Фрезированный станок 2а55

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1 Краткая  техническая характеристика основных  узлов радиально – сверлильного  станка модели 2А55

2 Проектирование  режимов работы радиально –  сверлильного станка модели 2А55

3 Требования  к электроприводу и автоматики  радиально – сверлильного станка  модели 2А55

4 Выбор рода  тока и напряжения

5 Режимы  работы двигателей радиально  – сверлильного станка модели 2А55

6 Назначение  стенда

7 Описание  работы принципиальной электрической  схемы радиально – сверлильного  станка модели 2А

8 Описание  работы схемы стенда

9 Расчет  и выбор электрических аппаратов

9.1 Расчет  и выбор магнитных пускателей

9.2 Расчет  и выбор светодиодов

9.3 Расчет  и выбор кнопок

9.4 Расчет  и выбор трансформатора

9.5 Расчет  и выбор промежуточных реле

9.6 Расчет  и выбор выпрямителя

10 Расчет  и выбор защитной аппаратуры

10.1 Расчет  и выбор автоматических выключателей

11 Расчет  и выбор проводов

12 Техника  безопасности при работе со  стендом

13 Экономическая  часть

13.1 Расчет  затрат на покупку и сборку  стенда

13.2 Определение  и планирование годового фонда  заработной платы

13.3 Расчет  труда работника за год

13.4 Расчет  материальных затрат

13.5 Смета  готового электрифицированного  стенда управления радиально  – сверлильным станком модели 2А55

Приложение – А. Спецификация выбранного оборудования

Заключение

Список использованных источников

ВВЕДЕНИЕ

В данном дипломном проекте мне было предложено рассмотрение схемы радиально – сверлильного станка модели 2А55. На прежде, чем вплотную заняться изучением данной модели станка, хотелось бы привести общие данные о металлорежущих станках, о их маркировке. Также будут перечислены все группы и подгруппы металлорежущих станков.

Металлорежущие станки, в зависимости от вида обработки детали, делят на девять групп:

1) Токарные;

2) Сверлильные  и расточные;

3) Шлифовальные, полировальные, доводочные, заточные;

4) Электрохимические  и электрофизические;

5) Зубо – и резьбо – обрабатывающие;

6) Фрезерные;

7) Строгальные, долбежные, протяжные;

8) Разрезные;

9) Разные.

Каждую группу делят девять типов, которые в свою очередь характеризуют назначение станков, их компоновку, степень автоматизации или вид применяемого инструмента.

Так как в данном дипломном проекте предусмотрена тема радиально – сверлильного станка модели 2А55, то не стоит приковывать внимание на остальных металлорежущих станках. С этого момента сосредоточим свое внимание на группе сверлильных и расточных станков.

Перечислим выше упомянутые девять типов сверлильных и расточных станков:

1) Настольно  и вертикально сверлильные

2) Одношпиндельные

3) Многошпиндельные

4) Координатно – расточные

5) Радиально  и координатно – сверлильные

6) Расточные

7) Отделочно – расточные

8) Горизонтально  – сверлильные

9) Разные  сверлильные

Обозначение модели станка состоит из сочетания трёх или четырех цифр и букв. Первая цифра означает номер группы, вторая – номер типа станка, а последние одна или две цифры – наиболее характерные технологические параметры станка. Например: 2Н125 означает вертикально – сверлильный станок с наибольшим условным диаметром сверления 25 мм.

Буква, стоящая после первой цифры, указывает на различное исполнение и модернизацию основной базовой модели станка.

Буква в конце цифровой части, означает модификацию базовой модели, класс точности или его особенности.

Классы точности станков обозначают:

1) Н –  нормальной;

2) П –  повышенной;

3) В –  высокой;

4) А –  особой точности;

5) С –  особо точные станки.

Принята следующая индексация моделей станков с программным управлением:

1) Ц –  с цикловым управлением;

2) Ф1 – с  цифровой индексацией положения, а также с предварительным  набором координат;

3) Ф2 – с  позиционной системой ЧПУ;

4) Ф3 – с  контурной системой ЧПУ;

5) Ф4 – с  комбинированной системой ЧПУ.

Например: 2Р135Ф2 – вертикально – сверлильный станок, с револьверной головкой, крестовым столом и с позиционной системой числового программного управления.

Станки также подразделяют на широкоуниверсальные, универсальные ( общего назначения ), специализированные и специальные.

Далее речь пойдет только о сверлильных станках. Будет рассказано о их специализации, назначении, какие операции на них могут выполняться, какие главные и вспомогательные движения у этого станка, и также будет затронута тема перспектива развития станков в будущем.

Сверлильные станки - многочисленная группа металлорежущих станков предназначенных для получения сквозных и глухих отверстий в сплошном материале, для чистовой обработки (зенкерования, развертывания) отверстий, образованных в заготовке каким-либо другим способом, для нарезания внутренних резьб, для зенкования торцовых поверхностей.

Применяя специальные инструменты и приспособления, на сверлильных станках можно растачивать отверстия, вырезать отверстия большого диаметра в листовом материале («трепанирование»), притирать точные отверстия и т. д.

Сверлильные станки используют в механических, сборочных, ремонтных и инструментальных цехах машиностроительных заводов.

На сверлильных станках обработка отверстий производится сверлами зенкерами, развертками, зенковками и другими инструментами, нарезание резьбы — метчиками.

В сверлильных станках главное движение и движение подачи сообщаются инструменту.

В сверлильных станках главное движение и движение подачи сообщаются инструменту.

К станкам общего назначения относятся вертикально – сверлильные и радиально – сверлильные станки. Существуют также горизонтально – расточные и координатно – расточные станки. Эти станки также относятся к группе сверлильных станков.

Горизонтально – расточные станки – это такие станки, на которых производят обработку внутренней цилиндрической поверхности корпусов электрических машин. Применяются в электромашиностроении.

Координатно – расточные станки – это такие станки, на которых можно производить сверление, разметку, а также всевозможные расточные работы и фрезерование торцевыми фрезами. Но всё же в большей степени применяются для обработки деталей с повышенной точностью ( в пределах 0,005 – 0,01 мм.) без предварительной разметки поверхности деталей и без применении кондуктора.

Сейчас мы опишем все то, из чего состоит радиально – сверлильный станок. Он состоит из восьми главных частей:

1) Фундаментная  плита;

2) Пустотелая  гильза;

3) Вертикальный  винт механизма перемещения;

4) Горизонтальный  рукав (траверс);

5) Шпиндельная  бабка (сверлильная головка);

6) Главный  электродвигатель;

7) Шпиндель;

8) Стол.

Заключительная часть введения заключается в более подробном описании работы станка. Будет соблюдена последовательность работы механизмов. Также будут описаны некоторые технические характеристики станка. Итак, описание работы станка:

Станок состоит из фундаментной плиты с установленной на ней неподвижной колонной, на которую надета пустотелая гильза. Гильза может повертываться вокруг колонны на 360 . На гильзу надет горизонтальный рукав (траверс), который можно опускать и поднимать вдоль колонны с помощью вертикального винта механизма перемещения. Закрепление гильзы с рукавом на колонне (зажим колонны) производится разрезным концом, которое стягивается посредством дифференциального винта, вращаемого вручную или отдельным электродвигателем.

По горизонтальным направляющим рукава может перемещаться в радиальном направлении шпиндельная бабка (сверлильная головка). Обрабатываемая деталь устанавливается на столе. От главного электродвигателя сообщается вращение шпинделю и производится подача инструмента (сверла).

Что касается перспектив развития металлорежущих станков и сверлильных в частности, то такие страны, как Италия, Франция, Япония и Россия шагают семимильными шагами. Работа по усовершенствованию станков продвигается вперед. Необходимо признать, что такие сверлильные станки, как модели 2А55, 2М55 и др., потерпели многократный психологический износ. Оборудование их устарело и в обращении не является эффективным. Сам процесс изготовления этих станков ушел в глубины ХХ века.

На носу начало ХIХ века. В процессы изготовления станков и их оборудования вводятся электронные платы, чипы. Сам процесс изготовления станков практически исключает участие человека. Все настолько автоматизировано, что даже становится страшно. За последние 15 – 20 лет научно технический прогресс (НТР) человечества настолько прыгнул вверх, что этого раньше и представить было нельзя. Но начнем конкретно говорить о модернизации сверлильных станков.

В недавнем времени в Италии была выпущена серия сверлильных станков, под названием Evolution (от англ. “Эволюция”). И надо отметить, что название серии себя оправдывает. Усовершенствовано практически все. Вводится не автоматический и не ручные режимы работы, а программное обеспечение. В детали модернизации вдаваться не буду. Хочу лишь отметить, что в будущем будет происходить все более и более усовершенствование станков и всего оборудования в целом.

1 КРАТКАЯ  ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ  УЗЛОВ РАДИАЛЬНО – СВЕРЛИЛЬНОГО  СТАНКА МОДЕЛИ 2А55

В данном разделе дипломного проекта требуется:

1) Описать  работу двух – трёх узлов  станка;

2) Обозначить  все технические характеристики  станка.

Что касается описания работы узлов станка, то я выбрал описание двух, наиболее важных на мой взгляд узлов радиально – сверлильного станка модели 2А55:

1) Зажим рукава  на колонне и механизм его  подъёма;

2) Перемещение  и зажим сверлильной головки.

Начнем описание работы зажима рукава и механизма его подъёма:

Рукав охватывает колонну и перемещается по ней в вертикальном направлении. По направляющим рукава в радиальном направлении перемещается сверлильная головка. Специальная шпонка, входящая в паз колонны, препятствует повороту рукава вокруг колонны. Во всех случаях, когда рукав не перемещается на колонне, он зажат на ней, что разгружает шпонку от усилий, возникающих при сверлении, и обеспечивает полную безопасность работы на станке работающего.

Перемещение рукава по колонне производится при помощи механизма подъёма. Механизм зажима рукава сблокирован с механизмом подъёма таким образом, что освобождение рукава, его перемещение и зажим осуществляются автоматически и в одном цикле от одной команды.

Основными элементами механизма подъёма являются винт, приводимый во вращение редуктором, и грузовая гайка. Грузовая гайка имеет отъёмный фланец, который на двух упорных подшипниках заперт во втулке с помощью гайки. Наличие отъёмного фланца, с которым гайка связана торцевыми зубьями, позволяет частично компенсировать ошибки, связанные с перекосами винта относительно оси втулки.

В начале вращения винта грузовая гайка ничем не удерживается от проворота и начинает вращаться вместе с винтом. Вспомогательная гайка в это время передвигается по винту, так как закрепленная на ней шпонка входит в паз неподвижной втулки, чем удерживает гайку от вращения.

Перемещаясь по винту, гайка поворачивает рычаг, вал и кулак, который освобождает ролик, в результате чего разгружаются болты. Расточенная часть рукава, прорезанная по всей длине, вследствие своей упругости разжимается до упора в головки болтов и гайки. При этом рукав растормаживается относительно колонны.

В момент, когда рукав полностью от зажима, шпонка своим выступом (верхним или нижним – в зависимости от направления вращения винта, т.е. от направления перемещения рукава) подходит к выступу грузовой гайки и останавливает её вращение. Так как гайка застопорена, а винт вращается, начинается перемещение рукава.

После окончания перемещения винт не останавливается, а автоматически не реверсируется. При этом перемещение рукава немедленно прекращается, так как выступы шпонки гайки отходят друг от друга, вследствие чего грузовая гайка начинает вращаться вместе с винтом. Вспомогательная гайка при этом перемещается по винту в обратном направлении, поворачивая вал, рычаг и кулак. Под давлением выступа кулака на ролик, рычаги поворачиваются вокруг осей и затягивают болты. Рукав с большой силой стягивается между головами болтов и гайками на болтах, осуществляя жесткий зажим рукава на колонне.

Гайки на болтах отрегулированы так, чтобы обеспечить необходимую жёсткость зажима. В этом положении они заштифтованы. Величина зазора между рукавом и колонной, определяемая затяжкой гаек, должна иметь определенную величину для того, чтобы перемещение проходило плавно, без рывков и не вызывало перегрузку привода механизма подъема.

Управление циклом обеспечивается четырьмя конечными выключателями, на которые воздействуют кулачки, насаженные на вал зажима.

В крайних положениях рукава на колонне (либо верхнем либо нижнем) штанги воздействуют наконечные выключатели, которые разрывают цепь питания электродвигателя редуктора.

Износ резьбы грузовой гайки не приводит к падению рукава, так как при аварийном опускании рукава на несколько миллиметров, кулак поворачивается и своим дополнительным выступом автоматически зажимает рукав на колонне.

Смазка механизма подъема производится с помощью пресс – масленки, установленный в гайке. Ось ролика смазывается отдельной пресс – масленкой. Смазка колонны осуществляется с помощью плунжерного насоса, который подает масло в кольцевую трубку, расположенную под уплотнением в верхней части бочки рукава. Насос подает порцию масла в трубку при повороте кулака, который регулированным винтом нажимает на плунжер насоса. Несколько выше располагается пластмассовый резервуар для масла.

Во избежание попадания частиц грязи между трущимися частями рукава и колонны на бочке рукава сверху и снизу укреплены сальниковые уплотнения.

Начнем описание перемещения и зажима сверлильной головки:

Сверлильная головка размещена на направляющих рукава, по которым легко перемещается в радиальном направлении. Легкое перемещение сверлильной головки обеспечивается применением комбинированных направляющих качения – скольжения. В отжатом положении между нижними направляющими скольжения головки и рукава имеется зазор: 0,03 – 0,05 мм, а по верхней направляющей рукава сверлильная головка перекатывается на двух роликах. Трение между боковыми направляющими не затрудняет перемещения, так как центр тяжести головки располагается примерно в плоскости этих направляющих.

Ролики установлены с помощью шарикоподшипников на эксцентриковых осях. Поворотом эксцентриковых осей регулируется зазор между нижними направляющих скольжения. Этот зазор должен быть одинаковым с обеих сторон головки, так как в противном случае при зажиме головки ось шпинделя будет смещаться (в продольной плоскости станка). Регулировка осуществляется поворотом червяка.

Регулировка зазора между боковыми направляющими осуществляется поворотом эксцентриковых осей, которые по окончании регулировки необходимо застопорить винтом.

При зажиме сверлильная головка поднимается вверх до выборки люфта между нижними направляющими рукава и головки. Зажим осуществляется с помощью эксцентрикового механизма. При повороте вала поворачивается соединенная с ним шпонкой эксцентриковая втулка, вращающиеся в эксцентриковой втулке на иголках. При повороте вала, благодаря эксцентриситету втулки, нажимной элемент через пяту упирается в верхнюю направляющею рукава, заставляя головку приподниматься вверх.

Поворот вала осуществляется гидроцилиндром, через рейку, нарезанную на штоке поршня и шестерню. Охлаждающая эмульсия в гидроцилиндр подается от электрозолотника управления, расположенного в гидропанели.

Смещение оси вала зажима относительно вертикальной плоскости направляющих и конструкция нажимной пяты создают в момент зажима головки горизонтальную составляющую усилия зажима, обеспечивающую постоянный прижим головки к боковым направляющим рукава. Помимо повышения эффективности зажима такая конструкция обеспечивает стабильное положение оси шпинделя в поперечной плоскости радиально – сверлильного станка модели 2А55.

Команда на зажим шпиндельной головки подается нажатием на кнопку SB 1, расположенной на пульте управления в центре маховика ручного перемещения головки. На этом пульте имеются 2 кнопки (SB 1 и SB 2) с помощью которых можно осуществлять отжим головки при зажатой колонне либо её отжим. При неработающей гидравлике зажим головки можно осуществлять вручную. Для этого на свободном конце вала зажим профрезерован квадрат под ключ. Гидравлика включается при нажатии на кнопку “Пуск” пульта управления, расположенного в правой нижней части передней плоскости шпиндельной головки.

Далее мы рассмотрим основные технические характеристики радиально – сверлильного станка модели 2А55:

Таблица 1.1 - Краткая техническая характеристика радиально – сверлильного станка модели 2А55

2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ РАДИАЛЬНО – СВЕРЛИЛЬНОГО СТАНКА МОДЕЛИ 2А55

Рассмотрим электропривод и схему управления (рис. 2) радиально-сверлильного станка модели 2А55, предназначенного для обработки отверстий диаметром до 50 мм сверлами из быстрорежущей стали. Станок имеет пять асинхронных короткозамкнутых двигателей: вращения шпинделя Д1 (4,5 кВт), перемещения траверсы Д2 (1,7 кВт), гидрозажима колонны ДЗ и шпиндельной головки Д4 (по 0,5 кВт) и электронасоса Д5 (0,125 кВт).

Частота вращения шпинделя радиально-сверлильного станка 2А55 регулируется механическим путем с помощью коробки скоростей в диапазоне от 30 до 1500 об/мин (12 скоростей). Привод подачи радиально-сверлильного станка выполнен от главного двигателя Д1 через коробку подач. Скорость подачи регулируется от 0,05 до 2,2 мм/об, наибольшее усилие подачи Fп=20000 H. 

Траверса радиально-сверлильного станка может поворачиваться вокруг оси колонны на 360° и вертикально перемещается по колонне на 680 мм со скоростью 1,4 м/мин. Зажим траверсы на колонне производится автоматически. Все органы управления станком сосредоточены на сверлильной головке, что обеспечивает значительное сокращение вспомогательного времени при работе на станке. 

Все электрооборудование радиально-сверлильного станка, за исключением электронасоса, установлено на поворотной части станка, поэтому напряжение сети 380 В подается через вводной выключатель ВВ на кольцевой токосъемник КТ и далее через щеточный контакт в распределительный шкаф, установленный на траверсе. 

Перед началом работы станка необходимо произвести зажим колонны и шпиндельной головки, что осуществляется нажатием кнопки Зажим. Получает питание контактор КЗ и главными контактами включает двигатели ДЗ и Д4, которые приводят в действие гидравлические зажимные устройства. Одновременно через вспомогательный контакт контактора КЗ включается реле РН, подготавливающее питание цепей управления через свой контакт после прекращения воздействия на кнопку Зажим и отключения контактора КЗ. 

Для отжима колонны и шпиндельной головки при необходимости их перемещения нажимается кнопка Отжим, при этом теряет питание реле РН, что делает невозможным работу на станке при отжатых колонне и шпиндельной головке. 

Управление двигателями шпинделя Д1 и перемещения траверсы Д2 производится при помощи крестового переключателя КП, рукоятка которого может перемешаться в четыре положения: Влево, Вправо, Вверх и Вниз, замыкая при этом соответственно контакты КП1— КП4. Так, в положении рукоятки Влево включается контактор КШВ, и шпиндель вращается против часовой стрелки. Если рукоятку переместить в положениеВправо, то отключается контактор КШВ, включается контактор КШН, и шпиндель станка будет вращаться по часовой стрелке. 

При установке рукоятки крестового переключателя КП, например, в положение Вверх включается контактором КТВ двигатель Д2. При этом ходовой винт механизма перемещения вращается вначале вхолостую, передвигая сидящую на нем гайку, что вызывает отжим траверсы (при этом замыкается контакт ПАЗ-2 переключателя автоматического зажима), после чего происходит подъем траверсы.  

По достижении траверсой необходимого уровня переводят рукоятку КП в среднее положение, поэтому отключается контактор КТВ, включается контактор К.ТН и двигатель Д2 реверсируется. Реверс его необходим для осуществления автоматического зажима траверсы благодаря вращению ходового винта в обратную сторону и передвижению гайки до положения зажима, после чего двигатель разомкнувшимся контактом ПАЗ-2 отключается. Если теперь установить рукоятку переключателя КП в положение Вниз, то сначала произойдет отжим траверсы, а затем ее опускание и т.д. 

Перемещение траверсы в крайних положениях ограничивается конечными выключателями ВКВ и ВКН, разрывающими цепи питания контакторов КТВ или КТН.  

Защита от коротких замыканий в силовых цепях, цепях управления и освещения производится плавкими предохранителями Пр1 - Пр4. Двигатель шпинделя защищен от перегрузки тепловым реле РТ. Реле РН осуществляет нулевую защиту, предотвращая самозапуск двигателей Д1 и Д2, включенных переключателем КП, при снятии и последующем восстановлении напряжения питания. Восстановление цепи управления возможно только при повторном нажатии кнопки Зажим. 

Различают два возможных режима работы любого станка:

1) Рабочий  режим работы;

2) Наладочный  режим работы.

Рабочий режим работы характеризуется выполнением режимов резания на станках, т.е. осуществлением обработки деталей.

Наладочный режим выполняется после различных видов режимов работ и заключается в проверке готовности станка и двигателей к работе по обработке деталей, т.е. после выхода из строя двигателей и поломки всего станка в целом, изучается и устраняется причина поломки станка, а после этого выполняется проверка работы станка. Именно так осуществляется наладочный режим работы станка.

Любой станок, как правило, может работать либо в одном, либо в двух режимах (ручном и автоматическом, ручном и полуавтоматическом, ручном, автоматическом).

Рабочий режим подразделяется на 3 режима работы:

1) Ручной  режим работы;

2) Автоматический  режим работы;

3) Полуавтоматический  режим работы.

При ручном режиме работы обработки детали выполняется от кнопок на включение и отключение главного и вспомогательного двигателей, участвующих в обработке деталей.

При автоматическом режиме работы станка процесс обработки детали осуществляется практически без участия человека.

При полуавтоматическом режиме работы станка часть работ выполняется оператором (рабочим) вручную с элементами автоматики.

В принципиальной электрической схеме станка нет избирателя управления. Но существует крестовой пакетный переключатель марки ПВ 2 – 16, который в схеме обозначается S. У этого переключателя существует 4 рабочих положения (влево – S1, вправо – S2, вверх – S3, вниз – S4) и одно нейтральное положение. При помощи данного переключателя мы можем подготавливать двигатель к работе и включать его в работу, и ограничивать перемещение рукава на траверсе.

Исходя из этого, можно причислить данную схему к двум режим работы:

1) Ручной  режим работы станка;

2) Полуавтоматический  режим работы станка.

С одной стороны, мы можем причислить ручной режим работы станку, так как переключение переключателя производится при помощи человека без вмешательства автоматики.

С другой стороны, мы можем причислить полуавтоматический режим работы станку, так как в схеме задействованы элементы автоматики, а именно конечные выключатели (SQ 1, SQ 2, SQ 3, SQ 4), которые служат для ограничения перемещения траверсы в крайние нижние и верхние положения.

И тот и другой выбор режима работы станка будет верен. Поэтому не будет считаться ошибкой то, что выбор был произведен в одну или в другую сторону.

3 ТРЕБОВАНИЯ К ЭЛЕКТРОПРИВОДУ И АВТОМАТИКИ РАДИАЛЬНО – СВЕРЛИЛЬНОГО СТАНКА МОДЕЛИ 2А55

Существует определённый свод правил, который четко определяет требования к электроприводам и требования к автоматики всех станков. К электроприводам станков можно отнести следующее: Приводы подач, приводы подачи охлаждающей эмульсии и подачи смазочных материалов, привод шпинделя, перемещения столов и траверсы и т.д. К элементам автоматики станков можно отнести следующее: реле времени, конечные выключатели, путевые выключатели, переключатели, микропереключатели, приборы активного контроля и другие.

К электроприводам сверлильных станков предъявляются следующие требования:

1) Если на  станке производится нарезание  резьбы, то привод шпинделя должен  быть реверсивным;

2) Схема управления  должна ограничивать перемещения  траверсы;