Анализ кинематической схемы токарно-винторезного станка с ЧПУ модели 16К20Ф3

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Анализ кинематической схемы токарно-винторезного станка с ЧПУ модели 16К20Ф3

1. Общий вид токарно-винторезного станка

На рисунке 1 приведён общий вид токарно-винторезного станка.

Рис. 1 Общий вид станка модели 16К20Ф3 с ЧПУ

Токарно-винторезные станки используются в единичном и серийном производствах. На них можно выполнять все виды токарных работ. На токарно-винторезных станках производится 70-80% общего объема токарных работ. Они используются в инструментальном производстве, в приборостроении, в машиностроении и других областях промышленности. Все станки постоянно совершенствуются благодаря повышению точности, совершенствованию управления, увеличению диапазонов скоростей и подач.

Станок предназначен для токарной обработки наружных и внутренних поверхностей деталей типа тел вращения со ступенчатым и криволинейным профилями за один или несколько рабочих ходов в замкнутом полуавтоматическом цикле. В зависимости от возможностей системы ЧПУ на станке можно нарезать различные резьбы. Станок имеет традиционную для токарных станков компоновку. Он имеет максимально возможную унификацию узлов с токарно-винторезным станком модели 16К20, на базе которого выпускается.

На рисунке 2 изображена схема общего вида токарно-винторезного станка.

Рис. 2 Схема общего вида токарно-винторезного станка 16К20Ф3 с ЧПУ

1. Основание

2. Станина

3. Каретка

4. Опора левая винта продольного перемещения

5. Бабка шпиндельная

6. Привод продольного перемещения

7. Ограждение неподвижное

8. Привод датчика резьбонарезания

9. Шкаф управления

10. Ограждение неподвижное

11. Головка автоматическая универсальная

12. Винтовая шариковая пара поперечного перемещения

13. Шкаф управления

14. Винтовая шариковая пара продольного перемещения

15. Бабка задняя

16. Опора продольного винта правая

17. Электрооборудование

18. Пульт управления

19. Блок ручного управления

20. Электромеханический привод пиноли задней бабки

23. Патрон механизированный с электромеханическим приводом

Основными узлами станка модели 16К20Ф3 (рис. 2) являются основание, передняя (шпиндельная) бабка, станина, суппорт с кареткой, поворотный резцедержатель и задняя бабка.

Основание станка представляет собой монолитную отливку. На нем устанавливается станина. Внутри основания слева помещается электродвигатель привода главного движения. В средней части основания расположен стружкосборник. В первом отсеке смонтирован насос охлаждения и размещена емкость для СОЖ.

Станина станка выполняется коробчатой формы с поперечными ребрами П-образного профиля. Важной частью станины являются направляющие, по которым перемещаются каретка суппорта и задняя бабка. В правой части станины крепится привод продольной подачи.

Передняя бабка закреплена на левом конце станины, и в ней находится коробка скоростей станка. Основной частью коробки скоростей является шпиндель, на который устанавливается патрон. Шпиндель смонтирован в двух конических роликоподшипниках. В передней бабке монтируется также датчик резьбонарезания.

Поворотный резцедержатель имеет горизонтальную ось вращения и размещается на поперечном суппорте. На нем смонтирована съемная инструментальная головка, на которой одновременно можно установить 6 резцов-вставок или 3 инструментальных блока. Поворот резцедержателя осуществляется по программе или по команде от пульта станка. Поворот и зажим резцедержателя при наладке станка осуществляются вручную.

Задняя бабка служит для поддержания обрабатываемой заготовки в центрах. Она имеет пневматическое устройство, облегчающее перемещение ее по направляющим станины и предотвращающее их износ.

Приводы поперечной и продольной подач станка состоят из приводных шаговых двигателей с гидроусилителями-моментов, одноступенчатых редукторов и шариковых передач винт - гайка с винтами. Предусмотрена возможность установки датчиков обратной связи.

Станок имеет неподвижное и подвижное ограждения. Подвижное ограждение снабжено прозрачным экраном, предохраняющим от попадания стружки и позволяющим производить наблюдение за ходом обработки.

Для обработки длинных заготовок используется люнет. Подвод СОЖ в зону резания производится по команде с программы или с пульта управления станка через устройство. Настройка нулевого положения производится в узле с использованием конечного выключателя.

Гидропривод станка включает в себя гидростанцию, гидроусилитель моментов продольного хода каретки, гидроусилитель моментов поперечного хода суппорта и магистральные трубопроводы, соединяющие между собой гидравлические узлы и аппаратуру. Гидростанция состоит из регулируемого насоса с приводным электродвигателем, резервуара для масла емкостью 200 л, элементов фильтрации и охлаждения рабочей жидкости и контрольно-регулирующей аппаратуры. В резервуар заливается предварительно отфильтрованное минеральное масло марки «Турбинное 22п», уровень его не должен быть ниже контрольной отметки на маслоуказателе. Предохранительный клапан регулируемого насоса настраивается на давление Р = 40-50 кгс/см² (3,92 - 4,90 МПа).

При работе станка крутящий момент с вала шагового электродвигателя через муфту передается на входной вал гидроусилителя. При отработке шаговым двигателем определенного числа импульсов происходит поворот входного вала гидроусилителя и смещение следящего золотника гидроусилителя на соответствующую величину. Масло от насоса гидростанции под давлением поступает через щели следящего золотника и распределительный диск и воздействует на поршни ротора гидроусилителя, который поворачивает выходной вал пропорционально величине открытия щелей. Величина поворота выходного вала гидроусилителя соответствует числу импульсов, поданных на шаговый двигатель, а скорость - частоте их следования. Таким образом происходит синхронное вращение ротора шагового двигателя, выходного вала гидроусилителя с крутящим моментом, необходимым для перемещения рабочих органов.

Устройство ЧПУ станка (станок может оснащаться различными типами систем ЧПУ: разомкнутыми, замкнутыми, СNС) обеспечивает движение формообразования (число одновременно управляемых координат равно двум), изменение значений подач, переключение частот вращения шпинделя, индексацию резцовой головки и нарезание резьбы по программе.

Для нарезания резьбы по программе станок оснащен датчиком нарезания резьбы типа ВЕ-51.

Буквенно-цифирный индекс станка 16К20Ф3 обозначает следующее: цифра 1 - это токарный станок; цифра 6 - обозначает токарно-винторезный станок, буква К - поколение станка, цифра 20 - высота центров (200 мм). Наличие «Ф3» в конце индекса говорит о наличии ЧПУ - числового программного управления.

2. Анализ кинематики токарно-винторезного станка с ЧПУ модели 16К20Ф3

На рис. 3 приведена кинематическая схема станка по библиографическому источнику [4, стр. 77].

Рис. 3 Кинематическая схема токарно-винторезного станка модели 16К20Ф3 по библиографическому источнику[4]

В этой схеме допущены следующие существенные отклонения от требований ГОСТ 2.703-200:

- позиции элементов схемы (зубатые и червячные колеса, червяки и валы) показаны неверно;

- неправильно обозначены позиции зубчатых колес гитар сменных зубчатых колес.

На рис. 4 приведена эта же схема, исправленная в соответствии с требованиями указанного стандарта.

Рис. 4 Кинематическая схема станка модели 16К20Ф3, исправленная по ГОСТ 2.703-200

Кинематическая структура станка (рис. 4) содержит традиционные для токарно-винторезных станков группы формообразования. Она включает следующие простые группы: скорости резания Ф_v(В₁), продольной подачи Ф_s1(П₂) поперечного суппорта, поперечной подачи Ф_s2(П₃) поперечного суппорта и вспомогательную группу Вс(В4) шестипозиционного резцедержателя.

Внешняя связь группы Ф_v(В₁) скорости резания (главное движение) имеет вид:

М1 > 126/182 > АКС > 200/280 > 40/54 > Б1 (30/60 или 65/43) > шпиндель VI (В₁).

Автоматическая коробка скоростей (АКС) обеспечивает девять переключаемых в цикле частот вращения шпинделя вследствие включения электромагнитных муфт. Вал 11 имеет три значения частоты вращения при переключении муфт М1, М2, М3 (соответственно подачи 36/36 или 30/42 или 24/48); вал III вращается уже с девятью различными частотами; при включении муфты М4 работает передача 48/24, муфты М5 - передача 30/42, муфты М6 - передача 14/56. Одновременное включение муфт М4 и М6 осуществляется торможение шпинделя. В шпиндельной бабке вручную переключается блок Б1, что обеспечивает получение двух диапазонов частот вращения шпинделя (35 - 560 и 100 - 1600 ). Практически шпиндель имеет 12 частот вращения.

УКЦ для минимальной частоты вращения шпинделя:

В винторезной модификации станка устанавливают датчик (измерительный преобразователь ВЕ-51) резьбонарезания, связанный со шпинделем беззазорной зубчатой передачей 60/60.

Группы продольной подачи Ф_s1(П₂) и поперечной подачи Ф_s2(П₃) могут иметь два исполнения: с гидравлическим шаговым приводом (рис. 4, а) и с электродвигателем постоянного тока (рис. 4, б). В первом случае применяют электрогидравлические шаговые двигатели ШД5-Д1 с гидроусилителем Э32Г18-23 для продольной подачи и гидроусилителем Э32Г18-22 для поперечной подачи. Тяговые валы обеих групп: шариковый винт X продольной подачи и шариковый винт VIII поперечной подачи получают вращение через беззазорные передачи соответственно 30/125 и 24/100.

Минимальная продольная подача (цена импульса):

где 1/240 - минимальная доля оборота выходного вала гидроусилителя при шаге на выходном валу шагового двигателя 1,5?.

Минимальная поперечная подача (цена импульса):

В случае применения двигателей постоянного тока на шариковые ходовые винты устанавливают измерительные преобразователи, выполняющие в системе управления функцию датчиков обратной связи.

Суппорт и каретка имеют традиционное устройство, но их размеры увеличены по высоте для повышения жесткости и возможности установки винта поперечной подачи.

Кинематика станка включает также вспомогательную группу Вс (В4) поворота шестипозиционного резцедержателя с горизонтальной осью вращения, оснащённый съёмной инструментальной головкой.

Внешняя связь группы имеет вид:

М4 > 20/62 > 1/67 > поворотный резцедержатель (В₄).

Управление поворотом резцедержателя осуществляется по программе посредством кулачковых муфт М7, М8, М9 и конечных выключателей.

Съёмная инструментальная головка имеет шесть позиций. В неё можно установить шесть резцов-вставок или три инструментальных блока, которые настраивают на размер вне станка, в специальных оптических приспособлениях. Установку инструмента на определённый размер осуществляют регулировочными винтами в двух плоскостях.

Гидрооборудование станка состоит из гидростанции с контрольно-регулирующей аппаратурой, двух гидроусилителей крутящих моментов и магистральных трубопроводов.

токарный станок технологический винторезный

3. Структурная схема токарно-винторезного станка модели 16к20ф3

На рисунке 5 представлена структурная схема токарно-винторезного станка.

Рис. 5 Структурная схема токарно-винторезного станка 16К20Ф3

Группа скорости резания Ф_v(В₁).

Внутренняя связь:

подшипниковые опоры передней бабки шпиндель1 В1.

Внешняя связь:

М1 АКС шпиндель(В1).

Группа продольной подачи Ф_s1(П₂).

Внутренняя связь:

направляющие станины каретка3 П2

Внешняя связь:

В1 1 ИП1 CNC АСУЭП М3 ТВ1 каретка(П2)

Группа поперечной подачи Ф_s1(П₃)

Внутренняя связь:

направляющие каретки3 поперечный суппорт П3

Внешняя связь:

М2 ТВ2 каретка3 (П3)

Вспомогательная группа Вс(4) поворота шестипозиционного резцедержателя.

Внутренняя связь:

Внешняя связь:

М4 резцедержатель

Список использованной литературы

1. Голембиевский А.И. Металлорежущие станки; Технологическое оборудование: учеб.-метод. пособие (практика курсового проектирования) для студ. спец. 1-36 01 01, 1-36 01 03/ А.И. Голембиевский. - Новополоцк: ПГУ, 2011.

2. Голембиевский А.И. Станочное оборудование: учеб.-метод. комплекс для студ. спец. 1-36 01 01, 1-36 01 03/ А.И. Голембиевский. - Новополоцк: ПГУ, 2006.

3. Голембиевский А.И. Технологическое оборудование: учеб.-метод. комплекс для студ. спец. 1-36 01 01, 1-36 01 03/ А.И. Голембиевский. - Новополоцк: ПГУ, 2007.

4. Металлорежущие станки: Учебник для машиностроительных вузов / Под ред. В.Э. Пуша. - М.: Машиностроение, 1986.

Размещено на Allbest.ru