Разработка конструкции специального фрезерного станка С41

Кv – общий поправочный коэффициент, учитывающий  фактические условия резания

                                                                                                                        Таблица 3

	q	x	y	t	m	p	U	B	Sz	Т
53	0.45	0.5	0.5	5	0.33	0.1	0.1	20	0.45	120

 

  ;                                              

2. Определение силы резания

,  где

Ср – коэффициент, зависящий от типа фрезы и материала режущей части;

q, x, y, w, u – показатели степени;

t – глубина фрезерования , мм;

В –ширина фрезерования, мм;

Sz – подача на зуб фрезы, мм;

D – диаметр фрезы, мм;

n – частота вращения фрезы, об/мин;

Кmp – поправочный коэффициент, на качество обрабатываемого материала;

                                                                                                                    Таблица 4

Ср	х	у	U	q	w
101	0.86	0.72	1	0.86	0

3.  Определение мощности резания

                        [2]

4. Определение КПД 

Подшипники (8) – 0.99

Зубчатые конические передачи (1) – 0.97

Зубчатые цилиндрические передачи (5) – 0.98

Ременные передачи (1) – 0.96

[3]

4.4. Выбор марки двигателя

Приведенная мощность резания

При выборе электродвигателя пользуемся [3]. Выбираем двигатель марки АИР112МВ6У2 ГОСТ 19523 – 81 с синхронной частотой и мощностью 4 кВт.

АИР112МВ6У3: АИ – серия (асинхронный двигатель); Р – вариант привязки мощности к установочным размерам; 112М – длина станины; В – исполнение по виду охлаждения и защиты (закрытое, с естественным охлаждением, защищенное); 6 – число полюсов; У3 – климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150 – 69.                                                                  

где f = 50 Гц – частота тока, Гц

p = 3 – число пар полюсов

s = 5% = 0,05 – коэффициент скольжения

Габаритные размеры, мм:           Таблица 5

l30	h31	d30	l1	l10	l31		d10 (l17/b16)	d1	b10	h	m, кг
435	285	246	80	140	70	12		32	190	112	40,5

 

 

 

 

 

4.5. Выбор фрезы

Выбираем  концевую фрезу ГОСТ 17026 – 71. Диаметр фрезы 30мм, количество зубьев Z = 3, длину фрезы выбираем  по [2] исходя из конструктивных соображений.

 

Главный центральный момент инерции фрезы усиленного сечения

Imax=0,0358   

Imin=0,0062

F=0,4

Imax=0,0358*304=28998  

Imin=0,0062*304=5022       

F=0,4*302=360мм

Главный центральный момент инерции фрезы нормального сечения

Imax=0,0338          

Imin=0,0039                               

F=0,38

Imax=0,0338*304=27378    

Imin=0,0039*304=3159       

F=0,38*302=342мм

Расчет критической силы по Эйлеру

Е- модуль Юнга

μ-коэффициент приложения нагрузки, зависящий от поведения фрезы.

 

 

Критическая сила для фрезы усиленного сечения, при μ=2 (врезание в металл)

 

 

Критическая сила для фрезы нормального сечения, при μ=2 (врезание в металл) 

 

Гибкость фрезы                     

Гибкость фрезы усиленного сечения при μ=2 54,7, так как λ<60, необходимо произвести расчет фрезы на прочность.

Расчет на прочность фрезы усиленного сечения:

Гибкость фрезы нормального сечения при μ=2 , так как λ>60, формула Эйлера пригодна для расчета.

Исходя из [4] следует, что прочность соответствует нормам,  а предел прочности  быстрорежущей стали 2940 Н/мм2, следовательно, данная фреза выдержит нагрузку.

 

4.6. Структурная схема технологического процесса

     

По ГОСТ 7599–82Е пункт 2.2 предусмотрено ужесточение сдаточных норм на 40% на заводе изготовителе для повышения конкурентоспособности, где - отклонение температуры участка;

 

 

 

Рис. 2. Структурная схема технологического процесса

 

 

5.Конструкторская часть

 

5.1. Компоновка конструкторской проработки и описание станка

 

Станок 676П состоит из основных узлов и ряда съемных узлов и принадлежностей, благодаря которым значительно расширяются его эксплуатационные возможности.

На чугунном основании установлена станина, на которой монтируются все основные узлы станка. В нише боковой стенки станины помещены коробки скоростей 2 и коробка подач 4.

В верхней части станины, по горизонтальным направляющим, перемещается шпиндельная бабка 3 с горизонтальным шпинделем. К переднему торцу бабки в случае надобности крепится вертикальная головка 1 с вертикальным шпинделем. По вертикальным направляющим станины перемещается суппорт 6.

По направляющим суппорта перемещаются салазки с вертикальной рабочей плоскостью. На салазки устанавливается угловой горизонтальный стол 5, на горизонтальной плоскости которого закрепляются обрабатываемые детали.

Для делительных работ служат делительная головка и круглый стол, которые могут устанавливаться как на угловом столе, так и на вертикальной плоскости салазок.

Электрооборудование 8 помещено в основании. Охлаждающая жидкость подается электронасосом.

Для хранения инструмента и принадлежностей к станку придается инструментальный шкаф.

ПЕРЕЧЕНЬ   ОСНОВНЫХ   УЗЛОВ   СТАНКА   И   ПРИНАДЛЕЖНОСТЕЙ

 

Основные   узлы:

Вертикальная головка

Коробка скоростей

Шпиндельная бабка

Коробка подач

Угловой горизонтальный стол

Суппорт

Станина

Электрооборудование

Съемные  узлы   и   принадлежности:

Универсальный стол, тиски, круглый стол, делительная головка, гитара для нарезки спиралей, быстроходная головка, долбежная головка инструментальный шкаф, вспомогательный инструмент.

 

 

 

 

 

 

 

5.2. Анализ и расчет механизмов главного движения

 

Для шпинделя разработанного станка принимаем легированную углеродистую  сталь 40Х ГОСТ 4543-71, твёрдость  48…52 HRC.

    а) По условию  жесткости:

- мощность резания, кВт

– число оборотов шпинделя, 

=40 мм. Берём из стандартного ряда по ГОСТ 832-78

б) По условию прочности

 

=30 мм. Берём из стандартного ряда по ГОСТ 832-78. Рассчитываем длину шпиндельного вала L

где

, где 

где

х – расстояние от начала шпинделя до подшипника; х = 30мм

В – ширина подшипника, В =40 мм

мм

Длина между опорами

Округлим значение длины шпинделя по стандартному ряду до 400 мм.

 

5.3. Кинематический расчет

 

Записываем структурную формулу для скоростей шпинделя z=8, как произведение чисел передач в каждой группе. z=Р1*Р2=4*2 – произведение чисел передач в каждой группе, где Р1,Р2 –число передач в каждой двухваловой группе. Анализируя структурную формулу, видно, что привод содержит 2 группы передач с Р1=4, Р2=2. Полная структурная формула имеет вид:

 z=P1[x0]* Р2[x1]=4[1]*2[4], где x0, x1 – характеристики групп.

Указывают сколько скоростей можно получить на следующем валу. Х0=1 – характеристика основной группы. На втором валу может быть только одна скорость, так как ей кинематически предшествует совокупность передач с одной ступенью скорости.

х1 = P1=4 – характеристика первой переборной группы равно числу передач в основной группе, так как этой группе предшествует совокупность передач с P1 ступенями скоростей.

nmax=3100 об/мин

nmin=70 об/мин                     

, φ=1,74, следовательно φ = 1,72

Находим отсюда все восемь частот: 

1. 70 об/мин

2. 120 об/мин

3. 207 об/мин

4. 356 об/мин

5. 613 об/мин

6. 1054 об/мин

7. 1813 об/мин

8. 3100 об/мин

Построение структурной сетки

 

1. На равных  расстояниях проводят горизонтальные  линии на одну больше, чем число групповых передач (3). Поле между двумя горизонтальными линиями отводится для одной групповой передачи (двухваловой).

2. На равных  расстояниях проводят 8 вертикальных  линий по числу скоростей в  приводе, расстояние между линиями  равно логарифму десятичному  φ.

3. Рядом с полем указывают число передач в группе Рi и ее характеристику хi.

4. На середине верхней горизонтальной линии отмечают точку О, из которой симметрично проводят лучи в качестве Рi и расстояние между концами лучей  на следующие горизонтальные равные хi.   умноженная на логарифм φ.

5. Из каждой полученной точки на второй горизонтали аналогично проводят лучи для второй групповой передачи. По структурной сетке можно определить количество скоростей, количество групповых передач и порядок их расположения, число передач в каждой группе, характеристики группы, то есть их место в порядке кинематического включения диапазоны регулирования групповых передач, которые равны φ в степени = числу интервалов логарифма от  φ, заключенному  между двумя крайними лучами, выходящими из одной точки,  диапазоны регулируются на промежуточных валах.

  Структурная сетка не дает фактических значений чисел оборотов и передаточных отношений передач в группах,  поэтому строят еще график чисел оборотов (график частот вращения).

 

 

 

 

Построение графика частот вращения

 

1. На равных расстояниях проводят столько горизонтальных линий, сколько валов в коробке.

      2. На равных расстояниях проводятся  вертикальные линии и присваивают  им (слева направо) порядковые частоты  вращения, начиная с первой.

3. Далее смотрят  на структурную сетку. Учитывая, допустимые, числа интервалов для коробок скоростей, а также рекомендация по уменьшению крутящего момента и веса, необходимо сообщать более высокие числа скоростей промежуточным валом, для уменьшения веса привода желательно, чтобы число передач в группах уменьшалось от электродвигателя к шпинделю.

Чертится график.

4. График следует  чертить, чтобы лучи не накладывались  друг на друга, при наложении  лучей шестерни используется  неэффективно, то есть  увеличивается  масса коробки. Если  на схеме лучи идут сверху вниз. Налево передача на замедление. При наклоне луча сверху вниз направо передача работает на ускорение.