Канал адаптивного управления

Станки с ЧПУ применяются при производстве деталей небольших серий, когда задача оптимизации процесса обработки не может быть решена на основе предварительной обработки режимов резания с учетом статистических данных. Наиболее целесообразным путем ее решения является применение АС.

В зависимости от условий технологического процесса механической обработки в качестве критерия адаптивного управления могут быть выбраны следующие технологические показатели: заданной точности, шероховатости обработки, качества поверхностного слоя, устойчивости процесса резания (работа без автоколебаний), прочности инструмента (детали), постоянства силовых параметров процесса резания (N, Р и др.).

В зависимости от условий технологического процесса механической обработки в качестве критерия адаптивного управления могут быть выбраны следующие технологические показатели: заданной точности, шероховатости обработки, качества поверхностного слоя, устойчивости процесса резания (работа без автоколебаний), прочности инструмента (детали), постоянства силовых параметров процесса резания (N, Р и др.).

В нашем случае в АС используется принцип поддержания на постоянном уровне силовых параметров – составляющих силы резания. В этих условиях стабилизируется нагрузка на инструмент, улучшаются условия его работы, повышается точность обработки и другие параметры процесса резания.

Для контроля величины составляющих силы резания применяется датчика давления и пульсации давления ЛХ-417 показано на листе 13.

Техническая характеристика станка

 

Таблица 8. Техническая характеристика станка

Наименование параметров	Данные
Наибольший диаметр устанавливаемого изделия, мм	351
Наименьший диаметр устанавливаемого изделия, мм	140
Наименьшая длина обработанного изделия, мм	180
Пределы частот вращения, об/мин	6, 3…630
Регулирование частот вращения шпинделя	бесступенчатое
Количество фиксированных позиций резцовой головки	6
Наибольшее количество одновременно устанавливаемых оправок резцовых в головке резцовой	5
Пределы подач по осям координат, мм/мин по оси X по оси Y	1, 0…2000 1, 0…2000
Быстрые перемещения по осям координат, мм/мин по оси X по оси Y	до 9500 до 10000
Виды нарезаемых резьб	цилиндрическая, коническая, трапецеидальная (левая, правая)
Пределы шагов нарезаемых резьб, мм	0, 1…39, 99
Наибольшая продольная подача при нарезании резьб, мм/мин	4000
Наибольшая длина ходов суппортов, мм	850 450
Конец шпинделя фланцевого по ГОСТ 12595–72	1–11М
Наибольшее усилие резания, Н	9500
Габаритные размеры станка с электро- и гидрооборудованием (без загрузочного устройства), мм длина ширина высота	7550 3350 2380
Масса станка без выносного электрогидрооборудования и съемных частей (не более), кг	16500
Масса станка в полном комплекте, кг	23000

 

Эстетика и эргономика

 

Токарный станок с ЧПУ модели РТ735Ф3 отвечает требованиям эстетики и эргономики. Окраска станка соответствует требованиям психофизиологии зрения и техники безопасности. Зеленый цвет оказывает тонизирующее воздействие, исключает монотонность. Размеры станка рассчитаны на средний рост 165 см, что отвечает физиологическим требованиям человека и комфортным условиям труда. Удобное расположение механизмов управления и сигнализации способствуют повышению производительности труда, безопасности работы на станке. Защитный кожух, закрывающий зону обработки, придает станку большую статичность и улучшает объемно-пространственную структуру станка.

Простота и пропорциональность форм станка обеспечивают удобное обслуживание и экономичность станка.

Обоснование выбора конструкции проектируемого оборудования

 

В данном дипломном проекте была поставлена задача – разработать токарный станок с ЧПУ на базе модели РТ735Ф3, имеющий более высокую точность.

Тщательно рассмотрев ряд различных вариантов конструктивных изменений, вносимых в станок и сравнив варианты этих изменений, отразившиеся на качестве и точности изготовления заданной детали, был выбран вариант с применением в качестве опор шпинделя гидростатических подшипников, а в качестве направляющих каретки – направляющие качения.

Преимущество этого метода решения проблемы состоит в том, что существенно повышается точность обработки и качество обрабатываемых поверхностей. Это достигается за счет того, что при применении гидростатических подшипников, погрешности изготовления шпинделя, особенно посадочных поверхностей под подшипники качения, не переносятся на обрабатываемую деталь, так как масляный слой имеет демпфирующие свойства.

Также увеличивается плавность движения шпинделя за счет отсутствия в опорах трения покоя. Увеличивается долговечность шпиндельного узла, так как трение в опорах почти отсутствует и, соответственно отсутствует износ.

Направляющие качения обеспечивают высокую точность и равномерность движения, трогание рабочих органов без скачков, а так же точное позиционирование.

Расчет привода главного движения

 

Параметры привода главного движения зависят от ряда факторов: размеров обрабатываемой детали, материала заготовки, материала режущей части инструмента и т.д. Так как материал обрабатываемой детали – муфты легированная сталь (30ХГСА), материал режущей части инструмента – твердый сплав Т15К6, а при обработке специальной резьбы фасонным инструментом возникают достаточно большие составляющие силы резания, то, исходя из статистических данных при черновой обработке, принимаем следующие предельно допустимые параметры процесса резания: глубина резания – t_max=7 мм, подача – s_max=1, 0 мм.

Определение сил резания

Исходные данные:

Обрабатываемый материал: Сталь 30ХГСА.

Вид обработки: Наружное продольное точение.

Режущий инструмент: Резец проходной.

Материал режущей части: Т15К6.

Стойкость инструмента: Т=90 мин.

Расчет

Расчет ведем по [20, стр. 246].

Выбираем предельно допустимые глубину и подачу резания:

t_max=7 мм, s_max=1, 0 мм.

Определяем скорость резания:

 

, [м/мин]

где , - коэффициент обрабатываемости стали,  МПа, n_v=1, K_пv=0, 9 – коэффициент учитывающий влияние материала заготовки; K_иv=1, 15 – коэффициент учитывающий влияние материала инструмента; K_v=0, 9 – коэффициент учитывающий влияние углов в плане; K_r=0, 8 – коэффициент учитывающий влияние радиуса при вершине; C_v=476 – постоянная; m=0, 2; x=0, 15; y=0, 45 – показатели степени.

.

 м/мин.

Определяем силы резания:

 

, [Н],

 

где , ,  МПа, n=0, 75, K_мp=1, 09; К_р=0, 94; К_р=1, 25; К_р=1, 15; К_rp=1, 04; C_p=300; x=1; y=0, 75; n=
=-0, 15.

.

, Н.

, [Н],

 Н.

, [Н],

 Н.

Определяем мощность резания:

 

, [кВт];

 кВт.

, [кВт],

где N=38, 3 кВт – мощность резания;

=0, 859 – КПД привода главного движения.

 кВт.

Для привода главного движения выбираем двигатель Siemens тип 1PH8296NE, N_ном=45 кВт, n_ном=1000 мин^-1.

Расчёт коробки скоростей

Частоты вращения шпинделя изменяются за счет частотного регулирования электродвигателя и за счет переключения двух ступеней редуктора.

Данные электродвигателя:

N=45 кВТ

n_ном=1000 мин^-1

n_max=3000 мин^-1

Требуемые частоты вращения шпинделя:

n_ном=10 мин^-1

n_max=3000 мин^-1

Диапазон регулирования двигателя:

 

Диапазон регулирования коробки скоростей:

 

 мин^-1

 

Общий диапазон регулирования:

Применим привод с комбинированным регулированием для которого до условной частоты обеспечивается регулирование с постоянным моментом в диапазоне Dм, а выше – регулирование с постоянной мощностью в диапазоне Dр.

Число ступеней коробки скоростей

 

 

Принимаем z=4

Передаточные отношения:

Для первого вала: i₁=0.8, i₂=0, 25

Для второго вала i₃ =1, 25; i₄=0, 25

Строим график частот вращения

 

 

Определение чисел зубьев зубчатых колёс

 

Σ Z	90
Z1: Z2	0, 8	0, 25	1, 25	0, 25

 

Определение модуля зубчатых колес

Так как основными причинами выхода из строя зубчатых колес станка являются усталость поверхностных слоев зубьев, их износ, смятие торцов зубьев переключающихся шестерен. Поэтому при расчете зубчатых передач модуль определяем не только исходя из прочности зуба на изгиб, но и из усталости поверхностных слоев

 

Для первой переборной группы:

 

мм

=(2, 74*250)\1, 75=391

=1, 5 мм

=(1, 8*250+67)\1, 2=430 Н\см³

 

Принимаем m₁=2, 5 мм

Для второй переборочной группы:

 

 мм

 мм

 

Принимаем m_II= 2 мм

Определение диаметров зубчатых колес.

Диаметр делительной окружности зубчатого колеса:

 

d_i= m_i × z_i.

 

Диаметр окружностей вершин зубьев:

 

dа_i = d_i + 2 × m_i.

d₁ = m₁ × z₁ = 2, 5*40 =100 мм;

dа₁ = d₁ + 2 × m₁ = 105

d₂ = m₂ × z₂ = 2, 5*50 =125 мм;

dа₂ = d₂ + 2 × m₂ = 130 мм;

d₃ = m₃ × z₃ = 2, 5*18 =45 мм;

dа₃ = d₃ + 2 × m₃ = 50 мм;

d₄ = m₄ × z₄ = 2, 5*72= 180 мм;

dа₄ = d₄ + 2 × m₄ = 185 мм;

d₅ = m₅ × z₅ = 5*50 = 250 мм;

d₆ = z₆* m₆ =5*40=200 мм

dа₆= d₆ + 2 × m₆ = 210 мм

d₇ = z₇* m₇ =5*18=90 мм

dа₇= d₇ + 2 × m₇ = 100 мм

d₈ = z₈* m₈ =5*72=200 мм

dа₈= d₈ + 2 × m₈ = 370 мм

 

3) Определим расстояние между осями валов:

 

 

При работе валов коробки скоростей основными нагрузками являются силы, возникающие в зубчатых передачах. Во вращающихся валах эти силы вызывают напряжения, изменяющиеся по знакопеременному симметричному циклу.

Предварительно расчёт на прочность определяет диаметр вала по условному расчёту на чистовое кручение без учёта влияния изгиба.

 

, где

[ τ _кр ] – пониженное допускаемое напряжение кручения, МПа.

При предварительном расчёте для валов из конструкционных углеродистых сталей допускаемые напряжения кручения на выходных участках принимаем [τ _кр] =15…20 МПа. На остальных участках валов диаметры назначаем исходя из конструктивных и технологических требований.

Вал І:

Вал ІІ:

Вал ІІ:

 

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться: