4. Расчет и разработка кинематической схемы привода станка

5. Передача винт-гайка качения

5.1 Выбор винта

5.2 Выбор гайки

5.3 Способы смазывания шарико-винтового механизма и защиты от загрязнений

5.4 Расчет передачи винт-гайка качения

6. Расчет передачи зубчатым ремнем

6.1 Расчет передачи

6.2 Расчет вала

6.3 Выбор шпоночных соединений

6.4 Проверочный расчет подшипников вала

7. Расчет динамических характеристик привода подач

8. Система смазки

Заключение

Перечень ссылок

введение

Основной задачей инженера является проектирование оборудования, способного обеспечить максимальную производительность и экономичность. Чаще всего таких результатов можно добиться минимизировав участие человека в процессе производства, то есть автоматизируя оборудование.

Главной задачей данного курсового проекта является спроектировать коробку подач для фрезерного станка с бесступенчатым регулированием. Расчет включает в себя выбор передачи винт-гайка качения, выбор электродвигателя, соединительной муфты, опор, кинематический и динамический расчеты привода.

Желательным условием работы является получение коробки подач по качествам превосходящей коробку подач станка – прототипа (больший диапазон подач, меньшие габариты).

1. Характеристика и назначение вертикально фрезерных станков

Станки вериткально-фрезерной подгруппы предназначены для обработки плоскостей, пазов различного профиля, фасонных деталей, а с применением делительных головок – зубчатых колес методом единичного деления и винтовых канавок. Обработка деталей производится торцовыми, пальцевыми, концевыми фрезами. Согласно заданию в качестве базового станка принимаю станок модели 6С12Ц. Станок используется в условиях единичного и серийного производства. Достаточная мощность привода и диапазон скоростей скоростей и подач позволяет вести обработку как быстрорежущими фрезами, так и фрезами, оснащенными пластинками из твердого сплава.

Главное движение на фрезерных станках – вращение фрезы, движение подачи – перемещение стола с заготовкой. Фреза закрепляется в шпинделе при помощи оправки, имеющей конический хвостовик с конусностью 7:24 и шомпола. Заготовка закрепляется на столе при помощи различных приспособлений.

Основные характеристики вертикально-фрезерных консольных станков:

- размеры стола, задаваемого его номером;

- наибольшее перемещение стола в вертикальном, горизонтальном и поперечном направлениях;

- пределы изменения частоты вращения и подач.

2. ВЫБОР ПРЕДЕЛЬНЫХ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ И ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

2.1 Размеры заготовок и инструментов

Размеры заготовок и инструментов, подлежащих обработке на универсальных станках, определяют из экономических соображений, связывая их с одной из размерных характеристик станка. В таблице 2.1 приведены ориентировочные значения предельных размеров заготовок и инструмента, которые принимаются при проектировании универсальных станков.

Таблица 2.1 - Рекомендуемые значения предельных размеров

№п/п	ТИП СТАНКА	Диаметр заготовки или инструмента, мм
		1	2	3	4
2	Горизонтально-фрезерные со столом шириной , мм	(0,4-0,5)	(0,1-0,2)
3	Вертикально-фрезерные со столом , мм	(0,6-0,8)	(0,1-0,2)

Ширина стола=320;

=0,8*320=256мм

=0,2*320=64мм

2.2 Выбор предельных режимов резания

Выбор предельных режимов резания, которые должны осуществляться на станке, рассчитывают при выполнении различных видов работ и на основе анализа полученных результатов.

Глубину резания и подачи выбирают из нормативных документов [1] и в зависимости от работ, которые предполагается выполнять на станке. Как правило, расчет ведут по основной (ведущей) операции, для которой спроектирован станок. В нашем случае это фрезерование торцовой фрезой, при котором возникают наибольшие силы резания.

Выбор предельных скоростей резания для расчета характеристик универсальных станков производят при следующих условиях [3]:

Для фрезерных станков наибольшую скорость резания определяют при условии обработки

§ стальной заготовки с =500 МПа фрезой наименьшего диаметра;

§ материал режущей части - пластинка из твердого сплава Т15К6.

§ подача на зуб фрезы, стойкость, глубина резания и ширина фрезерования берутся минимальными.

При определении минимальной скорости резания :

§ глубину резания, подачу на зуб, ширину фрезерования, диаметр фрезы и стойкость принимают максимальными;

§ материал фрезы - быстрорежущая сталь; материал заготовки - легированная сталь с = 750 МПа.

В качестве расчетной принимают ширину фрезерования

,

,

где , - наибольшая и наименьшая ширина фрезерования;

, - наименьший и наибольший диаметр фрезы.

При фрезерной обработке, где материал режущей части фрезы твёрдый сплав, для наибольшей скорости резания V_max имеем [1]:

где

С_V=332, m=0.2, y=0.4, x=0.1, р=0, u=0.2, q=0.2 – коэффициент и показатели степени.[1.стр.262]

t_MIN=0,5 мм – минимальный припуск.

S_ZMIN=0.09 мм/зуб – минимальная подача на зуб.

Т=180 минут – стойкость инструмента.

К_v – произведение ряда коэффициентов.

К_v =К_mvК_иvК_пv

К_mv=К_г - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материла.

К_иv=1,0 – коэффициент, учитывающий качество материала инструмента

К_пv=1,0 – коэффициент, отражающий состояние поверхности заготовки.

Таким образом:

К_v =К_mvК_иvК_пv=1,511,0=1,5

Z=6, D_MIN=63мм – параметры режущего инструмента

В_MIN=0,75*60=45мм – ширина фрезерования

Рассчитываем скорость:

м/мин.

При фрезерной обработке, где материал режущей части фрезы быстрорежущая сталь, для наименьшей скорости резания V_min имеем:

Где С_V=41, m=0.2, y=0.4, x=0.1, р=0, u=0.15, q=0.25 – коэффициент и показатели степени.[1,стр.262]

t_MAX=3 мм – максимальный припуск.

S_ZMАХ=0,3 мм/зуб – максимальная подача.

Т=240 минут – стойкость.

К_v =К_mv*К_иv*К_пv=.

Z=26, D_MАХ=250мм – параметры режущего инструмента

В_MАХ=1.0*250=250мм – ширина фрезерования

Рассчитываем скорость:

м/мин.

Проведём расчет составляющих сил резания по следующей формуле:

Для силы Р_z , при материале режущей части резца – твердый сплав, имеем:

t=0.5 мм – припуск.

S_z=0.09 –подача, мм/зуб.

– частота вращения шпинделя, об/мин.

С_р=825, x=1.0, y=0.75, u=1.1, q=1.3, w=0.2 – коэффициент и показатели степени.

К_мр= - поправочный коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силовые зависимости.

Z=10, D_MIN=100мм – параметры режущего инструмента

В_MIN=0,8*100=80мм – ширина фрезерования

Рассчитываем составляющую Р_z :

Н.

Для силы Р_z , при материале режущей части резца – быстрорежущая сталь, имеем:

t=3 мм – припуск.

S_z=0,3 –подача, мм/зуб.

– частота вращения шпинделя, об/мин.

С_р=82,5, x=0,95, y=0.8, u=1.1, q=1.1, w=0

К_мр=

Z=26, D=250мм – параметры режущего инструмента

В=250мм – ширина фрезерования

Рассчитываем составляющую Р_z :

Н.

2.3 Предварительное определение мощности электродвигателя движения подачи

Мощность, потребляемую на подачу, определяют по формуле

,

где - КПД цепи подачи;

- эффективная мощность подачи, кВт

где - тяговая сила подачи, кгс;

V_s=S_z*z*13=0.3*26*13=94.6 - скорость подачи, мм/мин.

Тяговую силу можно определить по следующим формулам.

Для столов фрезерных станков

где - составляющая силы резания в направлении подачи, кгс;

- составляющая сил резания, прижимающая каретку суппорта или стола к направляющим, кгс;

- масса перемещаемых частей, кг;

- приведенный коэффициент трения на направляющих;

- коэффициент, учитывающий влияние опрокидывающего момента.

Для столов фрезерных станков =1,4 и =0,2;

Масса перемещаемых частей определяется приблизительно по формуле:

,

где G_c=80 кг – приведенная масса стола станка;

к=0,2-0,5 – коэффициент, учитывающий обьем пустот в обрабатываемой заготовке;

V_з=a*b*c=1,25*0,32*0,4=0,16 м³ – объем обрабатываемой заготовки;

=7800 кг/м³ – плотность обрабатываемого материала.

кг

кгс

Определим эффективную мощность подачи:

кВт

КПД цепи подачи приближенно определим по формуле:

,

где КПД передачи винт-гайка качения;

КПД подшипниковой пары;

КПД пары зубчатых колес;

i=8 – количество подшипниковых пар

z=8 - количество пар зубчатых колес

Мощность, потребляемая на подачу:

, кВт.

3. Определение диапазона скорости вращения двигателя подач

Частота двигателя рассчитывается по формуле:

,

где - скорость подачи, согласно паспорту станка (табл. 3.1), мм/мин,

р=6мм – шаг винта передачи винт-гайка качения,

i – передаточное число механизма подачи.

Табл.3.1. Механика привода подач станка 6С12Ц

Характер подачи	Подачи стола, мм/мин
	Продольная	Поперечная	Вертикальная
Минимальная	20	20	8
Максимальная	1000	1000	400
Ускоренная	2500	2500	1000

Рассчитаем передаточные числа согласно кинематической схеме механизма подач:

Определим максимальную частоту вращения двигателя, которая необходима для быстрого перемещения органов станка:

- для продольной и поперечной подач

, об/мин

- для вертикальной подачи

, об/мин

Рассчитаем необходимый момент на валу двигателя по формуле [3]:

,

где N – мощность двигателя, кВт

n – частота вращения двигателя, об/мин

Н*м

Принимаю двигатель 1G . 5 100–0EC 4 . –6VV1 с параметрами [2] (табл. 3.2)

nN PN M N IN nmec h J

мин –1 кВт Н*м % A мин –1 кг/м 2 кг

1410 1.24 7.5 61 4.3 5 7000 0.011 33

4. Расчет и разработка кинематической схемы привода станка

Расчет диапазонов регулирования привода

Определяем диапазон регулирования привода:

.

Определяем диапазон регулирования двигателя:

.

.

Определяем диапазон регулирования выходного звена при постоянной мощности:

.

Для обеспечения бесступенчатого регулирования частоты вращения шпинделя при постоянной мощности знаменатель ряда передаточных отношений передач коробки скоростей