Разработка кинематики и кинематической настройки главного привода многооперационного вертикального станка с автономным шпиндельным узлом
Расчет диапазона регулирования частот вращения шпинделя. Подбор чисел зубьев зубчатых колес привода многооперационного вертикального станка с автономным шпиндельным узлом. Проектный расчёт геометрических параметров прямозубой постоянной передачи.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 11.11.2014 |
Размер файла | 3,4 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
где - вспомогательный коэффициент, для косозубых передач ;
- расчётный крутящий момент на валу привода, ;
- коэффициент нагрузки для шестерни, равный 1,3-1,5; принимается
- передаточное число передачи,
- отношение рабочей ширины венца передачи к начальному диаметру шестерни, и определяется по формуле:
- значение отношения рабочей ширины венца к модулю, принимаем
- допускаемое контактное напряжение, МПа.
Допускаемое контактное напряжение для прямозубых передач рассчитывается оп формуле
где - базовый предел контактной выносливости поверхностей зубьев, соответствующий базовому числу циклов перемены напряжений: ;
- коэффициент безопасности,
Таким образом, диаметр начальной окружности
Нормальный модуль передачи определяется из условия расчёта на контактную выносливость зубьев по рассчитанному значению диаметра начальной окружности шестерни по формуле
где - диаметр начальной окружности шестерни,
- угол наклона зубьев, град: , принимается ;
- число зубьев шестерни,
9.1.4 Проектный расчёт косозубой постоянной передачи z1-z2 на выносливость зубьев при изгибе
Нормальный модуль передачи при проектном расчёте зубьев на изгибную выносливость рассчитывается по формуле:
где - вспомогательный коэффициент, зависящий от коэффициента осевого перекрытия,
- расчётный крутящий момент на валу привода, ;
- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца: -1,5; принимаем
- коэффициент, учитывающий форму зуба:
- число зубьев шестерни,
- значение отношения рабочей ширины венца к модулю, принимаем
- допускаемое напряжение зубьев при изгибе, МПа.
Допускаемое напряжение зубьев при изгибе рассчитывается по формуле
где - предел выносливости материала зубьев, ;
- коэффициент режима нагрузки и долговечности,
Таким образом, модуль передачи при проектном расчёте зубьев на изгибную выносливость
9.1.5 Определение нормального модуля косозубой постоянной передачи z1-z2
По контактной выносливости нормальный модуль передачи должен быть 2,09 мм, а по выносливости зубьев при изгибе тогда следует принимать стандартное большее значение модуля
9.1.6 Расчёт геометрических параметров косозубой постоянной передачи
Геометрические параметры прямозубой передачи определяются по формулам:
1. Делительные диаметры шестерни z1 и колеса z2:
2. Диаметры окружностей вершин зубьев шестерни и колеса:
3. Диаметры окружностей впадин зубьев шестерни и колеса:
4. Межосевое расстояние:
5. Ширина зубчатого венца:
Таблица 9.1. Геометрические параметры постоянной прямозубой передачи z1-z2
Наименование параметра |
Обозначение |
Значение |
|
1. Передаточное число |
u1 |
1,25 |
|
2. Модуль, мм |
m1 |
2,5 |
|
3. Число зубьев шестерни |
z1 |
35 |
|
4. Число зубьев колеса |
z2 |
44 |
|
5. Делительный диаметр шестерни, мм |
d1 |
89,14 |
|
6. Делительный диаметр колеса, мм |
d2 |
112,06 |
|
7. Диаметр окружности вершин зубьев шестерни, мм |
da1 |
94,14 |
|
8. Диаметр окружности вершин зубьев колеса, мм |
da2 |
117,06 |
|
9. Диаметр окружности впадин зубьев шестерни, мм |
df1 |
82,89 |
|
10. Диаметр окружности впадин зубьев колеса, мм |
df2 |
105,81 |
|
11. Угол наклона зубьев, градус |
11 |
||
12. Межосевое расстояние, мм |
aw |
100,6 |
|
13. Ширина зубчатого венца, мм |
bw |
20 |
9.2 Проектный расчет цилиндрических прямозубой передач и косозубой передачи групповой передачи
9.2.1 Исходные данные
Производится расчет наиболее нагруженной передачи по следующим исходным данным:
1. Расчётный крутящий момент на первом валу привода
2. Число зубьев шестерни
3. Число зубьев колеса
4. Передаточное число передачи
9.2.2 Выбор материала зубчатых колес и вида термической обработки
В качестве материала для зубчатых колес назначается сталь 40Х, которая отвечает необходимым техническим и эксплуатационным требованиям. В качестве термической обработки выбирается закалка ТВЧ, позволяющая получить твердость зубьев 48-52 НRC.
9.2.3 Проектный расчёт прямозубой передачи z3-z4 групповой передачи на контактную выносливость зубьев
Диаметр начальной окружности шестерни z1 рассчитывается по формуле
где - вспомогательный коэффициент, для прямозубых передач ;
- расчётный крутящий момент на валу привода, ;
- коэффициент нагрузки для шестерни, равный 1,3-1,5; принимается
- передаточное число передачи,
- отношение рабочей ширины венца передачи к начальному диаметру шестерни, и определяется по формуле:
- значение отношения рабочей ширины венца к модулю, принимаем
- допускаемое контактное напряжение, МПа.
Допускаемое контактное напряжение для прямозубых передач рассчитывается оп формуле
где - базовый предел контактной выносливости поверхностей зубьев, соответствующий базовому числу циклов перемены напряжений: ;
- коэффициент безопасности,
Таким образом, диаметр начальной окружности
Модуль передачи определяется из условия расчёта на контактную выносливость зубьев по рассчитанному значению диаметра начальной окружности шестерни по формуле
где - диаметр начальной окружности шестерни,
- число зубьев шестерни,
9.2.4 Проектный расчёт прямозубой передачи z3-z4 групповой передачи на выносливость зубьев при изгибе
Модуль передачи при проектном расчёте зубьев на изгибную выносливость рассчитывается по формуле:
где - вспомогательный коэффициент, зависящий от коэффициента осевого перекрытия,
- расчётный крутящий момент на валу привода, ;
- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца: -1,5; принимаем
- коэффициент, учитывающий форму зуба:
- число зубьев шестерни,
- значение отношения рабочей ширины венца к модулю, принимаем
- допускаемое напряжение зубьев при изгибе, МПа.
Допускаемое напряжение зубьев при изгибе рассчитывается по формуле
где - предел выносливости материала зубьев, ;
- коэффициент режима нагрузки и долговечности,
Таким образом, модуль передачи при проектном расчёте зубьев на изгибную выносливость
9.2.5 Определение модуля прямозубой передачи z3-z4 групповой передачи
По контактной выносливости модуль передачи должен быть 2,62 мм, а по выносливости зубьев при изгибе тогда следует принимать стандартное большее значение модуля
9.2.6 Расчёт геометрических параметров прямозубой передачи z3-z4 и косозубой z5-z6 групповой передачи
Геометрические параметры прямозубых передач z3-z4 определяются по формулам:
1. Делительные диаметры зубчатых колес z3-z4:
2. Диаметры окружностей вершин зубьев колес z3-z4:
3. Диаметры окружностей впадин зубьев колес z3-z4:
4. Межосевое расстояние:
Корректировка межосевого расстояния:
Межосевое расстояние косозубой передачи равно межосевому расстоянию прямозубой передачи:
Определяем сумму зубьев косозубого колеса, выбрав угол наклона :
; ;
Табличным методом подбираются числа зубьев зубчатых колес косозубых передач, и определяется фактический угол наклона зубьев:
Принимаем угол наклона зубьев:
Делительный диаметр зубчатого колеса z5-z6:
Диаметры окружностей вершин зубьев колес z5-z6:
Диаметры окружностей впадин зубьев колес z5-z6:
Межосевое расстояние:
5. Ширина зубчатого венца колес:
Таблица 9.2. Геометрические параметры прямозубых передач z3-z4 z5-z6
Наименование параметра |
Обозначение |
Значение |
|
1. Передаточные числа и отношение |
u2 i3 |
1,76 1,4 |
|
2. Модуль, мм |
m2 |
3 |
|
3. Число зубьев колес |
z3 z4 z5 z6 |
30 54 48 34 |
|
4. Делительный диаметр колес, мм |
d3 d4 d5 d6 |
90 162 147,54 104,46 |
|
5. Диаметр окружности вершин зубьев колес, мм |
da3 da4 da5 da6 |
96 168 153,54 110,46 |
|
6. Диаметр окружности впадин зубьев колес, мм |
df3 df4 df5 df6 |
82,5 154,5 140,04 96,96 |
|
7. Межосевое расстояние, мм |
aw2 aw3 |
126 |
|
8. Ширина зубчатого венца колес, мм |
bw3 bw5 |
27 27,66 |
9.3 Проектный расчет цилиндрической прямозубой постоянной передачи
9.3.1 Исходные данные
1. Расчётный крутящий момент на первом валу привода
2. Число зубьев шестерни
3. Число зубьев колеса
4. Передаточное число передачи
9.3.2 Выбор материала зубчатых колес и вида термической обработки
В качестве материала для зубчатых колес назначается сталь 40Х, которая отвечает необходимым техническим и эксплуатационным требованиям. В качестве термической обработки выбирается закалка ТВЧ, позволяющая получить твердость зубьев 48-52 НRC.
9.3.3 Проектный расчёт прямозубой постоянной передачи z7-z8 на контактную выносливость зубьев
Диаметр начальной окружности шестерни z1 рассчитывается по формуле
где - вспомогательный коэффициент, для прямозубых передач ;
- расчётный крутящий момент на валу привода, ;
- коэффициент нагрузки для шестерни, равный 1,3-1,5; принимается
- передаточное число передачи,
- отношение рабочей ширины венца передачи к начальному диаметру шестерни, и определяется по формуле:
- значение отношения рабочей ширины венца к модулю, принимаем
- допускаемое контактное напряжение, МПа.
Допускаемое контактное напряжение для прямозубых передач рассчитывается оп формуле
где - базовый предел контактной выносливости поверхностей зубьев, соответствующий базовому числу циклов перемены напряжений: ;
- коэффициент безопасности,
Таким образом, диаметр начальной окружности
Модуль передачи определяется из условия расчёта на контактную выносливость зубьев по рассчитанному значению диаметра начальной окружности шестерни по формуле
где - диаметр начальной окружности шестерни,
- число зубьев шестерни,
9.3.4 Проектный расчёт прямозубой постоянной передачи z7-z8 на выносливость зубьев при изгибе
Модуль передачи при проектном расчёте зубьев на изгибную выносливость рассчитывается по формуле:
станок шпиндельный автономный проектный
где - вспомогательный коэффициент, зависящий от коэффициента осевого перекрытия,
- расчётный крутящий момент на валу привода, ;
- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца: -1,5; принимаем
- коэффициент, учитывающий форму зуба:
- число зубьев шестерни,
- значение отношения рабочей ширины венца к модулю, принимаем
- допускаемое напряжение зубьев при изгибе, МПа.
Допускаемое напряжение зубьев при изгибе рассчитывается по формуле
где - предел выносливости материала зубьев, ;
- коэффициент режима нагрузки и долговечности,
Таким образом, модуль передачи при проектном расчёте зубьев на изгибную выносливость
9.3.5 Определение модуля прямозубой постоянной передачи z7-z8
По контактной выносливости модуль передачи должен быть 2,51 мм, а по выносливости зубьев при изгибе тогда следует принимать стандартное большее значение модуля
9.3.6 Расчёт геометрических параметров прямозубой постоянной передачи
Геометрические параметры прямозубой передачи определяются по формулам:
1. Делительные диаметры шестерни z7 и колеса z8:
2. Диаметры окружностей вершин зубьев шестерни и колеса:
3. Диаметры окружностей впадин зубьев шестерни и колеса:
4. Межосевое расстояние:
5. Ширина зубчатого венца:
Таблица 9.3. Геометрические параметры постоянной прямозубой передачи z7-z8
Наименование параметра |
Обозначение |
Значение |
|
1. Передаточное число |
u4 |
1,12 |
|
2. Модуль, мм |
m3 |
3 |
|
3. Число зубьев шестерни |
z7 |
42 |
|
4. Число зубьев колеса |
z8 |
47 |
|
5. Делительный диаметр шестерни, мм |
d7 |
126 |
|
6. Делительный диаметр колеса, мм |
d8 |
141 |
|
7. Диаметр окружности вершин зубьев шестерни, мм |
da7 |
132 |
|
8. Диаметр окружности вершин зубьев колеса, мм |
da8 |
147 |
|
9. Диаметр окружности впадин зубьев шестерни, мм |
df7 |
118,5 |
|
10. Диаметр окружности впадин зубьев колеса, мм |
df8 |
133,5 |
|
11. Межосевое расстояние, мм |
aw |
133,5 |
|
12. Ширина зубчатого венца, мм |
bw |
30 |
10. ПРОЕКТНЫЙ РАСЧЕТ ВАЛОВ И ШПИНДЕЛЯ
В результате проектного расчёта определяются ориентировочные значения диаметров входных концов валов и под зубчатыми колесами. Данный расчёт ведется по крутящим моментам исходя из условия прочности на кручение. Наиболее подходящим материалом для валов привода является сталь 45 и 40Х с термообработкой - улучшение, твердость - не менее НВ 200.
Предварительный диаметр вала рассчитывается по формуле
где - крутящий момент i-го вала, Н·м;
- допускаемое условное напряжение при кручении, МПа;
- для выходных концов валов;
- для валов под зубчатыми колесами.
10.1 Проектный расчёт диаметров первого вала
1. Предварительный диаметр входного конца первого вала
где - крутящий момент на первом валу, Н·м:
- допускаемое условное напряжение при кручении для выходных концов валов, МПа: ;
Исходя из расчетных значений принимается диаметр входного конца первого вала а под подшипник
2. На данном валу устанавливается зубчатое колесо, соединенное с валом с помощью шпоночного соединения. Диаметр вала под шестерней
где - крутящий момент на первом валу, Н·м:
- допускаемое условное напряжение при кручении для валов под зубчатыми колесами, МПа: - для валов под зубчатыми колесами;
Исходя из расчетных значений принимается диаметр первого вала под шестерней
10.2 Проектный расчёт диаметров второго вала
Предварительный диаметр второго вала под шестерней
где - крутящий момент на втором валу, Н·м:
- допускаемое условное напряжение при кручении для валов под зубчатыми колесами, МПа: - для валов под зубчатыми колесами;
Исходя из расчетного значения диаметра второго вала под шестерней принимаются размеры шлицевого вала а под подшипник
10.3 Проектный расчёт диаметров третьего вала
Предварительный диаметр третьего вала под шестерней
где - крутящий момент на третьем валу, Н·м:
- допускаемое условное напряжение при кручении для валов под зубчатыми колесами, МПа: - для валов под зубчатыми колесами;
Исходя из расчетного значения диаметра третьего вала под шестерней принимаются размеры шлицевого вала а под подшипник
10.4 Проектный расчёт диаметров четвертого вала
1. Предварительный диаметр выходного конца вала
где - крутящий момент на четвертом валу, Н·м:
- допускаемое условное напряжение при кручении для выходных концов валов, МПа: ;
Исходя из расчетных значений диаметра принимаются размеры шлицевого выходного конца четвертого вала а под подшипник
2. На данном валу устанавливается зубчатое колесо, соединенное с валом с помощью шлицевого соединения. Диаметр вала под шестерней
где - крутящий момент на четвертом валу, Н·м:
- допускаемое условное напряжение при кручении для валов под зубчатыми колесами, МПа: - для валов под зубчатыми колесами;
Исходя из расчетных значений диаметра четвертого вала под шестерней принимаются размеры шлицевого вала со шлицевым соединением
.
10.5 Расчет геометрических параметров шпинделя
Диаметр шпинделя в передней опоре рассчитывается по формуле
где - быстроходность шпиндельного узла в зависимости от вида подшипников, мм·мин-1: (для заданной схемы шпиндельного узла);
- максимальная частота вращения шпинделя, мин-1:
.
Конструктивно из стандартного ряда принимаем
Диаметр шейки шпинделя в задней опоре рассчитывается по формуле
где - диаметр шейки шпинделя в передней опоре, мм:
Из стандартного ряда принимается
Расстояние между опорами рассчитывается по формуле
где - вылет консоли, мм:
Конструктивно принимаем
11. Патентно-информационный поиск конструкций шпиндельных узлов токарных станков
11.1 Информационный поиск
Шпиндельные узлы являются наиболее ответственными механизмами станков. От совершенства конструкции, а также от качества изготовления и сборки шпиндельного узла во многом зависит точность обработки.
В последние годы в практике станкостроения наметилась тенденция к созданию жестких конструкций шпинделей относительно небольшой длины. Повышение жесткости шпинделей достигается за счет увеличения диаметра или площади поперечного сечения, применения дополнительных опор, повышения жесткости опор качения за счет создания предварительного натяга и т.д.
Для приводов вращения скоростных и точных станков шпиндели выполняют разгруженными от действия изгибающего момента шкивы приводных ремней или шестерен.
Весьма важным является выбор типа последней передачи на шпиндель.
Межопорное расстояние для шпинделей станков нормальной точности принимают равным 4…5 диаметрам шпинделя в передней опоре.
Жесткость j шпинделей легких и средних станков нормальной точности, условно рассматриваемых в виде балки на шарнирных опорах с силой по середине, должна быть не менее 50 н/мкм. Для станков повышенной точности принимают j 50 н/мкм.
Приводные шестерни шпинделей должны выполняться по 6…7 степени точности, иметь плотные посадки и располагаться непосредственно у опор.
Конструкция шпиндельного узла во многом зависит от типа станка, класса его точности и способа крепления инструмента или заготовки. Конструкции шпиндельных узлов металлорежущих станков чрезвычайно многообразны. Шпиндельные узлы выполняют двухопорными и трехопорными. Поскольку производство трех опорных шпиндельных узлов связано с существенными технологическими трудностями, значительное большинство шпиндельных узлов металлорежущих станков выполняют двух опорными. Только в тяжелых станках применяются трех опорные шпиндельные узлы.
Шпиндельные узлы с тремя радиально-упорными подшипниками в передней опоре
Эта опора компонируется по схеме триплекс-тандем-О и воспринимает осевую нагрузку обоих направлений. Шпиндельные узлы различаются конструкцией задней опоры.
Рис. 11.1.1. Шпиндельный узел с шариковыми радиально-упорными подшипниками, установленные в передней опоре по схеме триплекс
Шпиндельный узел, в задней опоре которого находится роликовый двухрядный радиальный подшипник с короткими цилиндрическими роликами (рис.11.1.1,а), имеет параметр быстроходности
Если в задней опоре установлен роликовый однорядный подшипник с цилиндрическими роликами, то она вследствие меньших потерь на трение нагревается меньше, чем опора шпинделя по схеме (а).
Если задняя опора представляет собой комплект двух шариковых радиально-упорных подшипников, установленных по схеме дуплекс-О (рис.11.1.1,б), то шпиндель имеет повышенную жесткость и параметр быстроходности .
Шпиндельные узлы с роликовыми радиально-упорными подшипниками в передней опоре
а)
Рис.11.1.2. Шпиндельные узлы с роликовыми радиально-упорными подшипниками
Шпиндельные узлы с роликовыми однорядными подшипниками в передней и задней опорах (рис.11.1.2, а) имеют параметр быстроходности Применяются в легких и средних токарных станках.
Если в передней опоре установлен роликовый однорядный подшипник, а в задней - роликовый подшипник с широким наружным кольцом (рис.11.1.2,б), то параметр быстроходности снижается: . Применяется также в легких и средних токарных станках.
Применение в передней опоре роликового двухрядного конического подшипника, а в задней - роликового подшипника с широким наружным кольцом (рис.11.1.2,в) сопровождается снижением быстроходности до и существенным повышением жесткости шпиндельного узла. Применяются данные конструкции в средних и тяжелых токарных станках.
11.2 Патентный поиск
1. SU - 1830330.
Шпиндельный узел металлорежущего станка с автоматической сменой инструмента.
Изобретение относится к станкостроению, в частности, к металлорежущим станкам с автоматической сменой инструмента. Целью изобретения является - повышение производительности за счет сокращения цикла смены инструмента и повышения надежности.
Новизна изобретения состоит в том, что на концевой цилиндрической части оправки выполнено гнездовое отверстие, взаимодействующее с фиксирующим элементом, который удерживает оправку в шпинделе при разжатых захватах механизма зажима, это позволяет совместить операции цикла смены инструмента: захват оправки с её разжимом и отвод механической руки из под шпинделя с зажимом оправки.
2. RU - 112656.
Шпиндельный узел металлообрабатывающего станка.
Данная полезная модель нацелена на создание дополнительного охлаждения передних подшипниковых опор. Дополнительное охлаждение реализуется путем применения специальных конструкций шпиндельного узла, использование хладагента, создания дополнительных каналов для СОЖ.
Результат, на который направленна данная полезная модель, заключается в повышении ресурса работы узлы в целом, за счет обеспечения более эффективного охлаждения передних подшипниковых опор.
Новизна патента состоит во внесении в конструкцию шпиндельного узла дополнительной охлаждающей полости в зоне расположения передних подшипниковых опор.
3. SU - 1553304.
Шпиндельный узел многоцелевого станка.
Целью изобретения является повышение надежности работы шпиндельного узла. Шпиндельный узел многоцелевого станка, содержащий размещенные в корпусе шпиндель и концентрично с последним кольцевой гидроцилиндр отжима инструмента, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, гидроцилиндр установлен подвижно в осевом направлении, при этом узел снабжен пружинами, размещенными между корпусом и торцом гидроцилиндра.
4. 944861
Шпиндель многоцелевого станка.
Целью изобретения является повышение точности и производительности обработки. Новизна патента состоит в том, что радиальные и упорные опоры выполнены гидростатическими, а для питания упорного подшипника в его распорной втулке в зоне питающего канала корпуса выполнена наружная проточка с перекрытием по длине на величину возможного установочного осевого хода упорного подшипника, сообщенная с внутренней проточкой, выполненной с примыкающими к ней перемычками. Кроме того, резьбовая втулка снабжена лимбом и устройством для ее установочного поворота относительно корпуса, а в каждом кольце упорного подшипника выполнено по три глухих продольных паза с помещенными в них обработанными упорами, установленными в корпусе.
5. RU 2041772 - Шпиндельная бабка
Шпиндельная бабка содержит корпус, шпиндельное устройство, включающее шпиндель, гильзу, механизм зажима инструмента, гидроцилиндр отжима инструмента, а также двигатель.
Новым в устройстве является то, что электродвигатель расположен соосно с гидроцилиндром отжима инструмента и соединен со шпинделем напрямую через промежуточный вал, установленный с возможностью перемещения относительно верхнего конца вала, являющегося одновременно толкателем механизма отжима инструмента, при этом нижний конец вала-толкателя соединен с верхним концом шпинделя.
6. SU 539689 - Шпиндельный узел металлорежущего станка.
Целью изобретения является повышение осевой жесткости шпиндельного узла, а также упрощение монтажа узла.
Новизна состоит в том, что на наружной поверхности промежуточного кольца выполнен паз, а на внутренней поверхности корпуса-канавка со скошенным торцом. В полость образованную пазом и канавкой, установлены шарики, контактирующие друг с другом и с поверхностями паза и канавки и смещенные относительно друг друга по высоте причем один из шариков связан с встроенным в корпусе нажимным механизмом.
7. SU1271665 - Шпиндельный узел.
Шпиндельный узел, содержащий корпус, шпиндель, подшипники передней опоры со втулкой, установленной между внутренними кольцами и упругим элементом между наружными кольцами, предназначенными для создания усилия предварительного натяга, и крышку, отличающийся тем, что, с целью повышения жесткости и улучшения технологичности узла, наружные кольца обоих подшипников установлены в корпусе с возможностью контакта одного из них с внутренним торцом корпуса, а другого - с крышкой.
5. RU 2041772 - Шпиндельная бабка
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ (19) RU
(11) 2041772 (13) C1 (51) МПК 6 B23B47/00, B23Q3/12
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус: по данным на 18.11.2013 - прекратил действие
Пошлина:
(21), (22) Заявка: 92003132/08, 02.11.1992
(45) Опубликовано: 20.08.1995
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Авторское свидетельство СССР N 467808, кл. B 23Q 3/12, 1975. (71) Заявитель(и):
Самарское станкостроительное акционерное общество открытого типа "Солитон"
(72) Автор(ы):
Липовский Б.Ш.
(73) Патентообладатель(и):
Самарское станкостроительное акционерное общество открытого типа "Солитон"
(54) ШПИНДЕЛЬНАЯ БАБКА
(57) Реферат:
Изобретение относится к машиностроению и предназначено для использования в металлорежущих станках, особенно в станках высокой точности, например в координатно-расточных или сверлильно-фрезерно-расточных. Шпиндельная бабка содержит корпус, шпиндельное устройство, включающее шпиндель, гильзу, механизм зажима инструмента, гидроцилиндр отжима инструмента, а также двигатель. Новым в устройстве является то, что электродвигатель расположен соосно с гидроцилиндром отжима инструмента и соединен со шпинделем напрямую через промежуточный вал, установленный с возможностью перемещения относительно верхнего конца вала, являющегося одновременно толкателем механизма отжима инструмента, при этом нижний конец вала-толкателя соединен с верхним концом шпинделя. 1 ил.
Изобретение относится к машиностроению и предназначено для использования в металлорежущих станках, особенно в станках высокой точности, например в координатно-расточных или сверлильно- фрезерно-расточных.
Известны и применяются шпиндельные бабки, в которых шпиндель и электропривод располагаются на разных осях. Вращение при этом от электропривода к шпинделю передается посредством коробки скоростей, которая также смещена от оси шпинделя. Механизм отжима инструмента располагается или на одной оси со шпинделем или смещен.
Известные конструкции шпиндельных бабок имеют длинную кинематическую цепь от электропривода до шпинделя, что является причиной возникновения вибрации, шума при работе шпинделя. Причем с повышением числа оборотов шпинделя, вибрации и шум возрастают. Вибрации шпинделя значительно снижают геометрическую точность обрабатываемых деталей, что совершенно недопустимо для особо высокоточных станков, которыми являются координатно-расточные станки.
Устройство работает следующим образом.
При необходимости освобождения хвостовика 23 инструмента из шпинделя 14 необходимо остановить шпиндель и механизм зажима инструмента 17 привести в положение "Отжато". В тот момент, когда шпиндель 14 перестал вращаться, поршень 12 начинает смещаться вниз под действием давления масла, поступающего в полость А гидроцилиндра 13. При этом поршень 12 внутренним торцом нажимает на торец бурта 11 толкателя 8 и смещает его вниз. Толкатель 8 торцом поверхности 10 нажимает на торец тяги 16, смещая ее вниз, сжимая пакет тарельчатых пружин 19 и толкая цангу 18, которая, разжимаясь, освобождает хвостовик 23 инструмента. После смены инструмента давление в полости А сбрасывается, а масло подается в полость Б, создавая в нем давление и перемещая поршень 12 вверх до упора наружного торца поршня 12 в крышку 15 гидроцилиндра 13. Пакет тарельчатых пружин 19 разжимается, перемещая тягу 16 вверх вместе с цангой 18, которая зажимает грибок инструмента в шпинделе 14. При перемещении тяги 16 вверх она сдвигает вдоль оси толкатель 8 до упора верхним его торцом в торец отверстия промежуточного вала 5, который смещаться в осевом направлении не может, так как зафиксирован в подшипниках 6, а они в корпусе. В этом положении восстанавливается гарантированный зазор между внутренней торцовой поверхностью поршня 12 и торцовой поверхностью бурта 11 толкателя 8.
Таким образом толкатель 8 в устройстве шпиндельная бабка выполняет две функции: передает вращение от электропривода 2 на шпиндель 14 через промежуточный вал 5; в момент, когда шпиндель 14 не вращается, смещает в осевом направлении тягу 16 механизма зажима инструмента.
Формула изобретения
ШПИНДЕЛЬНАЯ БАБКА, содержащая электропривод и корпус, в котором размещены шпиндельный узел, гидроцилиндр отжима инструмента, расположенный соосно с шпинделем, и механизм зажима инструмента с толкателем, отличающаяся тем, что шпиндельная бабка снабжена промежуточным валом, установленным в корпусе, причем электропривод напрямую соединен с промежуточным валом и расположен на одной оси с гидроцилиндром отжима инструмента и шпинделем, при этом толкатель механизма зажима инструмента выполен в виде установленного с возможностью осевого перемещения вала, соединенного с промежуточным валом и шпинделем.
РИСУНКИ
6 .SU 539689 Шпиндельный узел металлорежущего станка.
SU1271665 Шпиндельный узел
12. Охрана труда и техника безопасности
Охрана труда и техника безопасности
Основные правила безопасной эксплуатации металлообрабатывающих станков для рабочих всех профессий заключаются в следующем.
Общие требования перед началом работы.
1. Проверить, хорошо ли убрано рабочее место, и при наличии неполадок в работе станка в течение предыдущей смены ознакомиться с ними и с принятыми мерами по их устранению.
2. Принести в порядок рабочую одежду. Застегнуть обшлага рукавов, убрать волосы под головной убор.
3. Проверить состояние решетки под ногами, ее устойчивость па полу.
4. Проверить состояние ручного инструмента: ручки напильников и шабера должны иметь металлические кольца, предохраняющие их от раскалывания; гаечные ключи должны быть исправными, и при закреплении болтов (гаек) размер их зева должен соответствовать размеру гоповки болта (гайки); не допускается применение прокладок и их удлинение с помощью труб.
5. Привести в порядок рабочее место: убрать все лишнее, подготовить и аккуратно разложить необходимые инструменты и приспособления так, чтобы было удобно и безопасно пользоваться ими (то, что надо брать левой рукой, должно находиться слева, а то, что правой, - справа); уложить заготовки в предназначенную для них тару, а саму тару разместить так, чтобы было удобно брать заготовки и укладывать обработанные детали без лишних движений рук и корпуса.
6. При наличии местных грузоподъемных устройств проверить их состояние. Приспособления массой более 16 кг устанавливать на станок только с помощью этих устройств.
7. Проверить состояние станка: убедиться в надежности крепления стационарных ограждений, в исправности электропроводки, заземляющих (зануляющих) проводов, рукояток и маховичков управления станком. Разместить шланги, проводящие СОЖ, электрические провода и другие коммуникации, так, чтобы была исключена возможность их соприкосновения с движущимися частями станка или вращающимся инструментом.
8. Подключить станок к электросети, включить местное освещение и отрегулировать положение светильника так, чтобы рабочая зона была хорошо освещена и свет не слепил глаза.
9. На холостом ходу проверить исправность кнопок "Пуск" и "Стоп", действие и фиксацию рычагов и ручек включения режимов работы станка, системы принудительного смазывания, а также системы охлаждения. Далее произвести или проверить наладку станка в соответствии с технологической документацией.
10. Подготовить средства индивидуальной защиты и проверить их исправность. Для предупреждения кожных заболеваний при необходимости воспользоваться средствами дерматологической защиты.
11. О всех обнаруженных недостатках, не приступая к работе( сообщить мастеру.
Общие требования во время работы.
12. Масса и габаритные размеры обрабатываемых заготовок должны соответствовать паспортным данным станка.
13. При обработке заготовок массой более 16 кг устанавливать и снимать с помощью грузоподъемных устройств, причем не допускать превышения нагрузки, установленной для них. Для перемещения применять специальные строповочно-захватные приспособления. Освобождать обработанную деталь от них только после надежной укладки, а при установке-только после надежного закрепления на станке.
14. При необходимости пользоваться средствами индивидуальной защиты. Запрещается работать в рукавицах и перчатках, а также с забинтованными пальцами без резиновых напальчников, на станках с вращающимися обрабатываемыми заготовками или инструментами.
15. Перед каждым включением станка убедиться, что его пуск ни для кого не опасен; постоянно следить за надежностью крепления станочного приспособления, обрабатываемой заготовки, а также режущего инструмента.
16. При работе станка не переключать рукоятку режимов работы, измерений, регулировки и чистки. Не отвлекаться от наблюдения за ходом обработки самому и не отвлекать других.
17. Если в процессе обработки образуется отлетающая стружка, установить переносные экраны для защиты окружающих и при отсутствии на станке специальных защитных устройств надеть защитные очки или предохранительный щиток из прозрачного материала. Следить за своевременным удалением стружки как со станка, так и с рабочего места, остерегаться наматывания стружки на заготовку или инструмент, не удалять стружку руками, а пользоваться для этого специальными устройствами; запрещается с этой целью обдувать сжатым воздухом обрабатываемую заготовку и части станка.
18. Правильно укладывать обработанные детали, не загромождать подходы к станку, периодически убирать стружку и следить за тем, чтобы пол не был залит охлаждающей жидкостью и маслом, обращая особое внимание на недопустимость попадания их на решетку под ноги.
19. При использовании для привода станочных приспособлений сжатого воздуха следить за тем, чтобы отработанный воздух отводился в сторону от станочника.
20. Постоянно осуществлять контроль за устойчивостью отдельных деталей или штабелей деталей на местах складирования, а при размещении деталей в таре обеспечивать устойчивое положение их, а также самой тары. Высота штабелей не должна превышать для мелких деталей 0,5 м, для средних - 1 м, для крупных - 1,5 м.
21. Обязательно выключать станок при уходе далее на короткое время, при перерывах в подаче электроэнергии или сжатого воздуха, при измерении обрабатываемой детали, а также при регулировке, уборке и смазывании станка.
22. При появлении запаха горящей электроизрляции или ощущения действия электрического тока при соприкосновении с металлическими частями станка немедленно остановить станок и вызвать мастера. Не открывать дверцы электрошкафов и не производить какую-либо регулировку электроаппаратуры.
Общие требования по окончании работы.
23. Выключить станок и привести в порядок рабочее место. Разложить режущий, вспомогательный и измерительный инструмент по местам хранения, предварительно протерев его.
24. Стружку смести в поддон или на совок щеткой; труднодоступные места очистить кистью или деревянной заостренной палочкой, обернутой ветошью. Во избежание несчастного случая И попадания стружки в механизмы запрещается для чистки станка использовать сжатый воздух.
25. Проверить качество уборки станка, выключить местное освещение и отключить станок от электросети.
26. О всех неполадках в работе станка, если они имели место на протяжении смены, сообщить сменщику или мастеру.
27. Осуществить санитарно-гигиенические мероприятия.
Требования охраны труда к конструкции станка.
Станок имеет модульную структуру компоновки, все элементы сборного крепления имеют удобный наружный доступ и процесс ремонта станка значительно упрощаются. Основные узлы станка находятся за ограждением рабочей зоны, и при их обслуживании процесс обработки не будет создавать опасностей. Наиболее вступающие при работе за габарит станины внешние торцы сборочных единиц, способные травмировать ударом(перемещающиеся со скоростями более 150 мм/с),окрашиваются чередующимися под углом 45? полосами желтого и черного цвета. Станина не имеет сильно выступающих частей, и все угловые грани имеют линейные радиусы скругления.
С наружной стороны кабины наносится предупреждающий знак опасности по ГОСТ 12.4.026-86 и устанавливается табличка по ГОСТ 12.4.026-86 с надписью «При включенном станке не открывать!». Дверцы имеют блокировку, автоматически отключающую станок при их открытии. На станке установлено устройство местного освещения зоны обработки с безопасным напряжением 24В и предусмотрена возможность его надежной установки и фиксации.
Кроме указанного, каждый станочник обязан:
- работать только на том станке, к эксплуатации которого он допущен, и выполнять ту работу, которая поручена ему администрацией цеха;
- без разрешения мастера не допускать к работе на станке других лиц;
- заметив нарушение правил по охране труда со стороны других станочников, предупредить их и потребовать соблюдения требований безопасности;
- в обязательном порядке требовать от администрации цеха проведения внепланового инструктажа при переводе на эксплуатацию станка другой модели или при привлечении к разовым работам, не входящим в круг обязанностей станочника;
- о всяком несчастном случае немедленно ставить в известность мастера и обращаться в медицинский пункт;
- уметь оказывать первую помощь пострадавшему, применять первичные средства пожаротушения и проводить работы по устранению последствий аварийных ситуаций или пожара.
ЛИТЕРАТУРА
1. Багров, Б.М. Многоцелевые станки [Текст]: учебное пособие / Б.М. Багров, А.М. Козлов. - Липецк: ЛГТУ, 2004. - 193 с.
2. Глубокий, В.И. Конструирование и расчет станков. Проектирование главных приводов: методическое пособие для практических занятий студентов машиностроительных специальностей / В.И. Глубокий, В.И. Туромша. - Минск: БНТУ, 2013. - 120 с.
3. Глубокий, В.И. Заточные станки: методическое пособие по дисциплине «Оборудование инструментального производства» для студентов машиностроительных специальностей / В.И. Глубокий, В.И. Туромша. - Минск: БНТУ, 2010. - 72 с.
4. Глубокий, В.И. Металлорежущие станки и промышленные роботы: Приводы станков с ЧПУ и агрегатных станков / В.И. Глубокий. - Минск: БПИ, 1986. - 48 с.
5. Глубокий, В.И. Расчет главных приводов станков с ЧПУ: методическое пособие по дисциплине «Конструирование и расчет станков» для студентов машиностроительных специальностей / В.И. Глубокий, В.И. Туромша. - Минск: БНТУ, 2010. - 176 с.
6. Кочергин, А.И. Конструирование и расчет металлорежущих станков и станочных комплексов / А.И. Кочергин. - Минск: Вышэйшая школа, 1991. - 382 с.
7. Металлорежущие станки: Учебник для машиностроительных ВТУЗов / Под ред. В.Э. Пуша. - М.: Машиностроение, 1985. - 256 с., ил.
8. Металлорежущие станки (альбом общих видов, кинематических схем и узлов) / А.М. Кучер, М.М. Киватицкий, А.А. Покровский. - М.: Машиностроение, 1972. - 308 с.; ил.
9. Металлорежущие станки и автоматы / под ред. А.С. Проникова. - М.: Машиностроение, 1981. - 479 с.
10. Охрана труда в машиностроении / под ред. С.В. Белова, Е.Я. Юдина. - М.: Машиностроение, 1983. - 432 с.
11. Станочное оборудование автоматизированного производства: в 2т. / под ред. В.В. Бушуева. - М.: Станкин, 1994. - Т.1. - 580 с.; Т.2. - 656 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Разработка кинематики привода подач и привода главного движения токарно-винторезного станка. Определение назначения станка, расчет технических характеристик. Расчет пары зубчатых колес. Разработка кинематики коробки подач, редуктора и шпиндельного узла.
курсовая работа [970,1 K], добавлен 05.11.2012Назначение и технические характеристики горизонтально-фрезерного станка. Построение графика частот вращения. Выбор двигателя и силовой расчет привода. Определение чисел зубьев зубчатых колес и крутящих моментов на валах. Описание системы смазки узла.
курсовая работа [145,1 K], добавлен 14.07.2012Устройство и работа вертикально–сверлильного станка. Проектирование привода со ступенчатым регулированием. Построение диаграммы чисел вращения шпинделя. Расчет чисел зубьев передач привода. Анализ структурных сеток. Расчет бесступенчатого привода.
курсовая работа [911,9 K], добавлен 28.05.2013Определение общего числа возможных вариантов для привода главного движения металлорежущего станка. Разработка кинематической схемы для основного графика частот вращения шпиндельного узла. Определение числа зубьев всех зубчатых колес и диаметров шкивов.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 30.09.2013Разработка привода главного движения радиально-сверлильного станка со ступенчатым изменением частоты вращения шпинделя. Расчет мощности привода и крутящих моментов, предварительных диаметров валов и зубчатых колес. Система смазки шпиндельного узла.
курсовая работа [800,9 K], добавлен 07.04.2012Определение технических характеристик металлорежущего станка. Определение основных кинематических параметров. Определение чисел зубьев зубчатых колес и диаметров шкивов привода. Проектировочный расчет валов, зубчатых передач и шпоночных соединений.
курсовая работа [3,0 M], добавлен 14.09.2012Выбор режимов резания на токарных станках. Эффективная мощность привода станка. Выбор типа и кинематической схемы механизма главного движения. Расчет коробки скоростей, основных конструктивных параметров деталей привода. Определение чисел зубьев шестерен.
курсовая работа [874,8 K], добавлен 20.02.2013Назначение горизонтально-расточного станка 2А620Ф2-1-2, анализ конструкции привода главного движения. Определение частот вращения шпинделя. Построение структурной схемы привода со ступенчатым изменением частоты вращения. Расчет коробки скоростей.
курсовая работа [917,2 K], добавлен 17.01.2013Назначение и типы фрезерных станков. Движения в вертикально-фрезерном станке. Предельные частоты вращения шпинделя. Эффективная мощность станка. Состояние поверхности заготовки. Построение структурной сетки и графика частот вращения. Расчет чисел зубьев.
курсовая работа [141,0 K], добавлен 25.03.2012Обоснование технической характеристики станка. Число ступеней привода. Определение ряда частот вращения шпинделя. Составление вариантов структурных формул привода. Прочностной расчет привода главного движения. Выбор электрических муфт и подшипников.
курсовая работа [390,5 K], добавлен 16.12.2015