Вертикально-фрезерный консольный станок с числовым программным управлением 6Н13ГЭ2

Станок предназначен для обработки плоских или пространственных изделий сложной конфигурации типа штампов, пресс-форм, кулачков и рычагов из легированных сталей, чугуна и цветных металлов в условиях мелкосерийного и единичного производства.

Пространственная обработка достигается сочетанием движения стола станка с обрабатываемой деталью по двум координатам в горизонтальной плоскости и вертикального перемещения пиноли с инструментом.

Обработка ведется концевыми, сферическими и фасонными фрезами.

Станок оснащен трехкоординатным устройством числового программного управления модели ПРС-3К.

Перемещения стола, салазок и пиноли выполняются от программы, записанной на магнитную ленту шириной 35мм.

Предусмотрена возможность перемещения стола, салазок и пиноли вручную при помощи съемной рукоятки.

В приводах подач стола, салазок и гильзы шпинделя установлены гидравлические усилители момента, управление которыми осуществляется при помощи быстродействующих шаговых электродвигателей с фиксированными углами поворота на каждый импульс.

Беззазорные точечные шариковые винтовые передачи и точные безлюфтовые зацепления зубчатых колес при значительной жесткости конструкции станка обеспечивают производительную работу, высокую точность обработки и стабильность точности станка в течение длительного времени. Класс точности станка Н.

Таблица 3.2- Технические характеристики

4 Кинематический расчет приводов станка

4.1 Расчет привода со смешанным регулированием

Диапазон регулирования частоты АКС равен

.

Диапазон регулирования двигателя при постоянной мощности равен:

Знаменатель ряда регулирования переборной коробки j_k определяется диапазоном регулирования электродвигателя с постоянной мощностью. Окончательно значение знаменателя j_k следует принимать в соответствии с нормалью станкостроения ОСТ 2Н11–1–72 «Предпочтительные числа и ряды предпочтительных чисел», выразив его через одно из стандартных значений знаменателя j:

Расчетное число ступеней коробки определяется зависимостью:

.

Полученное значение z_pk округляется до ближайшего целого числа z_k в сторону уменьшения. Принимаем z_k =2.

При округлении числа ступеней фактический знаменатель коробки j_k изменяется, поэтому следует уточнить его значение. Уточним диапазон D_Р при условии сохранения общего диапазона регулирования привода D.

,

Расчетные значения максимальной и минимальной частот вращения электродвигателя определяются выражениями:

мин^-1;

мин^-1;

Выполним построение графика частот.

Выполним расчет чисел зубьев аналитическим методом

; .

Имеем: a+b=2+1=3; c+d=1+4=5.

Наименьшее кратное НОК=15=S_Z.

Минимальное число зубьев для прямозубого зубчатого колеса равно 18. Так как минимальное число зубьев 3, то помножим все зубья на 6.

Z ₁=6∙ 10=60; z ₂=6∙ 5=30; z ₃=6∙ 3=18; z ₁₄=6∙ 12=72;

Строим кинематическую схему коробки скоростей:

Рисунок 4.1 – кинематическая схема шпиндельного узла

5 Прочностные расчеты привода главного движения

5.1 Проектировочный расчет зубчатых колес

Проектировочный расчет предназначен для определения модуля и ширины зубчатых колес, а также крутящего момeнтa, действующего на вал.

Расчет выполняется при помощи специальной программы на ЭВМ.

Полученные расчетные значения модуля и ширины венца необходимо округлить в меньшую сторону до стандартных. Полученные значения представлены в приложении А.

5.2 Проверочный расчет зубчатых колес

Проверочный расчет производится по контактным и изгибным напряжениям. Для коробок передач металлорежущих станков наиболее важными критериями работоспособности являются выносливость по напряжениям изгиба и выносливость поверхностных слоев по кон­тактным напряжениям.

По результатам расчета должны выполняться условия:

[S]_и > S_и

[S]_к > S_к.

Исходные данные вносятся с дисплея в режиме “Проверочный расчет зубчатых колес”. Полученные значения представлены в приложении Б.

Обозначения в таблице следующие:

V -max - максимальная скорость на шестерне;

S-из 1 - напряжения изгиба на шестерне;

S-из2 - напряжение изгиба на колесе;

S-кон - контактные напряжения;

[S]и1- допустимые напряжения изгиба на шестерне;

[S]и2 - допустимые напряжения изгиба на колесе;

[S]к1- допустимые контактные напряжения на шестерне;

[S]к2 - допустимые контактные напряжения на колесе.

ДД 1, ДД2 - делительные диаметры шестерни и колеса;

ДО1, ДО2 - начальные диаметры шестерни и колеса;

ДЕ1, ДЕ2 - диаметры выступов шестерни и колеса;

Дl1, ДI2 - диаметры впадин шестерни и колеса;

FI1, FI2 - углы начальных конусов шестерни и колеса;

ALF1, ALF2 - углы наружных конусов шестерни и колеса.

---------------------------------------------------

: ПOBEPOЧHЫЙ PACЧET ЗУБЧATЫX KOЛEC:

---------------------------------------------------

: HAИMEHOBAHИE: PAЗMEPH.::::

---------------------------------------------------

: HOMEP ПAPЫ:: 1: 2: 3:

---------------------------------------------------

: УГOЛ HAKЛOHA: ГPAДУCЫ:.0:.0:.0:

: MOДУЛЬ: MM: 5.0: 5.0: 6.0:

: Z1:: 18.: 60.: 30.:

: Z2:: 72.: 30.: 30.:

: B1: MM: 45.: 45.: 60.:

: B2: MM: 45.: 45.: 60.:

: BK: MM: 45.: 45.: 60.:

: N-PACЧ.: 1/C: 34.0: 34.0: 9.0:

: N-MAX: 1/C: 290.0: 290.0: 557.0:

: M-PACЧ.: H.M: 236.0: 236.0: 885.0:

: T: ЧAC: 5000.: 5000.: 5000.:

: EPS1::.000:.000:.000:

: EPS2::.000:.000:.000:

: K-ПEP.ИЗГ.:: 1.10: 1.10: 1.10:

: K-HEP.ИЗГ.:: 1.10: 1.10: 1.10:

: K-ПEP.KOH.:: 1.05: 1.05: 1.05:

: ГAMMA: PAД.:.00000:.00000:.00000:

: 1 ПPИЗHAK:: 2073.: 2073.: 2073.:

: 2 ПPИЗHAK:: 144.: 144.: 133.:

---------------------------------------------------

: PEЗУЛЬTATЫ PACЧETA.

: V-MAX: M-CEK: 13.05: 43.51: 50.14:

: S-ИЗ1: MПA: 88.1: 39.6: 86.2:

: S-ИЗ2: MПA: 53.6: 36.7: 70.3:

: S-KOH: MПA: 652.9: 373.9: 688.9:

: [S]И1: MПA: 242.1: 242.1: 178.4:

: [S]И2: MПA: 242.1: 242.1: 178.4:

: [S]K1: MПA: 1037.0: 1037.0: 1294.1:

: [S]K2: MПA: 1306.5: 1024.1: 1294.1:

: ЦИЛИHДPИЧECKAЯ:::::

: DD1: MM: 90.0: 300.0: 180.0:

: DD2: MM: 360.0: 150.0: 180.0:

: DO1: MM: 84.6: 281.9: 169.1:

: DO2: MM: 338.3: 141.0: 169.1:

: DE1: MM: 100.0: 310.0: 192.0:

: DE2: MM: 370.0: 160.0: 192.0:

: DI1: MM: 77.5: 287.5: 165.0:

: DI2: MM: 347.5: 137.5: 165.0:

---------------------------------------------------

: MATEPИAЛ Z1:: 40X-TBЧ: 40X-TBЧ: 40X-TBЧ:

: MATEPИAЛ Z2:: 40X-TBЧ: 40X-TBЧ: 40X-TBЧ:

---------------------------------------------------

5.3 Предварительный расчет валов

Диаметр валов рассчитываем по формуле:

,

где - частота вращения на валу;

P – мощность на валу;

: ;

: ;

, принимаем мм,

, принимаем мм,

5.4 Проверочный расчет двухопорных валов

Расчет выполняется на прочность и жесткость с учетом податливости опор. При этом учитывается тип зубчатой передачи, передающей крутящий момент, расчетная схема вала, материал вала. Полученные значения представлены в приложении В, Г, где

А_{2, 4}-осевые усилия на шестернях;

R_{1, 3}-суммарные реакции в опорах в плоскости, перпендикулярной оси вала;

Q^Р_{2, 4}, Q^Т_{2, 4}-углы поворота вала под зубчатыми колесами в следствии деформации опор в плоскости действия окружной и радиальной силы;

F^P_2.4, F^T_2.4- прогибы вала под зубчатыми колесами соответственно в плоскости действия окружной и радиальной силы;

F_кр- угол закручивания вала;

F_{В2, 4}- угол поворота зубчатого колеса, вызванный прогибом вала;

F_П- угол закручивания вала с учетом его прогибов под зубчатыми колесами;

S_2.3- расчетные напряжения в опасных сечениях вала;

N_{2, 3}- коэффициенты запаса прочности вала в опасных сечениях;

-----------------------------------------------------------------------

: PACЧET ДBУXOПOPHOГO BAЛA:

: ИCXOДHЫE ДAHHЫE:

-----------------------------------------------------------------------

: MKP2: H.M: 235.0:: MKP4: H.M: 235.0:: ДHO2: MM: 318.00:

::::::::::::

: ДHO4: MM: 90.00:: ДHO2': MM:.00:: ДHO4': MM:.00:

::::::::::::

: TG2: -:.00:: TG4: -:.48:: KS2: -: 1.60:

::::::::::::

: KS3: -: 1.60:: KT2: -: 2.45:: KT3: -: 2.45:

::::::::::::

: N: OБ/MИH 35.00:: L1: MM: 70.00:: L2: MM: 250.00:

::::::::::::

: L3: MM: -70.00:: DH1: MM: 45.00:: DH2: MM: 45.00:

::::::::::::

: DH3: MM: 45.00:: DBH1: MM:.00:: DBH2: MM:.00:

::::::::::::

: DBH3: MM:.00:: SS: MПA: 400.00:: S-150: MПA: 250.00:

::::::::::::

: K1': MM/H:.0000000:: K1'': MM/H:.0000000:: K3': MM/H:.0000000:

::::::::::::

: K3'': MM/H:.0000000:: B2: ГPAД:.00:: B4: ГPAД:.00:

::::::::::::

: Ф2: ГPAД: 90.00:: Ф4: ГPAД: -90.00:::::

-----------------------------------------------------------------------

: PEЗУЛЬTATЫ PACЧETA

-----------------------------------------------------------------------

: A2: H:.00:: A4: H:.00:: R1: H: 6888.52:

::::::::::::

: R3: H: 3703.61:: Q2P: PAД: -.002475:: Q2T: PAД:.001049:

::::::::::::

: Q4P: PAД:.000231:: Q4T: PAД: -.000058:: F2P: MM:.056058:

::::::::::::

: F2T: MM: -.104182:: F4P: MM: -.050740:: F4T: MM:.007745:

::::::::::::

: FKP: PAД:.003128:: FB2: PAД:.004206:: FB4: PAД:.000399:

::::::::::::

: FП: PAД:.007733:: S2: MПA: 244.33:: N2: -: 4.00:

::::::::::::

: S3: MПA: 61.54:: N3: -: 4.78:::

---------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------

:

PACЧET ДBУXOПOPHOГO BAЛA:

: ИCXOДHЫE ДAHHЫE:

-----------------------------------------------------------------------

: MKP2: H.M: 885.0:: MKP4: H.M: 885.0:: ДHO2: MM: 360.00:

::::::::::::

: ДHO4: MM: 180.00:: ДHO2': MM:.00:: ДHO4': MM:.00:

::::::::::::

: TG2: -:.48:: TG4: -:.48:: KS2: -: 1.60:

::::::::::::

: KS3: -: 1.60:: KT2: -: 2.45:: KT3: -: 2.45:

::::::::::::

: N: OБ/MИH 90.00:: L1: MM: -150.00:: L2: MM: -70.00:

::::::::::::

: L3: MM: 250.00:: DH1: MM: 46.00:: DH2: MM: 46.00:

::::::::::::

: DH3: MM: 46.00:: DBH1: MM:.00:: DBH2: MM:.00:

::::::::::::

: DBH3: MM:.00:: SS: MПA: 400.00:: S-150: MПA: 250.00:

::::::::::::

: K1': MM/H:.0000000:: K1'': MM/H:.0000000:: K3': MM/H:.0000000:

::::::::::::

: K3'': MM/H:.0000000:: B2: ГPAД:.00:: B4: ГPAД:.00:

::::::::::::

: Ф2: ГPAД: 90.00:: Ф4: ГPAД: -90.00:::::

-----------------------------------------------------------------------

: PEЗУЛЬTATЫ PACЧETA

-----------------------------------------------------------------------

: A2: H:.00:: A4: H:.00:: R1: H: 3175.83:

::::::::::::

: R3: H: 1890.:: Q2P: PAД:.000031:: Q2T: PAД: -.000034:

::::::::::::

: Q4P: PAД: -.000080:: Q4T: PAД:.000077:: F2P: MM:.012064:

::::::::::::

: F2T: MM: -.009579:: F4P: MM:.004748:: F4T: MM: -.005163:

::::::::::::

: FKP: PAД:.0000302:: FB2: PAД:.000397:: FB4: PAД: -.000021:

::::::::::::

: FП: PAД:.008567:: S2: MПA: 79.41:: N2: -: 8.46:

::::::::::::

: S3: MПA: 85.45:: N3: -: 3.44:::::

------------------------------------------------------------------------

Полученные данные проверяем по следующим условиям:

где m – модуль зубчатых колес, расположенных на валу.

Для входного вала:

Условие выполняется.

Аналогичным образом выполняется расчет и проверка выходного вала:

Условия выполнены, значит, проверочный расчет выполнен верно.

5.5 Проверочный расчет подшипников

Проверочный расчет подшипников качения может производиться по динамической или статической грузоподъемности. При этом определяются номинальная долговечность и деформация в подшипнике.

В качестве проверяемых выбраны подшипники, расположенный на тех же валах, которые рассчитывались в п.3.4.

Выбираем на первом и втором валу шариковые радиальные однорядные подшипники № 306 по ГОСТ 8338-75.

Выбираем на третьем валу шариковые радиальные однорядные подшипники № 308 по ГОСТ 8338-75.

ПOBEPOЧHЫЙ PACЧET ПOДШИПHИKOB KAЧEHИЯ

ИCXOДHЫE ДAHHЫE

-------------------------------------------------

: HOMEP ПOДШ.: N: 306.: 306.: 308.: 308.:

: ПO ГOCT::::::

:::

: PAДИAЛ.HAГP: FR: 200.000: 189.090:.000:.000:

: (KГ)::::::

:::

: OCEBAЯ CИЛA: A:.000:.000:.000:.000:

: (KГ)::::::

:::

: ЧACTOTA: H: 800.000: 800.000: 320.000: 320.000:

: BPAЩEHИЯ::::::

: (OБ/MИH.)::::::

:::

: KOЭФ.БEЗOП.: KБ: 1.200: 1.200: 1.200: 1.200:

:::

: KOЭФ.BPAЩ.: V: 1.000: 1.000: 1.000: 1.000:

:::

: KOЭФ.MOЩH.: KN: 1.000: 1.000: 1.000: 1.000:

:::

: HOMEP CXEMЫ: NCX: 1.: 1.: 1.: 1.:

:::

: HOMEP KOЛOH: NKCП: 2.: 1.: 4.: 3.:

: C COПP.ПOДШ::::::

---------------------------------------------------------

PEЗУЛЬTATЫ PACЧETA

---------------------------------------------------------

: PACЧET.ДOЛ-: LH: 4208.: 27075.: 248536.: 1174150.:

: ГOBEЧHOCTЬ::::::

: (ЧAC)::::::

:::

: ДOПУCKAEMAЯ: NPEC: 6300.: 6300.: 5000.: 5000.:

: ЧACTOTA::::::

: BPAЩEHИЯ::::::

: (OБ/MИH)::::::

:::

: ДEФOPMAЦИЯ: D:.06750:.04174:.03287:.02239:

: (MM)::::::

:::

: ДOП.CTATИЧ.: C0: 3630.: 3630.: 4940.: 4940.:

: ГPУЗOПOД.::::::

: (KГ)::::::

:::

: PACЧ.CTATИЧ: P0:.000:.000:.000:.000:

: HAГPУЗKA::::::

: (KГ)::::::

---------------------------------------------------------

5.6 Расчет поликлиноременной передачи

Исходные данные выбираем из результатов кинематического расчета с учетом данных задания на проектирование:

1 Выбираем для передачи ремень сечением М с базовой длиной (табл. 88, 89, [7]).

2 Назначаем диаметр меньшего шкива:

(табл.88, [7]) в соответствии с рекомендациями (из ряда стандартных значений диаметров шкивов).

3 Диаметр большего шкива:

,

где (табл.80 [7]).

Назначаем .

4 Назначаем ориентировочное межосевое расстояния передачи

(табл.81).

5 Рассчитаем ориентировочную длину ремня

Принимается (ближайшее значение (табл.82)).

6 Действительное межосевое расстояние

где ;

Пределы регулирования:

;

.

7 Угол охвата ремнем меньшего шкива:

.