Привод подачи сверлильно-фрезерно-расточного станка

Расчет привода подачи сверлильно-фрезерно-расточного станка 2204ВМФ4 с передачей "винт-гайка" для фрезерования канавки. Определение его технических характеристик и качественных показателей. Разработка карты обработки. Построение нагрузочных диаграмм.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 18.01.2015
Размер файла 523,8 K

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.

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

На производстве ради увеличения производительности, точности и чистоты обработки деталей применяются механизмы с числовым программным управлением, таким, например, является станок 2204ВМФ4.

Вращение шпинделю в таком станке передается от электродвигателя посредством коробки скоростей. Частоту вращения шпинделя изменяют путем регулирования частоты вращения электродвигателя и с помощью коробки скоростей. Направление вращения шпинделя изменяют реверсированием электродвигателя. Приводами перемещений шпиндельной бабки по оси Y, стойки по оси Z и стола по оси X служат высокомоментные электродвигатели, соединенные муфтами с шариковыми винтами.

Основным видом тягового устройства станков с ЧПУ является передача винт-гайка качения или шарико-винтовая передача. Эта передача используется в приводах подачи и позиционирования столов, суппортов и других подвижных узлов станков. Широкое применение передачи обусловлено высоким КПД, связанным с низкими потерями на трение, незначительным влиянием частоты вращения винта на силу трения, отсутствием осевого зазора и достаточно высокой жесткостью.

Задание движения подачи осуществляется с помощью программы блока ЧПУ. Для написания программы ЧПУ необходимо знать технические характеристики подачи, такие как максимальное ускорение стола с заготовкой, максимальная скорость подачи и быстрого хода, максимальная сила подачи стола и соответствующая ее глубина и скорость резания, которые зависят от настроек системы автоматического регулирования (САУ) подачи стола и выбранных электродвигателя, комплектного электропривода и винта. Эти характеристики при расчете привода подачи должны быть не хуже требуемых в техническом задании.

1. Техническое задание

В данном курсовом проекте требуется рассчитать привод подачи сверлильно-фрезерно-расточного станка 2204ВМФ4 с передачей «винт-гайка» для фрезерования канавки, определить его технические характеристики и качественные показатели. Материал обрабатываемого изделия - медь. Направление подачи - поперечная. Основные параметры станка выбираются по исходным данным.

привод станок фрезерование

2. Анализ технического задания

Произвести расчет электропривода многооперационного станка с ЧПУ. Схема фрезерного станка приведена на рисунке 1.

Размещено на http://www.allbest.ru

Рисунок 1 - Схема фрезерного станка

Параметры станка приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Параметры станка

Параметр

Значение

Модель станка

Направление подачи

Вид обработки

Материал детали

2204ВМФ4

Поперечная

Фрезерование канавки

Медь

Размеры рабочей поверхности стола, мм

Наибольшая масса обрабатываемого изделия, кг

Наибольшее перемещение стола:

продольное, мм

поперечное, мм

шпиндельной бабки (вертикальное), мм

Расстояние от оси шпинделя до рабочей поверхности стола, мм

Расстояние от торца шпинделя до центра стола или до рабочей поверхности, мм

Частота вращения шпинделя, об/мин

Рабочие подачи, мм/мин

Наибольшая сила подачи стола, кН

Скорость быстрого перемещения, мм/мин

Мощность электродвигателя привода главного движения, кВт

500400

300

500

500

500

70 - 150

240 - 740

32 - 2000

2,5 - 2500

10

10000

6,3

Масса, кг

7000

3. Расчет режима резания

Для качественного построения нагрузочных диаграмм необходимо рассчитать скорости и силы, возникающие при работе станка.

Скорость резания - окружная скорость фрезы, м/мин,

, (1)

где Сv, q, m, x, y, u, p - коэффициент и показатели степени по [1];

Т - период стойкости фрезы по [1], мин;

sz - подача на один зуб по [1],мм;

Кv - общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания,

, (2)

гдеКМv - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала по [1];

КПv - коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки по [1];

КИv - коэффициент, учитывающий материал инструмента по [1],

, (3)

.

Частота вращения фрезы об/мин,

, (4)

.

Сила резания. Главная составляющая силы резания при фрезеровании - окружная сила Pz, Н

, (5)

гдеСр, x, y, n, q, w - коэффициент и показатели степени по [1];

КМр - поправочный коэффициент на качество обрабатываемого материала по [1],

.

Крутящий момент на шпинделе, Н·м,

, (6)

.

Мощность резания (эффективная), кВт,

, (7)

.

Сила подачи по [1], Н,

, (8)

.

Скорость подачи при фрезеровании, м/мин,

, (9)

.

Сила натяга, действующая в шарико-винтовой паре, Н,

, (10)

.

Сила трения в шарико-винтовой паре - сила трения-качения, Н,

, (11)

.

Ограничение по усилию выполняется при условии:

P0Pmax,

где Pmax - наибольшая сила подачи стола, кН.

8,354 кН 10 кН.

Ограничение по мощности выполняется при условии:

NNгл, ,

где Nгл - мощность электродвигателя привода главного движения, кВт.

6,12 кН 6,3 кН.

4. Разработка карты обработки

Для фрезерования канавки выберем дисковую пазовую фрезу по [1], ГОСТ 3964-69, приведенную на рисунке 2, параметры которой приведены в таблице 2.

Рисунок 2 - Дисковая пазовая фреза по ГОСТ 3964-69

Таблица 2 - Параметры фрезы

Параметр

Значение

Диаметр D, мм

Внутренний диаметр d, мм

Ширина фрезы В, мм

Число зубьев Z

80

27

12

18

Максимальная глубина фрезеруемой канавки t, мм,

, (1)

.

Примем глубину фрезеруемой канавки t равной 20 мм.

Схема взаимных расположений фрезы и заготовки приведена на рисунке 3. Примем, что при фрезеровании получается торцевой паз.

Исходя из таблицы 1 и параметров выбранной фрезы, следует составить карту обработки, приведенную на рисунке 5.

Рисунок 3 - Схема взаимных расположений фрезы и заготовки

Рисунок 4 - Участок врезания фрезы

Рисунок 5 - Карта обработки

5. Построение нагрузочных диаграмм

Найдем среднеквадратичную силу для оценки нагрева двигателя в дальнейшем.

Расчет сил на каждом участке.

1 участок (0-1) - разгон до скорости быстрого хода;

2 участок (1-2) - движение на скорости быстрого хода;

3 участок (2-3) - торможение со скорости быстрого хода;

4 участок (3-4) - разгон до рабочего хода;

5 участок (4-5) - движение на скорости рабочего хода;

6 участок (5-6) - движение фрезы на скорости рабочего хода до полного врезания;

7 участок (6-7) - движение фрезы на скорости рабочего хода на полном врезании;

8 участок (7-8) - движение фрезы на скорости рабочего хода до полного выхода из детали;

9 участок (8-9) - движение на скорости рабочего хода;

10 участок (9-10) - торможение со скорости рабочего хода;

11 участок (10-11) - разгон до скорости быстрого хода;

12 участок (11-12) - движение на скорости быстрого хода;

13 участок (12-13) - торможение со скорости быстрого хода;

Рисунок 6 - Диаграмма скоростей и сил

Наибольшая сила подачи стола

Fmax = 10000 Н.

Сила трения в шарико-винтовой паре

зшвп = 0,95.

Н.

Масса системы стол-деталь

Mст = M · 0,1 + md ,

где md - наибольшая масса обрабатываемого изделия, равная 300 кг.

Mст = 7,000 · 0,1 + 300 = 1000 кг.

Назначаем путь, на котором будет разгоняться стол

Sp = 1 мм.

Время разгона на пути Sp до скорости быстрого хода

При этом стол будет двигаться с ускорением

мм/с2.

Ускорение

м/с2.

Сила, необходимая для ускорения

Fd = 2· Mст = 2 · 1,389 · 1000 = 2,77 · 103 Н.

Время торможения со скорости быстрого хода

tt = tp = 0,012 с.

Путь, проходимый фрезой до полного врезания

Sвх = 35 мм.

Путь, проходимый фрезой до полного выхода из детали

Sвых = 35 мм.

Путь, проходимый фрезой на полном врезании

Srabmax = 500 - 14 - 70 = 416 мм.

Коэффициенты трения для элементов сталь-сталь, стол и направляющие

k = 0,03.

Сила тяжести стола

Pt = Mст · 9,81 = 1000 · 9,81 = 9,81 · 103 Н.

Сила, оказывающая давление на стол во время резания

Prez = Pv + Pt = 7661 + 9,81 · 103 = 1,173 · 104 Н.

Сила трения при подводе стола и при резании

Ftr0 = k · Pt + 0,03 · 9,81 · 103 + 500 = 794,3 Н.

Ftr1 = k · Prez + 0,03 · 1,173 · 104 + 500 = 851,7 Н.

Межоперационное время принимаем равным 60 с

tmo = 60 c.

Сила, действующая на стол во время фрезеровки

Pg = Ph + Ftr0 = 9,1 · 103 + 794,3 = 1,004 · 104 Н.

Pd = Fd + Ftr1 = 2,77 · 103 + 851,7 = 2,85 · 104 Н.

Таблица 5.1 - Таблица сил на каждом участке

№ участка

Сила на каждом участке F, Н

Время на каждом участке t, с

формула

значение

формула

значение

1 (0-1)

F0-1 = -(Fd + Ftr0)

-2,84 · 104

t0-1 = tp

0,012

2 (1-2)

F1-2 = -Ftr0

-794,3

t1-2 =

1,48

3 (2-3)

F2-3 = Fd - Ftr0

2,69 · 104

t2-3 = tt

0,012

4 (3-4)

F3-4 = Fd + Ftr0

2,857 · 104

t3-4 = tr

1,691·10-3

5 (4-5)

F4-5 = Ftr0

794,3

t4-5 =

0,22

7 (6-7)

F6-7 = Ph + Ftr1

6,69 · 104

t6-7 =

6,27

6 (5-6)

F6-7 =

2,69 · 104

t5-6 =

0,012

8 (7-8)

F8-9 =

1,004 · 104

t7-8 =

74,5

9 (8-9)

F8-9 = Ftr0

794,3

t8-9 =

0,804

10 (9-10)

F9-10 = -Fd + Ftr0

-2,698 · 104

T9-10 = tr

0,012

11 (10-11)

F10-11 = -Fd - Ftr0

-2,857 · 104

t10-11 = tр

0,012

12 (11-12)

F11-12 = - Ftr0

-794,3

t11-12 =

1,48

13 (12-13)

F12-13 = Fd - Ftr0

2,698 · 104

t12-13 = tt

0,012

Время цикла равно

tц = t0-1 + t1-2 + t2-3 + t3-4 + t4-5 + t5-6 + t6-7 + t7-8 + t8-9 + t9-10 + t10-11 + t11-12 + t12-13 + tmo

tц = 0,012 + 1,188 + 0,012 + 1,691·10-3 + 0,128 + 10,733 + 1,959 + 1,959 + 2,044 + + 1,691·10-3 + 0,012 + 1,188 + 0,012 + 60 = 151, с.

Рисунок 7 - Механическая характеристика

6. Расчет механической части электропривода

Необходима динамическая грузоподъемность винта, удовлетворяющая наибольшей силе подачи стола. При этом винт должен выдерживать максимальную нагрузку. По этим условиям предварительно выбираем винт диаметром d0 = 20 мм и винт диаметром d0 = 16 мм.

Далее выбирается шаг винта, который определяет передаточное отношение i «винт-гайка». Сравним расчеты при шаге винта ф1 = 4 мм и ф2 = 6 мм.

Частота вращения, соответствующая скорости быстрого хода

об/мин.

об/мин.

Угловая скорость рассчитывается по формуле

рад/с.

рад/с.

Передаточное отношение винт-гайки

рад/м.

рад/м.

Момент двигателя определяется

КПД системы определяется как:

з? = зШВП •( зпод М )N = 0,9•(0,99)4 = 0,86

Н·м.

Н·м.

Найдем момент инерции винта

,

где mv - масса винта, кг.

,

где Lv - длина винта, принимается 1,5 от длины перемещения стола.

Lv = 1,5 · 400 = 750 мм.

сст = 7250 кг/м3.

кг.

кг.

кг/м2.

кг/м2.

Скорость двигателя подачи при скорости быстрого хода

об/мин.

об/мин.

Скорость двигателя подачи при рабочей скорости

об/мин.

об/мин.

Скорость двигателя подачи при 2500 мм/мин

об/мин.

об/мин.

7. Выбор электродвигателя, комплектного электропривода

Момент номинальный

Н·м.

Н·м.

Двигатель 2ДВУП5М, его характеристики:

- момент номинальный, Mnom1 = 4,7 Н·м;

- максимальная частота вращения, Nmax = 3000 об/мин;

- момент инерции, Jd = 5,2 · 10-4 кг/м2;

- масса, mdvig = 7 кг.

Двигатель 2ДВУ115L, его характеристики:

- момент номинальный, Mnom1 = 7 Н·м;

- максимальная частота вращения, Nmax = 3000 об/мин;

- момент инерции, Jd = 7,3 · 10-4 кг/м2;

- масса, mdvig = 9 кг.

Момент трения двигателя (10% от момента двигателя максимального)

Mtr1 = 0,1 · Mnom1 = 0,1 · 4,7 = 0,47 Н·м.

Mtr2 = 0,1 · Mnom2 = 0,1 · 7 = 0,7 Н·м.

Масса винта, приведенная к массе стола

кг.

кг.

Момент трения двигателя и подшипников

Н.

Н.

Момент инерции двигателя

Jdvig1 = 5,2 · 10-4 кг/м2.

Н.

Jdvig2 = 7,3 · 10-4 кг/м2.

Н.

Масса двигателя и винта, приведенные к столу

Mvd1 = Mdvig1 + 1283 + 1708 = 2991 кг.

Mvd2 = Mdvig2 + 798,7 + 109 = 907,7 кг.

об/мин.

Определение силы подачи для двух двигателей

Fф3 = Mnom1 · i1 = 4,7 · 1571 = 7383 Н.

Fф6 = Mnom2 · i2 = 7 · 1046 = 7322 Н.

Угловая скорость двигателей

Определение подачи двигателей при различных передаточных отношениях

мм/мин.

мм/мин.

Окончательно принимаем двигатель 2ДВУ115L.

Данный двигатель является вентильным двигателем с постоянными магнитами, управляемый только по якорю.

Суммарный момент двигателя с учетом момента трения и момента холостого хода в винте

Выбранный двигатель трехфазный вентильный с редкоземельными магнитами со 120-градусной коммутацией.

Максимальное напряжение преобразователя

В.

Минимальное напряжение преобразователя

В.

Напряжение номинальное

В.

Принимаем номинальное напряжение Unom=110 В.

КПД двигателя, в долях .

Ток номинальный,

А.

Сопротивление якоря,

Ом.

Ток короткого замыкания,

А.

Поток номинальный,

.

Заключение

В курсовом проекте был рассчитан привод подачи станка 2204ВМФ4 с передачей «винт-гайка» для фрезерования канавки, был выбран электродвигатель и комплектный привод, определены на модели его технические характеристики и качественные показатели.

Библиографический список

Онищенко, Г.Б. Электрический привод. - М.: Академия, 2008;

Москаленко, В.В. Электрический привод. - М.: Академия, 2007;

Копылов, И.П., Клоков Б.К. Справочник по электрическим машинам в 2 т. - М.: Энергоатомиздат, 1998;

Справочник по автоматизированному электроприводу - под ред. В.А., Елисеева и А.В., Шинянского/ М.: Энергоатомиздат, 1983.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Описание гидравлической схемы и расчетный проект гидропривода многоцелевого сверлильно-фрезерно-расточного станка с ЧПУ. Выбор элементов гидропривода: рабочая жидкость и давление. Подбор гидромотора, трубопроводов и гидроаппаратуры. КПД гидропривода.

    курсовая работа [254,4 K], добавлен 08.02.2011

  • Технические характеристики станка-аналога. Определение предельных диаметров сверла и рациональных режимов резания. Выбор материала и термообработки. Геометрический и силовой расчёт привода. Расчёт валов коробки скоростей. Зажимное устройство и его расчет.

    дипломная работа [3,1 M], добавлен 29.12.2013

  • Характеристика и назначение вертикально-фрезерных станков. Выбор предельных режимов резания и электродвигателя. Определение диапазона скорости вращения двигателя подач. Расчет динамических характеристик привода подач. Передача винт-гайка качения.

    курсовая работа [3,1 M], добавлен 22.09.2010

  • Кинематический расчет привода станка модели 16К20. Выбор и расчет предельных режимов резания, передачи винт-гайка качения. Силовой расчет привода станка, определение его расчетного КПД. Проверочный расчет подшипников, определение системы смазки.

    курсовая работа [1,7 M], добавлен 09.09.2010

  • Механизм резания фрезерно-обрезного станка Ц3Д-7Ф. Техническая характеристика станка Ц2Д-5АФ. Основные кинематические зависимости процесса попутного пиления и фрезерования. Мощность и силы резания при попутном пилении пилами. Передача винт-гайка качения.

    дипломная работа [1,3 M], добавлен 12.08.2017

  • Проектирование гидропривода токарного лобового станка с ЧПУ: разработка принципиальной схемы, построение циклограммы работы устройства, подбор необходимой аппаратуры. Формулы определения потерь давления в напорной линии и КПД на исследуемом участке.

    курсовая работа [213,3 K], добавлен 19.07.2011

  • Технологическое назначение станка, анализ схем обработки и методов формообразования поверхностей деталей. Функциональные подсистемы проектируемого модуля. Разработка кинематической схемы модуля. Расчёты и разработка конструкции модуля с применением ЭВМ.

    курсовая работа [2,1 M], добавлен 28.07.2010

  • Расчет и обоснование основных технических характеристик металлорежущих станков. Разработка кинематической схемы и динамический расчет привода главного движения. Определение основных параметров шпиндельного узла. Описание системы смазки и охлаждения.

    курсовая работа [856,7 K], добавлен 22.10.2012

  • Процесс торцевого фрезерования на вертикально-фрезерном станке, оптимальные значения подачи, скорости резания. Ограничения по кинематике станка, стойкости инструмента, мощности привода его главного движения. Целевая функция - производительность обработки.

    контрольная работа [134,0 K], добавлен 24.05.2012

  • Проектирование привода главного движения вертикально-фрезерного станка на основе базового станка модели 6Т12. Расчет технических характеристик станка, элементов автоматической коробки скоростей. Выбор конструкции шпинделя, расчет шпиндельного узла.

    курсовая работа [2,4 M], добавлен 22.04.2015

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.