Конструирование металлообрабатывающих станков

Зміст

1.РОБОТИЗОВАНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ КОМПЛЕКС НА БАЗІ ТОКАРНОГО ВЕРСТАТА З ЧПУ МОД. 1720ПФ30

2.РОБОТИЗОВАНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ КОМПЛЕКС ТИПУ РРТК-ЗД31 ДЛЯ ТОКАРНОЇ ОБРОБКИ

3. Розрахунок привода головного руху з безступінчастим регулюванням для токарного автомата 1720ПФ30

4. Розрахунок шпиндельного вузла токарного автомата 1720ПФ30

5. _{Розрахунок привода подач}

_6. Розрахунок та дослідження прогину на кінці шпинделя

7.Використана  література

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РОБОТИЗОВАНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ КОМПЛЕКС НА БАЗІ ТОКАРНОГО  ВЕРСТАТА З ЧПУ МОД. 1720ПФ30

РТК 1720ПФ30Р-м, загальний  вигляд якого показаний на листі 78 призначений для токарної обробки зовнішніх і внутрішніх циліндричних, конічних, сферичних і торцевих поверхонь деталей типу тіл обертання із ступінчастим і криволінійним профілем, а також для нарізування різьб в автоматичному режимі.

   До складу РТК входять: токарний патронно-центровий верстат з ЧПУ мод. 1720ПФ30 (поз. 1); вбудований у верстат ПР мод. М10П62.01 або ПР напольного типу мод. М20П40.01 тактовий стіл типу СТ220 (поз. 3), на платформі (поз. 4) якого встановлюються в орієнтованому виді заготовки; інструментальний магазин барабанного типу (поз. 5) з набором змінних різальних блоків, що автоматично встановлюються в револьверній голівці верстата за допомогою ПР; пристрою ЧПУ верстата (поз.6) різного типу з можливістю оперативної підготовки і редагування управляючих програмі ПР (поз. 7) типу "Контур-1", об'єднаних в єдину систему управління РТК; тара для стружки (поз. 8), що відводиться конвеєром (поз. 9) з робочої зони верстата.

   При роботі цього РТК у складі ГПС він додатково оснащується пристроями для активного контролю оброблюваного виробу за допомогою вимірювальної щупової голівки, встановленої на інструментальному диску револьверного супорта верстата, а також пристроями для виміру і контролю інструментів з їх автоматичною заміною при зносі або поломці.

Верстат з ЧПУ випускається в  двох виконаннях: силовому - зі збільшеним крутним моментом на шпинделі і швидкісному - зі збільшеною межею частоти обертання щпинделя (см також технологічну характеристику верстата і графік частот обертання шпинделя) Гідростанція верстата кріпиться на задній стороні станини і містить насос 11. фільтр Ф1 і напірний золотник KП1, а також заливний фільтр Ф2, манометр МП, реле тиску РД1 і реле РУ контролю рівня мастила у баку.

Гідроприводи у верстаті забезпечують наступні функції: затиск-розтиск патрона  гідроциліндром 1X1 з гідрозамком ГЗ, встановленими в шпиндельній коробці; висунення піноли гідроциліндром Ц4 і затиску гідроциліндром Ц2 рухливої каретки задньої бабки; перемикання гідроциліндром Ц5 діапазонів механічної коробки швидкостей з автоматичним натягненням приводного ременя гідроциліндром 1X4; висунення вимірювального щупа з корпусу шпиндельної бабки гідромотором ГМ1 з метою контролю розмірів різальних інструментів; затиск і розтиск інструментальних блоків в револьверній голівці гідроциліндром Ц6; відкриття і закриття обгороджування робочої зони гідромотором ГМ2.

   Існує загальний вигляд інструментального магазину барабанного типу з горизонтальною віссю обертання. Магазин має 12-позиційний барабан, в кожній позиції якого можуть бути встановлені в ряд п'ять або десять (залежно від виконання) інструментальних блоків. Загальна місткість магазину - 60 або 120 інструментальних блоків, які автоматично за допомогою ПР замінюються в револьверній голівці верстата. Для кожного типу інструментальних блоків використовуються дві позиції барабана : одна для нових, а інша - для зношених інструментів.

   Барабан 1, виконаний у вигляді чавунного виливка, встановлюється на підшипниках 2 в корпусі 3. У подовжніх пазах на периферії барабана розміщені інструментальні блоки 4. Після установки барабана в задану кутову позицію він фіксується спеціальним механізмом з клямкою 5. Інструментальна рейка 6 за допомогою гидроцилнндра 7 зрушується в крайню ліву позицію і, перемістившись вгору гідроциліндром підйому 5, пересуває одне тимчасово усі блоки цього ряду на одну позицію вправо.

   З крайнього правого положення блок захоплюється механізмом схвата ПР, який переносить його в затискне обладнання револьверної голівки. Потім рейка 6, опустившись за допомогою гідроциліндра 8, переміщається гідроциліндром 7 в початкове положення. Після расфиксации барабан знову обертається, виводячи черговий ряд блоків в завантажувальну позицію. Цикл встановлення блоків з револьверної голівки в магазин виконується аналогічно при періодичному переміщенні рейки на один крок вліво з крайнього правого положення.

   Контроль виконання циклу зміни інструментальних блоків в магазині здійснюється безконтактними кінцевими вимикачами S1...S5.

   Датчики S1 і  S2 контролюють положення інструментальної  рейки, а датчик S3 - положення фіксатора  барабана. Датчики S4 контролюють  наявність інструментальних блоків  в крайньому правому і передуючому  йому положеннях. За допомогою датчиків S5 здійснюється кодування кутових положень барабана у позиції зміни інструментів (див. таблицю кодів положень барабана).

   Конструкція механізму  повороту інструментального магазину. В якості приводного двигуна  можуть використовуватися (залежно від виконання) : електродвигун постійного або змінного струму з черв'ячним або губчастим редуктором, гідродвигун з черв'ячною або зубчасто-ремінною передачею. Існує варіант механізму приводу з асинхронному електродвигуном 1, редуктором 2, ланцюговий 3 і зубчастою 4 передачами. Обертання валу електродвигуна передається зубчастому вінцю 5, закріпленому на задньому торці барабана 6.

   Конструкція шпиндельного  пристрою і механізм приводу  головного руху верстата мод. 172ОПФ30показаны на листі 79.

   На лицьовій стороні консольної частини станини 1 верстата кріпиться кронштейн 2, на якому встановлена шпиндельна коробка 3. Привід монтується на поворотній плиті, яка болтами кріпиться до основа¬нию верстата. На кронштейні 2 шарнірно встановлений редуктор 4 механізми приводу головного руху, пов'язаний з електродвигуном поликлиновой ремінною передачею з шківом 5. Обертання від вихідного валу 6 редуктора передається шпиндельній коробці 3 через ремінну передачу з двома поликлиновыми ременями 7. Натягнення ремінної передачі здійснюється гойданням корпусу редуктора 4 на осі кронштейна 2 за допомогою гідроциліндра 8.

   Гідроциліндр 8 натягнень ременів підключений до гідросистеми по

диференціальній схемі: порожнини його сполучені з порожнинами  гідроциліндра 9 управлінь редуктором головного руху (див. принципову гідравлічну схему на листі 78. Таким чином, зусилля натягнення ременів - змінне і залежить від перемикання діапазону частот обертання шпинделя. У першому діапазоні (до 630 або 800 мін-1) воно дорівнює 10 кН, а в другому діапазоні 2500 або 3150 мін-1) - 4 кН. При включенні гідросистеми пружина 10, вбудований¬ная в гідроциліндр 8, створює попереднє зусилля натягнення ременів, рівне 1 кН.

   Перемикання діапазонів частот обертання шпинделя здійснюється гідроциліндром 9. Шток 11 гідроциліндра пов'язаний з вилкою 12, що переміщає зубчастий блок 13 і додатковий вінець 14 з внутрішніми зубами, який зачіпляється з валом-шестернею 15. Проміжні зубчасті колеса 16 і 17 разом з блоком 13 забезпечують додаткову редукцію для отримання 1-го діапазону частот обертання Контроль перемикання зубчастих передач редуктора здійснюють кінцеві вимикачі 18.

   Шпиндельна коробка 3 верстати виконана у вигляді жорсткого литого корпусу 19, в розточуванні якого змонтований шпиндель 20 на двох підшипникових опорах 21 і 22 з попереднім натягом. У задній частині шпинделя на шпонці встановлений ведений шків 23.поліклиновой ремінної передачі. До торця кріпиться шків 24 зубчасто-ремінних передачі приводу датчика резьбонарезания, а також гідромеханізм 25 приводу затискного патрона (на листі 79 не показані).

Базування шпиндельної  коробки 3 на кронштейні 2, а кронштейна - на станині 1 забезпечує можливість регулювання  положення осі шпинделя 20 в горизонтальній і вертикальній площинах. Конструкція механізму приводу подовжнього подання каретки супорта верстата показана на листі 80.

Високомоментний електродвигун 1 приводу подання установки на фланці 2, який закріплений в корпусі 3 на верхній горизонтально!: площини  станини 4. Вал двигуна за допомогою сільфонної муфти ; безпосередньо сполучений з кульковим гвинтом 6, який смонтированой комбінованих наполегливо-радіальних підшипниках 7 і 8. Підшипники встановлені в розточуваннях корпусів 3 і 9 на станині верстата.

Кулькова гайка, що складається  з двох напівгайок 10, змонтована в сталевому корпусі 11, який кріпиться до каретки 12 і виставляється співісних з опорами корпусів 3 і 9 гвинта за допомогою компенсатора 13.

   У корпусах опор, паралельно ходовому гвинту 6 встановлюється:-линейка 14 з пазами для кріплення кулачків 15, що обмежують nepемещения каретки по осі Z і визначають початкове положення револьверверной голівки з інструментами (на листі 80 не показані).

Для ручного переміщення  каретки служить валик 16, сполучений гвинтом 6.

Конструкція механізму 6-позиційної револьверної голівки з горизонтальною віссю обертання представлена на листі 81.

Рух від електродвигуна 1, вбудованого в гільзу 2 корпуси 3, за допомогою повідкової муфти 4 передається  на водило 5 і блок сателітів 6 планетарного редуктора. Один з блоків зачіпляється з нерухомим зубчастим колесом 7, а інший - з рухливим зубчастим колесом 8, на маточині якого є трапецеїдальна різьбова нарізка, а на торці - зубчаста муфта. За допомогою зубчастої муфти і різьбової втулки 9 зубчасте колесо 8 з'єднується з кулачком 10 керувань індексацією диска голівки.

Колесо 5 встановлено на бронзові півкільця 11 і підшипники 12, 13.

З різьбленням на маточині колеса 8 сполучається гайка 14 прикріплена до шпинделя 15 револьверної голівки, завдяки чому шпиндель може здійснювати обертальне і поступальне русі. На шпинделі за міцніють диск 16 револьверної голівки і фіксувальна напівмуфта 17 з круговим зубом. Друга півформа 14 закріплена на корпусі 3 головки. Зчеплення напівмуфт контролюється кінцевим вимикачем (на листі не показаний).

   На корпусі 3 змонтований важільний механізм розтиску інструментального блоку 22 у позиції зміни його різальної частини.

При поданні тиску в робочу порожнину  гідроциліндра 23 його шток за допомогою  важеля 24 впливає на притиск 25, який утапливает плунжер 26, встановлений в корпусі диска 16. Плунжер 26 давить на гідропласт, що заповнює порожнину під основою інструментального блоку 22; пружини 27 стискаються, звільняючи різальну частину 28 інструменту. Індексація 6-позиційного диска револьверної голівки в необхідному кутовому положенні здійснюється спеціальними фіксаторами 29, які під дією кулачка 10 і пружин 30 западають в пази втулки 31, встановленою в корпусі 3 голівки. Відносний поворот кулачка 10 і шпинделя 15 головок обмежується упором 32.

   Включення подання СОЖ на інструментальні блоки 22 здійснюється при натисненні штовхальником 33 хлипаки 34 при фіксації диска 16 в робочій позиції. Колектор 35 для подання СОЖ кріпиться до корпусу 3 револьверних голівки.

   Револьверна голівка працює по наступному циклу: розчеплення напівмуфт 17 і 18 при пуску двигуна 1 за рахунок висунення гайки 14 відносно маточини колеса 8; поворот інструментального диска 16 до заданої позиції, контрольованої датчиком 19, з подальшим ревер-сированием двигуна; попередня фіксація диска під дією кулачка 10; зчеплення напівмуфт 17 і 18 за рахунок взаємодії резьб на деталях 8 і 14; стискування напівмуфт 17 і 18 із заданим зусиллям, визначуваним установкою реле струму в ланцюзі відключення двигуна 1.

   У одній з позицій інструментального диска встановлюється из-мерительная щупова голівка 36, конструкція якої показана на листі 39. 3-координатная щупова голівка призначена для контролю розмірів оброблюваної на верстаті заготовкі в осьовому і радіальному напрямах. Передача сигналів від вимірювальної голівки здійснюється безконтактним способом за допомогою блоку 37 індукційному зв'язку, встановленого на корпусі револьверної голівки.

   Ланцюг живлення голівки замикається в місці стику і інструментального блоку за допомогою контактного з'єднання 38.

РОБОТИЗОВАНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ КОМПЛЕКС ТИПУ РРТК-ЗД31 ДЛЯ ТОКАРНОЇ ОБРОБКИ

   Роботизований технологічний комплекс призначений для багатоопераційної обробки заготівель типу коротких тіл обертання (дисків, кілець, фланців і т. п.) в умовах серійного і багатосерійного виробництв РТК, загальний вигляд і основні технічні дані якого приведені на листі 82, побудований на базі токарного патронного верстата з ЧПУ мод. 1П756ДФЗ (поз. 1), автоматичного маніпулятора 2 пор-тального типу мод. МА80Ц.25.09, накопичувача 3 заготівель і деталей, виконаного у вигляді тактового столу із спеціалізованою тарою 4, складу-стелажу 5 для технологічного оснащення, пристрої ЧПУ (поз. 6) типу "Електроника МС 2101", гідростанції 7 і інших допоміжних пристроїв (наприклад, для зміни схватов маніпулятора).

Автоматичний маніпулятор у  складі РТК виконує наступні операції: зняття заготовки з тари першим схватом; транспортування її до патрона верстата; узяття з патрона обробленої деталі іншим схватом і установку в нього заготовки першим схватом (після поворота кисті руки маніпулятора на 180°); транспортування деталі до тари і установку у відповідному осередку.

   Токарний патронний верстат з ЧПУ мод. 1П756ДФЗ, що входить до складу РТК, має типове для таких верстатів компонування: напрямні станини розташовані в площині, нахиленій під кутом 200 до вертикалі. Це забезпечує хороше відведення і видалення стружки із зони обробки, а також вільний доступ маніпулятора до оброблюваної в патроні заготовки.

   Кінематична схема верстата і графік частот обертання шпинделя приведені на листі 82. Привід головного руху включає - регульований електродвигун постійного струму і триступінчату механічну коробку з передатними відношеннями і = 1:1 (перший діапазон), і=1:4 (другий діапазон) і і = 1:16 (третій діапазон), що забезпечують частоти обертання л", n = 8... 1600 мін-1 (ряд з ср=1,12). Найбільший момент, що крутить, на шпинделі 7 = 3,15 кН-м при геш" до 45 мін-1. Механізм перемикання діапазонів частот обертання шпинделя - електромеханічний.

   Конструкція шпиндельної коробки верстата показана на листі 83. Корпус 1 кріпиться гвинтами на станині в передній частині верстата. Шпиндель 2 встановлений на двох опорах: дворядному роликовому підшипнику, працюючому в парі з наполегливо-радіальним підшипником в передній опорі, і дворядному роликопідшипнику в задній опорі. Передній кінець шпинделя - фланцевий з можливістю швидкозмінної установки патрона. На задньому кінці шпинделя є посадочний поясок для кріплення затискного облаштування патрона (на листі 83 патрон і затискний пристрій не показані).

   Вхідний вал 3 механізми приводу пов'язаний з шпинделем 2 через один з двох проміжних валів 4 або 5, на яких встановлені, відповідно, пересувні блоки 6 і 7 зубчастих коліс. Налаштування на один з трьох діапазонів частот обертання шпинделя здійснюється механізмом управління, що містить вал 8, пов'язаний зубчастими колесами 9 і 10 з приводом (голівкою типу ПРИЗ ВС-05) 11, а також вилки 12 і 13 перемикань, рухливо встановлених на осі 14.

   Положення вилок перемикання зубчастих блоків контролюються кінцевими вимикачами і стопоряться підпружиненими фіксаторами 15.

   Датчик 16 резьбонарезания пов'язаний через пружну пластинчату муфту з валом 17, який через зубчасту передачу сполучений з шпинделем. Для вибору проміжку в зачепленні розрізне зубчасте колесо 18 цієї передачі забезпечено спеціальним пружинним пристроєм 19.

   Мастило механізмів шпиндельної коробки здійснюється централізовано від маслораспределителя, встановленого в корпусі.

   Конструкція каретки верстата з механізмами приводів подання показана на листі 84. Каретка 1 встановлюється на ті, що направляють 2 станини і утримується відносно них планками 3. На верхній частині каретки 1 прикріплені три планки 4 з плоскими такими, що горизонтальними, що направляють кочення, по яких в поперечному напрямі переміщається ползушка 5 супорта.

   В якості елементів кочення в тих, що направляють використовуються танкетки 6, дві з яких жорстко прикріплені до ползушке 5, а дві інші встановлені на клинах 7 для можливості регулювання величин натягу. Ползушка 5 що відносно направляють утримується планками 8.

   Захист тих, що направляють від попадання стружки і охолоджувальної рідини забезпечується щитками 9 і ущільненнями 10. Мастило направляючої станини і каретки, а також кулькових гвинтів здійснюється централізований від гідростанції через гнучкі шланги, до¬затори і маслопроводи в корпусі каретки.

   На нижній площині каретки кріпиться гайка 11 кулькового гвинта подовжнього подання. У розточуванні каретки на опорах встановлений ходовий гвинт 12 поперечного подання, гайка 13 якого жорстко закріплена на нижній площині ползушки 5. Верхня опора гвинта містить два наполегливих і радіальний голчастий підшипники, що представляють єдиний комплект. Попередній натяг наполегливих підшипників здійснюється тарілчастою пружиною. Нижня опора виконана у вигляді радіального роликового підшипника, вільно встановленого на розточуванні каретки.

До перехідного фланця 14 на верхній стінці каретки крениться  високомоментний електродвигун 15 поперечного  подання ползушки, який запобіжною муфтою 16 сполучений з кульковим гвинтом 12.

На ползушке супорта  верстата встановлені дві револьверні головки: дискова 8-позиційна з віссю, паралельною шпинделю, і 4-гранная з перпендикулярною віссю обертання. Обидві револьверні голівки знаходяться один від одного на відстані, достатньому для розміщення заготівлі з найбільшим діаметром.

   Конструкція револьверної голівки з вертикальною віссю обертання показана на листі 85. Ця голівка призначена для закріплення блоків різальних інструментів, використовуваних при внутрішній обробці (розточуванні, свердлінні і т. п.). Корпус 1 револьверної голівки встановлений на осі, виконаній у вигляді порожнистої склянки 2, і проміжній основі 3. На корпусі встановлюються змінні інструментальні блоки, які базуються на площини і затискаються вручну планками 5.

Фіксувальне обладнання револьверної головки містить дві торцеві дрібнозубі напівмуфти 6 і 7. Одна з напівмуфт жорстко закріплена на основі 3, а інша прикріплена до корпусу 1. Для попередньої фіксації голівки є підпружинений упор 8 односторонньої дії.

   Механізм повороту голівки змонтований в порожнині склянки 2 і жорстко пов'язаний з ним віссю 9. Електродвигун 10 через зубчасті колеса 11, 12, 13 і 14, планетарну передачу з сателітами 15 з'єднується з центральними колесами (з внутрішніми зубами), пов'язаними із склянкою 2 і муфтою затиску. Муфта затиску револьверної голівки виконана у вигляді двох напівмуфт с. гвинтовим зачепленням, одна з яких жорстко пов'язана з приводним зубчастим колесом 16, а інша (поз. 17) через проміжну зубчасту муфту 18 -с віссю 9.

Рух валу електродвигуна 10 через проміжні і планетарну передачі передається гвинтовій напівмуфті 16. При повороті напівмуфти 16 корпус 1 револьверної голівки піднімається по гвинтових зубах напівмуфти 17 під дією пружин в основі розчіпляючи  напівмуфти 6 і 7. Після цього корпус I обертається до заданого положення, контрольованого одним з чотирьох мікровимикачів В командоаппарате 19, якій монтується у верхній частині склянки 2.

При спрацьовуванні одного з них дається команда на реверс електродвигуна : корпус 1 обертається до упору 8, а потім затискається гвинтовою муфтою в заданому: положенні. Окремий мікровимикач дає у цей момент команду на виключення електродвигуна.

У конструкції револьверної голівки передбачені внутрішні  канали для подання СОЖ до різальних інструментів. Подання СОЖ здійснюється по каналах до хлипака 4, який відкривається при установці інструментального блоку.

Для закріплення різальних  інструментів з горизонтальною віссю  для зовнішнього обточування  заготівлі застосовується дискований 8-позиційна револьверна голівка. Конструкція аналогічної револьверної голівки приведена на листі 81.

На листі 86 показані загальний  вигляд і конструкція конвеєра для  видалення стружки із зони різання. Конвеєр поміщений в ніші станини  і розташований перпендикулярно осі шпинделя так, щоб стружка відводилася у бік задньої стінки верстата в тару. Поміщений в зварний корпус 1 з листового металу конвеєр виконаний у вигляді двох нескінченних ланцюгів 2, до ланок яких прикріплені шкрябання 3. посаджені на осі 4. Ланцюг переміщається по напрямних 5; провідні зірочки 6 жорстко встановлені на приводному валу 7, а ведені 8 - на валу 9.

Натягнення ланцюга  здійснюється гвинтами 10 і кріпильними  болтами. Корпус 1 встановлений на шасі 11 з роликами 12, що дозволяють йому висуватися назад для обслуговування і ремонту. Конвеєр наводиться в дію електродвигуном 13 із зубчасто-черв'ячним редуктором 14, що утворюють єдиний комплекс мотора-редуктора.

   На листі 87 показаний загальний вигляд каретки і приводу тактового сто .та. який виконує функцію накопичувального пристрою в РТК. Тактовий стіл виконаний у вигляді зварної основи 1Напрямні 2 якого переміщається каретка 3. Привід каретки містить гідродвигун 4 і черв'ячною редуктор 5, на вихідному валу якого виконується підрізування торців, центрування при токарній обробці валів. Обслуговування роботів верстатів здійснюється по їх викликах.

   При одночасному вступі двох заявок ПР обслуговує верстат з тривалішому циклом роботи.

   Між верстатами розташовані чи проміжні магазины-накопичувачі для частково і повністю оброблених заготовок. Безпосередньо у кожного верстата є проміжний накопичувач оброблених деталей. Стружка забирається конвеєром, що проходить ззаду верстатів (на схемі планування не показаний).

ПР у складі комплексу  виконує завантаження і розвантаження верстатів заготівлями, міжверстатне транспортування, перебазування заготівель і деталей, а також пошук заготівель в накопичувачі і розкладку деталей в тару. Безпека роботи забезпечується системою светозашиты з фотодатчиками, розташованими в стійках обгороджування.

РТЛ мод. АСВР-07 призначена для фінішної обробки деталей  типу валів (масою до 160 кг) в умовах серійного виробництва.

До складу комплексу  включені центродоводочный верстат  МА3926 і два круглошлифовальных верстати з ЧПУ мод. ЗМ163Ф2. Обслуговування верстатів разом з накопичувальним і контрольно-вимірювальними пристроями здійснює ПР мод. УМ160Ф2.81.01.

ПР у складі комплексу  виконує завантаження верстатів  заготівлями, зняття з верстата, міжверстатне транспортування, перебазування заготівель і деталей, а також пошук заготівель в магазині і перенесення їх на позицію контролю перед завантаженням у верстат. Заготівлі розташовуються в магазині в орієнтованому виді. Комплекс оснащений системою светозащиты.

РТЛ для обробки валів (масою до 40 кг) у великосерійному виробництві побудована на базі верстата, що фрезерно-центрує, з ЧПУ МР71, токарного верстата з ЧПУ моделей 1А730 або КМ144, крокових конвеєрів-накопичувачів заготівель і оброблених деталей, що обслуговуються за допомогою ПР підлогового типу СМ40Ц.40.11.

ПР у складі комплексу  виконує операції завантаження і  розвантаження верстатів відповідно до заданої технологічної схеми  обробки, здійснює координацію автоматичних циклів їх роботи.

Розрахунок привода головного руху з безступінчастим регулюванням для токарного автомата 1720ПФ30

Вихідними даними для розрахунку є такі характеристики

Шпиндель: n_max=6000 об/хв, n_min=25 об/хв.

Електродвигун моделі 1GL5: n_{дв ном}=800 об/хв, n_{дв макс}=4500 об/хв,  N=19 кВт.

4ПФ160М: N=18,7 кВт, n_max=4500 об/хв, n_ном=775 об/хв,

У базовій структурі верстату реалізована структурна формула 1+1*1 для Rn=240. Таким чином необхідно перевірити можливість забезпечення діапазону Rn=240 при падінні потужності на низьких частотах.

-частота після якої можливої падіння N.

Надалі використовуємо R_N замість R_n=240 при розрахунках.

У базовому верстаті z_ст=1+1*1, тобто z_cт=2,43>z_cт=2, тобто отримаємо падіння потужності при перемиканні діапазону. Для забезпечення z_ст=2 необхідно мати n_розрах=194,17, тобто R_N=194,17/25͠=8. Або потрібно збільшити n_min до 31,5, що й було зроблено, тоді R_M=181,24/31,5=6. Приймаємо n_min=31,5 об/хв. Тоді

 

Базовий верстат:

Інтервал 800…1000–падіння потужності при перемиканні

 

 

Новий верстат:

Без падіння потужності при перемиканні. Якщо рахувати допустимим падіння потужності при перемиканні діапазону, то можна зменшити n_розрах до 160 об/хв. Але при цьому необхідно змінити z. V_max на зубчастому колесі з кількістю зубців 20 потрібно прийняти таке саме, що і в базовому верстаті. Відповідно, V=π*d*n/1000=π*320*3584/60*1000=11,25. Приймаємо умову, що шків вихідної пасової передачі не змінювався.

Рис.1.Графік чисел обертів  приводу головного руху

 

Розрахунок  шпиндельного вузла токарного автомата 1720ПФ30

Для розрахунку шпиндельного вузла приймаємо схему закріплення  таку:

Рис.2.Принципова схема шпиндельного вузла

Для такої схеми вихідними даними є: d_n=5…6*10⁵ мм/хв, ε_з=0,1…0,15, n_max=6000 об/хв, n_min=31,5 об/хв. Діаметри під передньою і задньою опорами відповідно d₁=ϕ110h5 мм, d₂=ϕ95e8 мм, d^/=ϕ92 мм. Клас точності верстату–Н. l_шп=403,7 мм, а_шп=107,3 мм. За ГОСТ 831-75 обираємо шарикові радіально-упорні однорядні підшипники 46120 для передньої опори і 46122 для задньої.

Рис.3. Шариковий однорядний радіально-упорний підшипник

Спочатку розраховуємо складові сили різання та момент на кінці шпинделя.

-сила реакції передньої опори

-сила реакції задньої опори

Рис.4.Реакції опор у  підшипниках кочення

  Розрахуємо податливість  відповідно передньої і задньої  опор. Для підшипника 46120 d=100 мм, z=22, d_ш=15,08 мм, α=26⁰. Для підшипника 46122 d=110 мм, z=22, d_ш=16,11 мм, α=26⁰.

 

Усереднені залежності деформацій опор кочення мають значення:

δ_r=k_шR^2/3

Передня опора:

Задня опора:

Розрахуємо прогин на кінці шпинделя:

y=y_ш+y_вп

І1-міжопорний момент інерції

І2-момент інерції передньої  консолі

Загальна податливість відповідно передньої і задньої опор:

 

Розрахуємо демпфуючі  властивості шпиндельного вузла. За ГОСТ 831-75 φ=0,21,для опори, що складається з 2 підшипників буде [λ]=0,23.

Розрахуємо радіальне  биття передньої і задньої опор відповідно:

К=6

_{Клас  точності підшипників  за ГОСТ 520-55 обираємо С.}

 

_{Розрахунок  привода подач}

Z=22-кульки в підшипнику, тоді z=0,7z=15

α=26,λ=arctg(β/πdсер), β=10, dсер=63 мм, n_min=63 об/хв., n_max=70 об/хв.,

Kq=0,9, T=5000 ч

де F=πd²/4=3115,6мм²

де PI/PII=sin(λ+ρ)/sin(λ+ρ)=1,07, тоді Q₁/P_H=0,3

Розрахунок та дослідження прогину на кінці шпинделя

  Задачею цієї частини проектування є встановлення залежності величини прогину кінця шпинделя під дією сили різання від відстані між підшипниками у передній опорі шпинделя. Під час розрахунків використовувався програмний продукт Autodesk  Inventor 2011, який дозволяє методами опору матеріалів дослідити напруження,  деформації та зміщення у конструкціях та деталях, а також дозволяє показово ілюструвати проведені дослідження. Для створення тривимірної моделі шпинделя використовувалось програмне середовище T-Flex CAD 11.

   Отже, тип підшипників  та спосіб закріплення їх на шпинделі були описані вище. Також вихідними даними для дослідження є: