Кінематична схема верстата СТП – 220АП

http://www.ce-studbaza.ru/werk.php?id=9179

Кінематична схема верстата СТП – 220АП

Привод головного руху здійснюється від електродвигуна М1, рисунок 1.2. У верстаті СТП – 220АП один рухливий зубчастий блок 12, переміщуваний гідроциліндром, дозволяє мати 2 діапазони обертів шпинделя. Зхва чисел обертів шпинделя усередині діапазонів виробляється регулюванням обертів електродвигуна внизу зі співвідношенням 1:15,4 і зверху зі співвідношенням 3,6:1.

Рисунок2.1 – Схема кінематична верстата моделі СТП-220АП
Число обертів шпинделя верстата СТП- 220АП:
діапазон 11…610 хв
діапазон 51…2800 хв
Як видно з кінематичної схеми Рисунок2, (СТП- 220ТР) для спрощення конструкції верстат рухливого зубчастого блоку не має, тому число обертів двигуна мають один діапазон: 30..1000 хв , крім того.
Так само для спрощення конструкції в нього револьверна головка замінена на різцетримач.
Електродвигуни М2 і М3 через без шпонкові з єднання й кулькові гвинтові пари 12 і 14 (мал. 1,2) здійснюють поздовжню й поперечну подачу хрестового супорта.
Прискорення переміщення в поздовжньому напрямку 10000 мм/хв.
Прискорення переміщення в поперечному напрямку 5000 мм/хв.
Крок гвинтових пар:
- поперечної: t= 5мм;
- поздовжньої: t= 10мм.

Рисунок 2.2 – Схема кінематична верстата СТП – 220ТР
Датчики зворотного зв язку ДПФ100Д приєднуються безпосередньо до кулькових гвинтів.

Дискретність поздовжнього переміщення 0,001мм.
Дискретність поперечного переміщення 0,001мм.
Привод транспортера здійснюється від електродвигуна М5 через мотор – редуктор з кількістю обертів вихідного вала 35,5 хв і ланцюговою передачею з передаточним числом = 3,2.

Комплекс числового програмного керування

http://www.ce-studbaza.ru/werk.php?id=9178

Комплекс числового програмного керування

Підготовка виробництва для верстатів зі ЧПК охоплює різні заводські служби. Тільки спільний розгляд усього комплексу питань, пов язаного із застосуванням верстатів зі ЧПК, забезпечує їхню раціональну експлуатацію. Креслення деталі одночасно надходить у систему підготовки програм і систему технологічної підготовки, що забезпечує відділ підготовки програм даними про технологічний процес обробки деталі, режимах різання. На підставі отриманих даних створюється програма, що надходить у систему ЧПК. Система ЧПК переробляє отриману інформацію й видає команди робочим органам верстата. Верстат попередньо набудовують наладчики, які встановлюють інструменти й пристосування відповідно до документації, розробленої в системі технологічної підготовки.

Даний комплекс ЧПК може видозмінюватися залежно від виду програмоносія, способів кодування інформації й передачі її в систему ЧПК.

Комплекс ЧПК з управлінням від перфострічки

Комплекс складається із систем підготовки програм і ЧПК й верстата, що реалізує програму. Система підготовки програм може бути ручний і автоматизованої. У цей час автоматизована підготовка програм одержала найбільше поширення.

Програми контролюються за допомогою автоматичних пристроїв або візуальну при перегляді перфострічки. Геометричну інформацію на перфострічці заносять у вигляді координат опорних крапок, а заданий контур між цими крапками аппроксиммируется інтерполятором. Інтерполятор декодує геометричну інформацію перфострічки у форму, зручну для обробки системою керування верстата, тобто перетворює її в певну послідовність розподілених у часі й по координатних осях імпульсів, кожний з яких викликає елементарне переміщення робочих органів верстата.

Комплекс ЧПК з управлінням від перфострічки найпоширеніший і може застосовуватися з будь-яким верстатом. Цьому сприяють достоїнства перфострічки: дешевина програмоносія й простота зберігання, малий обсяг перфострічки, тому що її довжина залежить не від часу обробки деталі на верстаті, а від складності деталі, числа опорних крапок і так далі. Програма, записана на перфострічці, може містити необмежене число технологічних команд. Система керування від перфострічки дозволяє вводити корекції на довжину інструмента, положення інструмента й так далі, що дуже важливо для високоавтоматизованих верстатів.

Інформація на перфострічку наноситься перфострічками, а зчитування інформації може здійснюватися різними способами. При електричному способі зчитування контактні щітки при наявності отвору в перфострічці вступають у контакт із барабаном і видають сигнал у схему автоматично. Метод забезпечує досить висока швидкодія, але має низьку надійність із- за можливості забруднення щіток.

В електромеханічних системах зчитування перфострічки обмацується кульками, що підтискаються до неї пружинами й штифтами. При наявності пробивання замикаються відповідні контакти, передається команда в схему автоматики верстата й видається сигнал великої величини. Спосіб має швидкодія мале й низька надійність.

У фотоелектричних системах зчитування при наявності пробивання від лампи через лінзу спрацює фотоелемент і видасть команду в систему автоматично. Такі системи мають висока швидкодії до 1000 знаків/з, високу надійність. Недоліки способу: малий сигнал і мале перешкодозахищеність.

Комплекс ЧПК з керуванням від магнітної стрічки

Комплекс застосовується для ряду верстатів з низьким ступенем автоматизації, призначених для контурної обробки й не потребуючої додаткової інформації крім інформації про рух інструмента. Магнітна стрічка містить декодовану інформацію, тому система ЧПК в такому комплексі досить проста, надійна й дешева. Трохи ускладнена система підготовки програм у порівнянні з комплексом ЧПК від перфострічки, тому що вона включає пристрій запису на магнітну стрічку й інтерполятор.

Достоїнства комплексу керування від магнітної стрічки - простота, надійність і дешевина системи ЧПК. Недоліки:

1) дорогою програмоносій;

2) велика витрата програмоносій;

3) громіздкість апаратури запису;

4) відсутність можливості введення корекції й візуального контролю програми.

Зазначені недоліки обмежують можливості застосування даного комплексу.

Магнітна стрічка має ширину 35,4мм із записом на дев яти доріжках. Як правило, шість доріжок використовують для інформації про прямі й зворотні переміщення по осях x, y, z і тільки три доріжки виділяють для технологічної інформації.

Комплекс ЧПК з керуванням ЕОМ

Комплекс ЧПК з керуванням ЕОМ - призначений для керування групою верстатів зі ЧПК безпосередньо від ЕОМ без запису програми на перфострічку. У такому комплексі ЧПК програма обробки у вигляді електричних сигналів передається до систем ЧПК спрощеного типу, які у свою чергу мають пульт зв язку з ЕОМ. По такому каналі зв язку з пам яті ЕОМ вибирається потрібна програма й у неї вводяться різні корекції.

Призначення й основні переваги верстатів із ПУ

http://www.ce-studbaza.ru/werk.php?id=9177

Призначення й основні переваги верстатів із ПУ

Верстати з ПУ є одним з ефективним засобів автоматизації технологічних процесів у дрібносерійному й одиничному виробництві. Якщо в умовах крупносерійного й масового виробництва продуктивність праці підвищується в результаті застосування верстатів - автоматів і напівавтоматів, автоматизованих агрегатних верстатів, автоматичних ліній, то в одиничному й дрібносерійному виробництві з- за необхідності частих переналагоджень на новий вид виробу ці методи були неефективними.
Верстати з ПУ дозволяють автоматизувати обробку невеликих партій деталей складної конфігурації з мінімальними витратами часу на налагодження; можливе застосування верстатів з ПУ й у крупносерійному виробництві при частій зміні об єктів виробництва. У деяких випадках при обробці деталей зі складними профілями використання верстатів з ПУ є майже єдиним технічно виправданим рішенням. Це встаткування доцільно застосовувати й у тих випадках, коли неможливо швидко виготовити оснащення або висока її вартість.
Виходячи зі сказаного вище, укажемо основні переваги застосування верстатів з ПУ :
1) продуктивність праці підвищується в 1,5...5 разів у порівнянні з обробкою деталей на аналогічних спеціалізованих і універсальних верстатах;
2) якісно змінюється машинобудування на базі сучасної електроніки й обчислювальної техніки;
3) знижується прогресуюча потреба у кваліфікованих робітниках –
верстатниках, а підготовка виробництва переноситься в сферу інженерної праці;
4) у цих верстатах сполучається гнучкість універсального встаткування з точністю й продуктивністю верстата – автомата, що дозволяє вирішити питання комплексної автоматизації одиничного, дрібносерійного й почасти серійного виробництва;
5) скорочуються приганяльні роботи в процесі складання, тому що деталі зроблені по одній програмі, є взаємозамінними;
6) скорочуються строки підготовки виробництва й переходу на нові вироби внаслідок завчасного централізованого запису програм і більше простій і універсальне технологічне оснащення;
7) знижується тривалість циклу обробки деталей і їхні запаси на складі.

Розвиток верстатів із програмним управлінням

http://www.ce-studbaza.ru/werk.php?id=9176

Розвиток верстатів із програмним управлінням

Ідея цифрування програми роботи який - або машини у формі пробивань на перфокартах. Перфострічках або на інших носіях програми використовується давно: в ткацькому верстаті, у складальній машині - монотипі. Всі ці машини працювали за принципом : є отвір - є дію. Ні отвору - дія не відбувається; причому дії були гранично прості й не залежали від складності програми. У верстатобудуванні програмне керування стало застосовуватися значно пізніше через складність процесів металообробки.
Рішення цього завдання стало можливим, коли машинобудування, електротехніка, обчислювальна техніка досягли певного рівня розвитку.
Перше покоління верстатів із ЧПК в нашій країні було створено на базі верстатів, що випускаються серійно. Від базових моделей верстата із програмним управлінням відрізняються тільки автоматизацією привода подач - установлювалися крокові електрогідравлічні або гідравлічні приводи, безлюфтові редуктори, кулькові гвинтові пари. Система ЧПК, виконана на електронних лампах, здійснювала тільки обробку заданих розмірів з необхідною регульованою подачею.
Для верстатів зі ЧПК другого покоління характерне застосування систем керування, виконаних на напівпровідникових приладах. Такі системи могли застосовувати в автоматичному циклі не тільки подачі, але й частоту обертання шпинделя, включати технологічні команди на автоматичну зхву інструмента, подачі охолодної рідини, затискач деталі. Тому що подібні системи мали високу вартість, то застосування їх на універсальних верстатах з малим ступенем автоматизації виявилося нерентабельним. Були створені нові моделі верстатів, що мають пристрої автоматичної зхви інструмента. Автоматичної коробки швидкостей.
Третій етап розвитку верстатів зі ЧПК характеризується появою багатоопераційних верстатів. Для цього етапу характерний високий рівень автоматизації, ускладнення конструкцій, розширення технологічних можливостей верстатів

Основні поняття про верстати із програмним управлінням

http://www.ce-studbaza.ru/werk.php?id=9175

Основні поняття про верстати із програмним управлінням

Програма керування верстатом - послідовність команд, що забезпечує задане функціонування робочих органів верстата. При ручному керуванні верстатом необхідну послідовність команд задає робітник, що, попередньо вивчивши креслення й технічну документацію, становить програму робіт, обробляє деталь, вимірює, порівнює неї із кресленням і усуває неточності.

При автоматичному керуванні верстатом необхідна послідовність команд задається програмоносієм.

Програмоносій може бути виготовлений у вигляді матеріального аналога оброблюваної деталі. По командах від такого програмоносія працюють автомати, напівавтомати, копіювальні верстати. При зхві об єкта виробництва необхідно виготовити нові кулачки, копіри й т.д.

У верстатах із програмним керуванням застосовують програмоносії у вигляді перфокарт, перфострічок, магнітних стрічок, що містять інформацію в алфавитно - цифровому коді. Такі програмо носії дозволяють автоматизувати процес підготовки програм і знижувати трудомісткість виготовлення програмоносія.

Під верстатами із програмним керуванням мають на увазі верстати, керовані системами, що задають програму робіт в алфавитно - цифровому коді.

На програмоносії може бути встановлена геометрична й технологічна інформація. Технологічна інформація містить дані про послідовність уведення в роботу різних інструментів, зміна режимів різання, включенні охолодної рідини.

Геометрична інформація характеризує форму, розміри елементів деталі й інструмента і їхнє взаємне положення в просторі.

По виду управління верстати із програмним управлінням поділяють на верстати із системами циклового програмного керування й верстати із системами числового програмного керування. В окрему групу виділяють верстати із цифровою індикацією й преднабором координат. У верстатах із цикловим програмним керуванням у програмоносій уводять тільки технологічну інформацію, а розмірне настроювання забезпечується на верстаті упорами. У верстатах із ЧПК керування здійснюється від програмоносія, на який у закодованому виді занесена й технологічна й розмірна інформація.

У верстатах із цифровою індикацією й преднабором координат є електронний пристрій, якому задаються координати потрібних крапок і хрестовий стіл уводиться в необхідну позицію. У хрестового стола є датчик зворотного зв язку, на пульті висвічується кожне миттєве положення стола.

У цих верстатах можна застосовувати що- або одне: або преднабор координат, або цифрову координацію.

Гидроцилиндр двойного действия + спецификация

http://www.ce-studbaza.ru/werk.php?id=9174

Гидроцилиндр двойного действия + спецификация

Проектирование и расчет редуктора кромкообрезного станка

http://www.ce-studbaza.ru/werk.php?id=9173

1.5 Расчет редуктора станка кромкообрезного

Необходимо произвести расчет редуктора кромкообрезного станка, кинематическая схема которого представлена на (рис. 5, приложение В).
В качестве зубчатого зацепления целесообразней всего использовать прямозубую цилиндрическую передачу.

Кинематическая схема редуктора:
Исходные данные:
• электродвигатель АИР80ВЧУ3;
• мощность N = 1,5 кВт;
• число оборотов электродвигателя n = 1500 об/мин;
• диаметр меньшего шкива D1 = 90;
• диаметр меньшего шкива D2 = 225мм;
• передаточное число ременной передачи u1 = 2,5.

1.5.1 Определение частот вращения

Определяем передаточное число редуктора:

;
Исходя из условия на проектирования кромкообрезного станка выходное звено редуктора должно иметь частоту вращения в пределах n = 200 – 300 об/мин. Следуя этому условию составляем уравнение:




.

Исходя из уравнения, передаточное число редуктора u = 3.
Так как передаточное число редуктора n = 3 небольшое, то проектируем двухступенчатый редуктор.
Далее определяем частоту вращения входного(n1) и выходного(n2) валов редуктора:
,

;

,

.

Зная передаточное число редуктора определяем числа зубьев колеса и шестерни:
,
выбираем:
• z1 = 20;
• z2 = 60.

Для колеса и шестерни выбираем одну марку стали и одну термообработку:
• сталь 45 ГОСТ1050-90;
• закалка ТВЧ поверхностная 32…38 HRCэ.

1.5.2 Определение диаметра колеса и шестерни

Ориентировочное значение диаметра начальной окружности, мм:

,

где - вспомогательный коэффициент для прямозубых передач: (стр. 363[1]);
- исходная расчетная нагрузка:

,

;

- коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по ширине венца:
(рис.46, стр. 365[1]);
параметр определяется:


;

- допускаемое контактное напряжение:

,

- предел контактной выносливости поверхностей зубьев:

,

(табл. 95, стр.373[1]);

- коэффициент безопасности; для зубчатых передач однорядной структуры материала:
= 1,1 (табл. 95, стр. 373[1]);
- коэффициент, учитывающий шероховатость сопряженных поверхностей зубьев:
для Rа = 2,5, = 0,95 (табл. 95, стр. 373[1]);
- коэффициент, учитывающий окружную скорость: = 1 (табл. 95, стр. 374[1]);
= коэффициент, учитывающий размер зубчатого колеса: = 1 (табл. 95, стр. 374[1]);
= коэффициент долговечности;


,

- базовое число циклов перемены напряжений;
(рис. 48, стр. 365[1]);

- эквивалентное число циклов перемены напряжений

(рис. 50, стр. 366[1]);

Если > , то = 1;

;

мм.

1.5.3 Определение значения модуля

,

;


Уточняем значение модуля:

;

где - вспомогательный коэффициент для прямозубых передач: = 14 (стр. 371[1]);
- исходная расчетная нагрузка:
= 23,9 Нм;
- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца:при = 0,3; = 1,02 (рис. 58, стр. 368[1]);
- коэффициент, учитывающий форму зуба:
= 4,08 (рис. 59, стр. 369[1]);
= допускаемое изгибное напряжение;
;
- базовый предел выносливости зубьев (табл. 102, стр. 380[1]);
;

;

- коэффициент долговечности: = 1 (табл. 99, стр. 377[1]);

.

,

Принимаем по ГОСТ9563-60 m = 3мм.
Уточняем значение диаметра начальной окружности:

,

.

1.5.4 Расчет на контактную выносливость рабочих поверхностей

Расчетное контактное напряжение в полюсе зацепления:

,

где - коэффициент, учитывающий форму сопряженных поверхностей зубьев:
= 1,76 (рис. 43, стр. 364[1]);
- коэффициент, учитывающий механические свойства материалов сопряжения зубчатых колес:
для стальных = 86,9 (табл. 90, стр.357[1]);

- коэффициент, учитывающий суммарную длину контактных линий при коэффициенте торцевого перекрытия :
= 0,98 ( рис. 44, стр. 364[1]);
- удельная расчетная окружная сила:

,

- исходная расчетная окружная сила:

;

;

- ширина венца:
,

;
Принимаем = 40мм;
- коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями:
для прямозубых передач = 1;


- коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по ширине венца:
= 1,04 (рис. 46, стр. 365[1]);
- коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку, возникающую в зацеплении:
,
- динамическая добавка:

,

- удельная окружная динамическая сила,
,
- коэффициент, учитывающий влияния появлений погрешностей зацепления на динамическую нагрузку:
= 0,006 (табл. 93, стр. 372[1]);
- коэффициент, учитывающий влияние разности шагов зацепления шестерни и колеса:
при модуле m = 3 и степени точности 8 = 5,6;
- окружная скорость:
;



;

- межосевое расстояние:
,
;
=0,16 кгс/мм = 1,6 Н/мм;

;

;

;

= 106 МПа.

Сопоставление расчетного контактного напряжения в полюсе зацепления = 106 Мпа и допускаемого контактного напряжения = 700 МПа которое больше ( < ), следовательно, условие прочности выполняется.


1.5.5 Расчет на выносливость зубьев при изгибе

;

где - коэффициент, учитывающий форму зуба:
= 4,08 (рис. 59, стр. 369[1]);
- коэффициент, учитывающий перекрытие зубьев:
= 1 (табл. 98, стр. 376[1]);
- коэффициент, учитывающий наклон зуба для прямозубых колес: = 1;
- удельная расчетная окружная сила:

,

- коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями:
= 1 (табл. 91, стр. 361[1]);
- коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по ширине венца:
= 1,05 (рис. 58, стр. 368[1]);
- коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку, возникающую в зацеплении:



,

- удельная окружная динамическая сила:
;

;

;

.

Допускаемое напряжение изгиба зубьев:

,

где - предел выносливости зубьев при изгибе соответствующий базовому числу циклов:
,
- предел изломкой выносливости зубьев:
;


- коэффициент, учитывающий влияние шлифования переходной поверхности зубьев шестерен:
= 1 (для шлифованных);
- коэффициент, учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузок:
= 1 - при двустороннем приложении нагрузок (табл.91, стр. 362[1]);
- коэффициент долговечности для шестерен:
= 1 (табл. 99, стр. 377[1]);

;

- коэффициент, учитывающий шероховатость переходной поверхности:
= 1 (табл. 91, стр. 363[1]);
- коэффициент, учитывающий градиент напряжений и чувствительность материала к концентрациям напряжений:
= 1 (рис. 60 стр. 369[1]);
- коэффициент безопасности для шестерен:
,
- коэффициент, учитывающий нестабильность свойств материала зубчатого колеса и ответственность зубчатой передачи для шестерен:
= 1,75 (табл. 102, стр. 380[1]);

- коэффициент, учитывающий способ получения заготовки для штамповки:
= 1;


.

Таким образом < , значит, выносливость зубьев при изгибе гарантируется с вероятностью неразрушения более 99%.

1.5.6 Определение параметров зубчатой передачи

Определяем параметры зубчатой передачи.
• число зубьев шестерни: Z1 = 20;
• число зубьев колеса: Z2 = 60;
• модуль: m = 3мм;
• угол профиля зуба: α = 20º
• делительный диаметр: ,
;
,
;
межосевое расстояние: ,
;
• диаметр вершин зубьев: ,
;
,
;
• диаметр впадин: ,
;
,
,
где С радиальный зазор;
• постоянная хорда: ;
• высота до постоянной хорды: .

1.5.7 Расчет подшипников редуктора

Рассчитываем силы действующие на вал:

,



;

,

.

Определяем окружную силу:

;

.

Определяем радиальную силу:

;

.

Определяем эквивалентную динамическую нагрузку:

,

где X – коэффициент радиальной нагрузки:
X = 0,45;
Y – коэффициент осевой нагрузки:
Y = 1,46, (табл. 52, стр. 77[1]);
- коэффициент безопасности:
= 1,2 (табл. 56, стр. 79[1]);
- коэффициент, учитывающий температуру работы подшипника:
= 1 (табл. 57, стр. 79[1]);
- коэффициент вращения:
= 1, при внутреннем кольце вращения по отношению к нагрузке (стр. 60[1]);

.

Определяем величины динамической грузоподъемности по приближенной величине нагрузки:

,

где - коэффициент динамического нагружения, учитывающий безопасность и надежность работы механизма:
= 4,5 (табл. 69, стр. 90[1]);
- коэффициент частоты вращения:
= 0,382 (табл. 65, стр. 86[1]);


.

Согласно динамической грузоподъемности С = 1836,5 кгс.
Выбираем радиальный однорядный подшипник легкой серии типа 60208 ГОСТ7242-70 с размерами d × D × B = 40 × 80 × 18.
Определяем долговечность работы подшипника по формуле:

,

р – показатель степени для шариковых подшипников:
р = 3 (стр. 82[1]);

.

Долговечность работы выбранного подшипника составляет 45416 часов.

1.5.7 Расчет цилиндрической шпонки

Данная шпонка фиксирует кольцо, устанавливаемое на вал и втулку, установленную в отверстие зубчатого колеса. Схема представлена на(рис. 6, приложение В).
Диаметральное сечение проверяют на срез, боковую поверхность на смятие.

Условие прочности диаметрального сечения на срез:

, где

• d – диаметр детали:
d = 46 мм;
• d1 - диаметр шпонки:
d1 = 12мм;
• l – длина шпонки:
l = 84мм;
• - допускаемое напряжение на срез, :
;
• - предел текучести при растяжении:
для стали 45 = 353МПа;

;

.

Условие прочности боковой поверхности на смятие:

,

- допускаемое напряжение на смятие шпонки:
;


.

При выполнении данных условий шпонка обеспечивает надежную работу соединения.