Металлорежущие станки

Содержание



Задание № 1. Вертикально-фрезерный станок 6560 с крестовым столом. Назначение, область применения станка, виды выполняемых работ. Техническая характеристика станка. Основные особенности конструкции станка. Основные узлы станка, их назначение.

Задание № 2. Определить шестерни гитары сменных колёс и описать настройку токарного станка на обработку резьб. Выполнить схему нарезания резьбы на токарном станке без коробки подач

Задание № 3. Выполнить эскиз и описать назначение, принцип работы и область применения электромагнитной муфты

Задание № 4. Описать назначение и принцип работы универсальной делительной головки. Выбрать метод и произвести деление на на Z1=14 и Z2=85

Задание № 5. Рассчитать настройку зубодолбёжного полуавтомата 5140 для чистового нарезания долбяком цилиндрического колеса с прямым зубом наружного зацепления и выполнить эскиз обработки

Задание № 6. Рассчитать настройку зубофрезерного полуавтомата 5М32 и выполнить схему установки фрезы для нарезания цилиндрического колеса с винтовым зубом.

Задание № 7. Зубозакругления, снятие фасок и заусенцев на зубчатых колёсах

Список используемой литературы




Задание № 1. Вертикально-фрезерный станок 6560 с крестовым столом. Назначение, область применения станка, виды выполняемых работ. Техническая характеристика станка. Основные особенности конструкции станка. Основные узлы станка, их назначение. Составить эскиз обработки и указать основные и вспомогательные движения. Выполнить кинематическую схему станка и по ней определить: число частот вращения шпинделя, минимальную и максимальную частоту вращения шпинделя.

Бесконсольные вертикально-фрезерные станки (вертикально-фрезерные станки с крестовым столом) применяют для фрезерования крупных деталей с большой толщиной срезаемого слоя. Бесконсольные станки имеют большую мощность, высокие частоты вращения шпинделя и подачи стола. Шпиндельная бабка с расположенной в ней коробкой скоростей перемещается в вертикальном направлении по направляющим станины. Вращение шпинделя осуществляется от отдельного электродвигателя. У некоторых станков можно устанавливать ось шпинделя под углом. Стол имеет движение по 2м взаимно перпендикулярным направлениям в горизонтальной плоскости.

Станок предназначен для фрезерования различных заготовок торцовыми, цилиндрическими и фасонными фрезами. На станке можно обрабатывать вертикальные и горизонтальные плоские поверхности, пазы, углы и прочее. Класс точности станка Н. На базе станка 6560 выпускают станки 6560Ц и 6560Ф3.

Технические характеристики станка. Размеры рабочей поверхности станка (длина×ширина) 1600×630 мм; число число частот вращения шпинделя 18; пределы частот вращения шпинделя 25-1250 мин-1; пределы подач (регулирование бесступенчатое) продольных и поперечных 10-1500 мм/мин, вертикальных3-50 мм/мин; быстрый ход в продольном и поперечном направлении 2500 мм/мин, в вертикальном 830 мм/мин; габаритные размеры станка 3205×4140×3120 мм.

Основные механизмы движения в станке. На основании Б (рис. 1) закреплена стойка А, по вертикальным направляющим которой перемещается фрезерная бабка Г (вертикальная подача). Крестовый стол В, состоящий из стола и салазок, обеспечивает продольную и поперечную подачи заготовки. Фрезерный шпиндель VI получает главное движение от коробки скоростей, смонтированной во фрезерной бабке. Рабочие подачи и быстрые перемещения в указанных 3х направлениях осуществляется от коробки подач Д.

Кинематика станка. Главное движение шпиндель VI получает от асинхронного реверсивного электродвигателя М1 (N=1,3 кВт,n=1460 мин-1) через передачу z=24-56, передвижные блоки Б1, Б2, Б3, обеспечивающие 18 частот вращения.

Управление кинематического баланса для максимальной частоты вращения шпинделя:



nmax=1460* мин-1



Режущий инструмент крепят в конусе шпинделя через переходные оправки с помощью пакета тарельчатых пружин, а освобождается инструмент пневмоцилиндром.

Рабочие подачи и быстрые перемещения стола и фрезерной бабки осуществляются от двигателя постоянного тока М2 (N=4,1 кВт,n=1500 мин-1). Изменение величин рабочих подач происходит вследствие плавного регулирования частоты вращения электродвигателя в пределах 10-1500 мин-1 (максимальная частота вращения электродвигателя nmax=3000 мин-1). Шесть электромагнитных муфт М1-М6 обеспечивают независимое или одновременное включение продольного, поперечного и вертикального перемещения, а также реверсирование подач стола, салазок и фрезерной бабки. Муфты М7,М8,М9-тормозные.

При включении муфт М1 и М2 осуществляется поперечная подача салазок (прямая и обратная), при включении муфт М3 и М4-продольная подача стола в том или другом направлении, а при включении муфт М5 и М6-вертикальное перемещение фрезерной бабки вниз или вверх. Винт поперечной подачи XX с шагом Р=8 мм получает вращение от вала XIV и через передачи z=25-50, z=33-33, z=25-50, вал XVIII, передачу z=26-52.

Минимальную поперечную подачу определяют из выражения



Sпоп min=10 мм/мин.



	Винт продольной подачи XXVI получает вращение через передачи z=25-50, z=33-33, z=25-50, вал XXI, зубчатые пары z=26-52, z=40-40-40, z=20-20, колесо z=24 и колесо-гайку z=24.

Максимальную продольную подачу определяют из выражения:



Sпрод max= 1500 мм/мин.

	

	Вертикальная подача происходит от вала XIV, через передачи z=25-50, z=33-33, z=25-50, вал XXVI, передачи z=23-55, z=24-36-40, z=20-30 и ходовой винт XXXI с шагом Pх.в.=8 мм.

Вспомогательные движения. Ручные подачи стола и салазок осуществляются маховиками 2 и 1. Ручное перемещение пиноли шпинделя происходит от маховика 3 через передачи z=18-45, z=18-45, и червяк z=1. Отсчёт перемещений фрезерной бабки производят по лимбу 4, кинематически связанному с закреплённой на стойке рейкой модулем m=2 мм через ряд зубчатых пар. Поворот бабки осуществляют вручную квадратом на валу VII через червячную пару z=1-24, колесо z=17 и сектор z=119.




Задание № 2. Определить шестерни гитары сменных колёс и описать настройку токарного станка на обработку резьб. Выполнить схему нарезания резьбы на токарном станке без коробки подач.

Метрическая резьба: шаг резьбы-1,5 мм, число заходов резьбы-2, шаг ходового винта-10 мм.

При обработке многозаходных резьб настройку станка ведут не на шаг резьбы, а на ход, который определяем по формуле: Нр=tp*Kp, где Кр-число заходов резьбы.

Нр=1,5*2=3 мм.

Шестерни гитары сменных колёс:



  

Условие сцепляемости гитары сменных колёс:



a+b≥c+15;15+20=35≥15+20=35

c+d≥b+15;20+50=70≥20+15=35

Дюймовая резьба: число ниток на 1 дюйм- 10 мм, шаг ходового винта-8 мм.

Шаг дюймовой резьбы в миллиметрах равен равен одному дюйму, делённому на количество ниток, т.е.

tp=25,4/Кн, где Кн-количество ниток на 1 дюйм.

tp=25,4/10=2,54 мм.

Шестерни гитары сменных колёс:







Условие сцепляемости гитары сменных колёс:

a+b≥c+15;50+100=150≥50+15=65

c+d≥b+15;50+80=130≥100+15=115

Модульная резьба: модуль резьбы-2,5 мм, шаг ходового винта-10 мм. Шаг модульной резьбы определяем:

tp=π*m, где m-модуль резьбы.

tp=3,14*2,5=7,85~8 мм.

Шестерни гитары сменных колёс:







Условие сцепляемости гитары сменных колёс:

a+b≥c+15;40+25=65≥20+15=35

c+d≥b+15;20+100=120≥25+15=40

Настройка токарного станка на обработку резьбы.

Многозаходную резьбу любого профиля начинают резать так, как если бы требовалось нарезать однозаходную резьбу с шагом, равным длине хода Ph. Нарезав первый заход на полный профиль, отводят резец от заготовки и, сообщая ходовому винту обратный ход, возвращают суппорт в начальное положение. Затем, при неподвижном ходовом винте, поворачивают деталь при 2хзаходной резьбе на половину оборота, при 3хзаходной на 1/3 оборота, или, в общем случае, для многозаходных резьб-на 1/Z оборота. После этого нарезают второй заход резьбы и т.д.



Задание № 3. Выполнить эскиз и описать назначение, принцип работы и область применения электромагнитной муфты.

Муфты служат для постоянного или периодического соединения двух соосных валов и для передачи при этом вращения от одного вала другому. Различают муфты постоянные, служащие для постоянного соединения валов; сцепные, соединяющие и разъединяющие валы во время работы; предохранительные, предотвращающие аварии при внезапном повышении нагрузок; обгона, передающие вращение только в одном направлении.

Фрикционные сцепные муфты применяют для периодического соединения валов, их можно включать при любых разностях скоростей вращения элементов муфты. У фрикционных муфт при перегрузках ведомое звено может проскальзывать и тем самым предотвращать аварию. Наличие нескольких поверхностей трения даёт возможность передавать значительные крутящие моменты при относительно малых величинах давления на поверхностях трения дисков.

Общий вид фрикционной многодисковой контактной электромагнитной муфты. Муфта имеет катушку 4 электромагнита, в которую подаётся постоянный электрический ток через контактные щётки, прижимаемые щёткодержателями к токопроводящим кольцам 2, расположенным во втулке 3. Если кольцо одно, то один вывод катушки припаивают к нему, а второй-к корпусу 1 муфты; тогда ток замыкается через детали муфты и механизмы станка. При наличии 2х колец оба вывода катушки припаивают к кольцам. Когда в катушку 4 подаётся электрический ток, якорь 5 перемещается влево, притягивается к корпусу 1 и с помощью тяг, проходящих через наружные пазы втулки 13, перемещает влево нажимной диск 9. Диск 9 сжимает пакет фрикционных дисков 8 и 7 и прижимает их к регулировочной гайке 6, которая застопорена винтом 14.



Задание № 4. Описать назначение и принцип работы универсальной делительной головки. Выбрать метод и произвести деление на на Z1=14 и Z2=85.

Универсальные делительные головки делят на лимбовые и безлимбовые. Наиболее распространены лимбовые делительные головки. Универсальные делительные головки могут быть использованы для простого и дифференциального деления.

Шпиндель 5 лимбовой универсальной делительной головки периодически поворачивают вращением рукоятки 1 через червячную передачу, расположенную в корпусе 4. Рукоятку 1поворачивают на нужный угол, который устанавливают с помощью лимба 3, имеющего несколько рядов отверстий, равномерно расположенных на концентрических окружностях. Фиксатор 2 можно вставлять в любое из этих отверстий. Заднюю бабку 6 применяют для работы в центрах. Деталь можно закрепить также в патроне, который навертывают на резьбовой конец шпинделя.

Метод простого деления: Z1=14.

Определяем число оборотов рукоятки:



np=2 оборота+24 шага по окружности 28.



Для фрезерования 14 зубьев на заготовке нужно взять диск, на котором имеется делительный круг с 28 отверстиями. Рукоятку устанавливают напротив ряда в 28 отверстий и после фрезерования каждой впадины поворачивают на 2 полных оборота и 24 отверстия.

Метод дифференциального (сложного) деления: Z2=85.

Для деления на это число нет возможности подобрать делительный диск. Для деления принимается фиктивное число, на которое можно разделить простым методом Zф=86.

Определяем число оборотов рукоятки:

np=N/Z= = 20 шагов по окружности 43.

Для компенсации ошибки необходимо установить шестерни гитары с целью доворота делительного диска:







Задание № 5. Рассчитать настройку зубодолбёжного полуавтомата 5140 для чистового нарезания долбяком цилиндрического колеса с прямым зубом наружного зацепления и выполнить эскиз обработки.

Число зубьев колеса Zк=45

Модуль колеса m=1,5

Длина зуба нарезаемого колеса L=65

Число зубьев долбяка Zд=20

Диаметр долбяка Дд=70 мм

Скорость резания Vрез=60 м/мин

Круговая подача Sкруг=0,32 мм/дв.ход

Радиальная подача Sрад=0,08 мм/дв.ход

Число рабочих ходов-1

Кинематическая цепь главного движения:

Определяем длину хода долбяка:

L=65+3=68 мм;

Определяем число двойных ходов долбяка в минуту:

n441.2 дв.ход/мин;

по таблице принимаем 450 дв. ход/мин.

Действительная скорость резания составит:

Vд61.2 м/с.

Согласно полученным данным на станке устанавливается 1420 мин-1 и рукоятка ставится в положение, при котором долбяк получит 450 дв.ход/мин.

Кинематическая цепь движения деления и обкатки.

Подбор чисел зубьев гитары сменных колёс:







Кинематическая цепь круговой подачи:

Необходимое передаточное отношение коробки подач:

iкп1.362

по станку принимается i=1,1.

Действительная величина круговой подачи:

Sкр мм/ дв.ход.

Кинематическая цепь радиальной подачи:

Величина радиальной подачи:

Sмин=Sрад* n=0,08*1=0,08.

Для работы при многопроходных циклах нужно установить необходимое число упоров глубины врезания на барабане управления; циклов будет столько, сколько установлено упоров на этом барабане. После закрепления заготовки и пуска станка работа будет происходить также, как и при однопроходном цикле. После одного оборота стола переключится подача. Очередное врезание будет происходить до нажима следующего упора, закреплённого на барабане, на соответствующий путевой переключатель-он даст команду на включение счётчика и отключение радиальной подачи. Счётчик отсчитывает ещё один оборот стола, произойдёт врезание вновь и т.д. Следовательно, при однопроходном цикле стол сделает один полный оборот (и ещё часть оборота на врезание); при двухпроходном цикле-два полных оборота, при трёхпроходном-три полных оборота.



Задание № 6. Рассчитать настройку зубофрезерного полуавтомата 5М32 и выполнить схему установки фрезы для нарезания цилиндрического колеса с винтовым зубом.

Число зубьев колеса Zк=45

Модуль колеса m=1,5 мм

Угол наклона зубьев колеса φ=6˚

Направление зубьев колеса-правое

Диаметр червячной фрезы Dфр=65 мм

Угол подъёма винтовой линии фрезы-3˚

Направление винтовой линии фрезы-левое

Число заходов фрезы K=3

Скорость резания Vрез=1,3 м/с

Вертикальная подача Sверт=0,6 мм/об

Кинематическая цепь главного движения:

Частота вращения фрезы:



nфр об/мин



по паспортным данным станка принимаем 310 об/мин.

Определяем сменные колеса:



1,7



1.12

Условие межосевого расстояния выполняется: А+В=46+41=87.

Кинематическая цепь деления и обкатки.

Подбираем сменные колёса гитары:







Так как число зубьев Z162, то ставятся колёса l=54, f=54.  







Условие сцепляемости колес гитары:

g+h≥i+15;24+30=54≥10+15=25

i+j≥h+15;10+50=60≥30+15=45

Кинематическая схема дифференциала.

Подбираем шестерни гитары дифференциала:








k+l≥m+15;20+50=70≥40+15=55

m+n≥l+15; 40+90=130≥50+15=65

Условие сцепляемости выполняется.

Кинематическая цепь подач.

Sверт=0,6 мм/об.

Установка фрезы:

φ=β±α=6˚+3˚=9˚, т.к. винтовые линии зуба нарезаемого колеса и фрезы разнонаправлены, то ставим знак «+».



Задание № 7. Зубозакругления, снятие фасок и заусенцев на зубчатых колёсах.

В тех случаях, когда зубчатые колёса используют в механизмах в качестве переключаемых колёс, необходимо, чтобы торцы зубьев этих колёс были закруглены. Закругления, снятие фасок и заусенцев можно выполнять пальцевой (концевой) фрезой с осью вращения в плоскости, параллельной или перпендикулярной к плоскости торца зубчатого колеса; охватывающей фасонной (трубчатой) фрезой; резцовой головкой; фасонной червячной фрезой; фасонной дисковой фрезой; абразивным инструментом.

Для получения той или иной формы используют соответствующие станки. Широкое распространение получили станки, работающие с непрерывным делением и синхронным возвратно-поступательным движением концевой фрезы вдоль оси заготовки, осуществляемым от копира. В некоторых станках возвратно-поступательное движение сообщается не фрезе, а обрабатываемому колесу вдоль его оси. Имеются станки, работающие с периодическим делением на каждый зуб обрабатываемого колеса при вращении и возвратно-колебательном движении концевой фрезы по радиусу вокруг зуба.

При закруглении торцов зубьев дисковой фасонной фрезой торцы зубьев получают бочкообразную форму. При работе ось дисковой фрезы расположена в плоскости, параллельной торцу зубчатого колеса, и перпендикулярна радиальной плоскости.

Обработка торцов зубьев колёс дисковой фасонной фрезой в несколько раз производительнее обработки концевой фрезой и обеспечивает хорошее качество поверхности.




Список используемой литературы



	Локтева С.Е. Станки с программным управлением и промышленные роботы: Учебник для машиностроительных техникумов.-2-е изд., перераб. и доп.- М.: Машиностроение, 1986, 320 с., ил.

	Чернов Н.Н. Металлорежущие станки: Учебник для техникумов по специальности «Обработка металлов резанием». -4-е изд., перераб. и доп.-М.: Машиностроение, 1988, -416с., ил.