Горизонтально фрезерный станок

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение 1. Анализ существующих  конструкций станков и выбор  станка-прототипа 2. Обоснование  технической характеристики станка 3. Кинематический расчет привода главного движения 4. Силовой расчет  элементов коробки скоростей 5. Проектирование  и расчет шпиндельного узла Заключение Список использованных источников   ПРИЛОЖЕНИЯ 1. Общий вид горизонтально-фрезерного станка 6Р80 2. Спецификация развертки  коробки скоростей станка 3. Спецификация шпиндельного  узла станка

с.5 с.6   с.7 с.15 с.22 с.33 с.37 с.38

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Металлорежущий  станок является основой для построения современных технологических систем и автоматизированных производств.

При создании станков  используются все достижения машино- и приборостроения, электротехники и электроники, автоматики и информатики.

Поиск новых  решений для достижения прецизионности, производительности, надежности приводит к частой смене моделей станков. Поэтому создатели новой техники должны использовать все достижения науки о станках, применять справочные материалы и стандарты для обеспечения высших технических характеристик создаваемых моделей станков.

 

1 Анализ существующих конструкций горизонтально-фрезерных станков и выбор станка-прототипа

 

Для обработки заготовок из стали, чугуна и цветных металлов, имеющих наибольший размер обрабатываемой поверхности 180´500 мм, инструментом с пластинами из твердого сплава и быстрорежущего материала, рассмотрим несколько типов станков, на которых возможно обработать данную заготовку:

Таблица 1 – Характеристики станков-прототипов

Параметры	6Р80	6Р81	6Р82Г
Размеры рабочей поверхности стола	200´800	250´1000	320´1250
Наибольшие  перемещения стола:
продольное	400	630	800
поперечное	160	200	250
вертикальное	320	320	420
Число скоростей  шпинделя	12	16	18
Частота вращения шпинделя, об/мин	55 – 2240	50 – 1600	31,5 – 1600
Подача, мм/мин:
продольная	25 – 1120	35 – 1020	25 – 1250
поперечная	25 – 1120	28 – 790	25 – 1250
вертикальная	12,5 – 560	14 – 390	8,3 – 416,6
Мощность электродвигателя главного привода, кВт	3	5,5	7,5
Габаритные  размеры:
длина	1525	1480	2305
ширина	1875	1990	1950
высота	1515	1630	1680
Масса, кг	1290	2280	2900

 

Выбираем станок 6Р80. Станок предназначен для обработки заготовок из стали, цветных материалов и чугуна фрезами из быстрорежущей стали или оснащенных пластинами из твердого сплава. Станок используется в условиях индивидуального и серийного производств.

 

 

2 Обоснование технической  характеристики станка

2.1 Виды работ, выполняемых на горизонтально-фрезерных станках:

Станок предназначен для фрезерования различных деталей  из стали, чугуна и цветных металлов сравнительно небольших размеров. Обработка  деталей осуществляется цилиндрическими, дисковыми, фасонными, угловыми, модульными и торцевыми фрезами как встречным, так и попутным фрезерованием. При наличии делительной головки можно фрезеровать прямозубые шестерни, рейки, канавки и т.п.

2.2 Выбор и расчет режимов резания

Таблица 2 – Скорости резания (м/мин) на фрезерных станках

Технологичес- кие переходы	Тип	Фрезы		Режимы резания
		матер-иал	Диаметр,мм	Глубина резания мм	Подача, мм/об	Скорость резания, мм/мин
Конструкционная углеродистая и низколегированная сталь,
Фрезерование  плоскостей:	Фре-зы тор- це-вые
черновое по корке		Т15К12В	125-630	5-8	0,09-0,12	66-97,5
		Т15К10				118-150
получистовые		Т15К6		до 1,5	до 0,06	239-300
Фрезерование  плоскостей и уступов:	Фре- зы кон-це-вые
черновое по корке		Р6М5	25-100	до 0,3 Д	0,04-0,06	15-18
черновое и  получистовое		Р6М5			0,06-0,11	20-30
Фрезерование пазов	Фре-зы кон-це-вые	Р6М5	25-100	Д	0,03-0,08	15-24

 

 

 

 

 

 

 

 

Продолжение таблицы 2

Технологичес- кие переходы	Тип	Фрезы		Режимы резания
		матери-ал	Диаметр,мм	Глубина резания, мм	Подача, мм/об	Скорость резания, мм/мин
Серый чугун  НВ 180-220
Фрезерование  плоскостей:	Фре-зы тор-це-вые
черновое по корке		ВК8В	125-630	5-8	0,18-22	45-58
черновое		ВК8				60-75
получистовые		ВК6		до 0,3	до 0,12	94-118
Фрезерование  плоскостей и уступов:	Фре-зы кон-це-вые
черновое по корке		Р6М5	25-100	до 0,3 Д	0,08-0,12	10-12
черновое и  получистовое		Р6М5				18-24
Фрезерование пазов	Фре-зы кон-це-вые	Р6М5	25-100	Д	0,05-0,15	15-19

 

Рисунок 1 – Скорости резания по видам работ

 

На графике  рис. 1 цифрами обозначены: 1 – фрезерование плоскости черновое по корке фрезой торцевой диаметром 125 – 630 мм, оснащенной пластинами из твердого сплава Т15К12В; 2 - фрезерование плоскости черновое по корке фрезой торцевой диаметром 125 – 630 мм, оснащенной пластинами из твердого сплава Т15К10;

3 – фрезерование  плоскости получистовое фрезой  торцевой диаметром 125 – 630 мм, оснащенной пластинами из твердого  сплава Т15К6; 4 – фрезерование  плоскостей или уступов черновое  по корке фрезой концевой из быстрорежущей стали Р6М5 диаметром 25 – 100 мм;  5 - фрезерование плоскостей или уступов получистовое фрезой концевой из быстрорежущей стали Р6М5 диаметром 25 – 100 мм;  6 – фрезерование пазов фрезой концевой из быстрорежущей стали Р6М5 диаметром 25 – 100 мм; (1 – 6 – обработка стали средней твердости; 7 – 12 – обработка серого чугуна).

По выбранным  скоростям резания определим  частоты вращения шпинделя для каждого  вида работ. Частоты вращения определяются по формулам:

(1)

где v_min – минимальная скорость при обработке максимального размера детали; v_max – максимальная скорость при обработке минимального размера детали; d_min, d_max – соответственно минимальный и максимальный размеры деталей.

d_min находится как:

(2)

 

Полученные значения частот вращения шпинделя оформим в виде графика:

Рисунок 2 – Частоты вращения шпинделя по видам работ

 

Минимальная скорость V_min будет при черновом фрезеровании по корке плоскостей и уступов заготовки из серого чугуна фрезой концевой из быстрорежущей стали Р6М5: V_min = 10 м/мин; максимальная V_max – при получистовом фрезеровании заготовки из стали фрезой, оснащено пластинами из твердого сплава Т15К6: V_max = 300 м/мин.

Тогда минимальная n_min и максимальная n_max частоты вращения составят:

 

2.3 Диапазон регулирования

 

Диапазон обрабатываемых деталей (диапазон размеров):

 

 

Диапазон регулирования  скоростей:

Диапазон частот вращения шпинделя:

Обеспечение полученного  диапазона частот вращения нецелесообразно, т.к. приведет к усложнению и удорожанию станка. Поэтому ограничим минимальное  значение частоты вращения шпинделя: n_min = 50 об/мин.

 

2.4 Регулирование скоростей

 

Регулирование скоростей  для разрабатываемого станка принимаем  ступенчатое. Для регулирования  в заданных пределах (от n_min до n_max) выбираем геометрический ряд частот вращения шпинделя с знаменателем j = 1,26.

Число скоростей:

(3)

Обеспечение полученного  диапазона частот вращения нецелесообразно, т.к. приведет к усложнению и удорожанию станка. Поэтому ограничим число  скоростей вращения шпинделя:  Z_v = 18.

Рассчитаем частоты вращения шпинделя по формулам:

(4)

Расчетные значения частот вращения шпинделя округлим до значений, указанных в нормали  станкостроения «Нормальные ряды чисел  в станкостроении» (прил.2 [1]):

 

2.5 Расчет мощности привода и выбор электродвигателя

 

Мощность двигателя  в приводе станка расходуется  на создание рабочих сил и преодоление различных сопротивлений и определяется по формуле

(5)

где N_n- полезная мощность

(6)

где P_z – тангенциальная составляющая силы резания; υ_черн – скорость резания для основного вида работы, м/мин; N_хх – мощность холостого хода; N_доп – мощность на дополнительные потери

	(7)
	(8)
	(9)

 

где (принимаем )

Для основного  вида работ (черновое фрезерование фрезами  максимального диаметра из быстрорежущей стали) сила резания и скорость рассчитывается аналитически по формулам справочника ([3] стр.282).

 

Скорость резания:

(10)

где С_v; q; m; x; y; u; p - коэффициент и показатели степени (принимаем соответственно равными 35,4; 0,45; 0,33; 0,3; 0,4; 0,1; 0,1); D – диаметр фрезы; T – период стойкости ( Т = 180 мин); t – глубина резания (принимаем t = 5 мм); s_z – подача на зуб фрезы (для станков мощностью менее 5 кВт и средней жесткости системы при фрезеровании цилинжрическими фрезами из быстрорежущей стали конструкционной стали: s = 0,10 мм/зуб); z – число зубьев фрезы (z = 22); B – ширина фрезерования

(11)

K_v – поправочный коэффициент              

(12)