Модернизация коробки подач радиально – сверлильного станка Н55 с целью величения подачи шпинделя с 2,5 до 3 мм на оборот
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ
РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ НИВЕРСИТЕТ ИМ. Д. СЕРИКБАЕВА
КАФЕДРА «ТЕХНОЛОГИЯ МЕТАЛЛОВ И МАШИНОСТРОЕНИЯ»
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту по дисцеплине
«Станочное оборудование машиностроительных заводов»
На тему: «Модернизация коробки подач радиально – сверлильного станка Н55 с целью величения подачи шпинделя с 2,5 до 3 мм на оборот»
Проект выполнил студент группы :
01-ТМ-1 Первутинский Д.С.
Консультант проекта: Чуйко А. Н.
Усть-Каменогорск
2005
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ
РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ НИВЕРСИТЕТ ИМ. Д. СЕРИКБАЕВА
КАФЕДРА «ТЕХНОЛОГИЯ МЕТАЛЛОВ И МАШИНОСТРОЕНИЯ»
З А Д А Н И Е
На курсовой проект по дисцеплине
«Станочное оборудование машиностроительных заводов»
Студенту группы 01-ТМ-1 Первутинскому Д.С.
Тема проекта: «Модернизация коробки подач радиально – сверлильного станка Н55 с целью величения подачи шпинделя с 2,5 до 3 мм на оборот»
Перечень механико-кинематических расчетов: расчет зубчатой передачи.
Перечень расчетов на прочность: расчет зубчатого колеса на прочность, расчет вала на прочность, расчет шлицевого соединения.
Задание выдано: 17.02.2005 г.
Консультант проекта
Заведующий кафедрой «ТМ и М»
Реферат
Целью моего курсового проекта была моденизация радиально – сверлильного станка Н55. Задачей модернизации было величение подачи шпинделя с 2,5 мм до 3 мм на оборот. Такой вид модернизации встречается в наше время повсеместно, так как при увеличении подачи станка при прочих равных условиях повышается его производительность, т.е. сокращается время на обработку детали. Сокращение же времени на обработку детали дает снижение затрат на производство изделия и себестоимость конечного изделия, так как сокращается заработная плата рабочего в расчете на одну деталь и величивается объем производства за то же самое время. Снижение себестоимости производства изделия позволяет повысить конкурентоспособность готового изделия и в конечном итоге повысит прибыль предприятия.
Особенно большой эффект от величения подачи станка осуществляется в единичном и серийном производствах, когда этот станок является «узким местом» в поточной линии, т.е. он имеет наименьшую производительность среди другого оборудования линии и следовательно тормозит весь конвейер, так как производительность всей линии зависит от производительности самого непроизводительного оборудования. Таким образом, при повышении производительности нашего станка мы не только поднимаем производительность обработки детали на нашем станке, но поднимем производительность всей конвейерной линии в условиях единичного и серийного производства.
Введение
Современными направлениями развития станочного оборудования являются большее производство и более широкое внедрение станков с ЧПУ, автоматический линий, гибких производительных модулей.
В машиностроении в настоящее время действуют сотни автоматических линий для обработки деталей и сборочных единиц. Автоматические линии позволяет повысит качество и производительность обработки, высвободить значительное число рабочих от монотонного труда и т.д. Автоматизированное производство решает многие технические, социальные и экономические вопросы.
Выполняемые на сверлильных станках работы характеризуется большой трудоемкостью, так как установка и закрепление заготовок, а также их снятия, правление, станком, а зачастую ручная подача шпинделя с инструментом требует от рабочего непрерывного внимания и значительных физических силий. По статистическим данным длительность ручных операций при работе на сверлильных станках с механической подачей режущего инструмента составляет 28,8%, а на станках с ручной подачей ручные операции выполняются почти в течение всего процесса обработки.
Повышение производительности труда на сверлильных работах достигается за счет сокращения основного и вспомогательного времени обработки отверстия как путем рациональной организации работы на станке, так и за счет механизации и автоматизации процесса обработки.
Основное время можно сократить, используя высокопроизводительное оборудование, многошпиндельное сверление, комбинированные режущие инструменты, меньшение припусков обработки и т.д.
Вспомогательное время можно сократить, используя быстродействующие зажимные приспособления и быстросменные инструменты, становки, снятие заготовок без остановки станка (многопозиционные приспособления), механизацию и автоматизацию ручных приемов работы.
Однако использование специальных приспособлений и оборудования экономически целесообразно только в словиях массового и крупносерийного производства, когда они могут быть использованы при обработке большого количества одинаковых деталей.
Применять высокопроизводительные специальные приспособления в условиях мелкосерийного и отчасти серийного производства экономически не целесообразно, так как их изготовление не окупается при небольших партиях изготавливаемых деталей.
Важнейшим резервом роста производительности труда в машиностроении является модернизация действующего станочного парка. Модернизация станка целесообразно, если в результате дается повысить его производительность, качество выпускаемой продукции, расширить технологические возможности и увеличить надежность станка, обеспечит словие труда и безопасность работы. В зависимости от вида модернизируемого оборудования, степени его изношенности, ремонтопригодности, возможностей ремонтного цеха, оснащенности предприятия технологическим оборудование и от технологических задач, которое должно выполнять оборудование после его модернизации, определять объем последней и ее направление.
Следует отметить, что модернизация станочного парка является одной из составных частей технического прогресса. Однако решение о проведении модернизации должны принимать четом конкретных словий, на основании экономических расчетов.
В нашем случае мы модернизируем коробку подач для величения подачи до 3мм/об, что снижает основное машинное время, даже без использование нового более производительного оборудования.
1 Назначение станка и область применение станка
Радиально – сверлильный станок модели Н55 предназначен для широкого применения в промышленности.
Благодаря своей ниверсальности станок находит применение везде, где требует обработка отверстий, от ремонтного цеха до крупносерийного производства.
На станке можно производить сверление в сплошном материале, рассверливание, зенкерование, развертывание, подрезку торцов в обоих направлениях, нарезку резьбы метчиками и другие подобные операции. Применение приспособлений и специального инструмента значительно повышает производительность станка и расширяет круг возможных операций, позволяя производить на нем выточку внутренних канавок, вырезку круглых пластин из листа и т.д. При соответствующей оснастке на станке можно выполнять многие операции, характерные для расточных станков.
1.1 Применяемый режущий инструмент
Отверстия на сверлильном станке обрабатывают различными инструментами: сверлами, зенкерами, зенковками, развертками, резцами и метчиками.
Сверла служат для образования отверстий в различных материалах и делятся на спиральные, с прямыми канавками, перовые, для глубокого кольцевого сверления и центровочные. Сверла изготавливают из быстрорежущих, легированных и глеродистых сталей, а также их оснащают пластинками из твердых сплавов.
Зенкеры служат для дальнейшей обработки отверстий раннее просверленных или полученных при литье штамповке заготовок. В отличие от спиральных сверл зенкер имеют три или четыре режущие кромки и у них отсутствует перемычка.
Развертки применяются для окончательной обработки отверстий с целью получения высокой точности и меньших параметров шероховатости поверхности. По всей конструкции и назначению развертки делятся на ручные и машинные, цилиндрические и конические, насадные и цельные. Цельные развертки изготавливают из инструментальной, глеродистой, или быстрорежущей стали. При развертывании отверстий в твердых металлах используют развертки, оснащенные пластинками из твердого сплава, обладающей по сравнению с быстрорежущими развертками большей износоустойчивостью. Метчики применяют для нарезание внутренних резьб; он представляет собой винт с продольными или винтовыми канавками, образующими режущие кромки и служащими одновременно для вывода стружки. Метчики по всей конструкции делятся на следующие основные виды:
§ (слесарные) для нарезание метрических, дюймовых и трубных резьб вручную; в комплекте содержатся два или три метчика;
§ (длинные и короткие) для нарезание метрических и дюймовых резьб в гайках и сквозных отверстиях;
§ для нарезание метрических, дюймовых и трубных резьб в свободных или глухих отверстиях на сверлильных станках с механизмом изменения направления вращения шпинделя.
Метчики изготавливают из инструментальных, глеродистых, легированных и быстрорежущих сталей, со сменой твердосплавной рабочей частью. В серийном или массовом производстве широко распространены комбинированные и многоразмерные или многопереходные режущие инструменты, к которым относятся ступенчатые сверла, ступенчатые зенкеры и другие инструменты. С их помощью за один переход можно получить отверстие с двумя – тремя ступенями. При работе комбинированными инструментами значительно сокращается время обработки отверстии за счет меньшения количества переходов, сокращения вспомогательного и машинного времени.
1.2 Пределы режимов резания для основных операций
При сверлении стали, чугуна, медных и алюминиевых сплавов сверлами из быстрорежущей сталей:
4 диаметра сверла D = 2…4 мм и твердости заготовки HB>300 величина подачи S = 0,04…0,06 мм/об и Vрез = 4,5…6 м/мин.
4 диаметра сверла D = 50 мм и твердости заготовки HB>170 величина подачи S = 1,3…1,4 мм/об и Vрез = 50…55 м/мин.
Приведенные подачи подачи применяют при сверлении отверстий глубинной l<3D с точностью не выше 12-го квалитета в словиях жесткой технологической системы. В противном случае вводят меньшающие поправочные коэффициенты.
При рассверливании подача, рекомендованная для сверления, может быть величена до 2-х раз.
При обработки отверстий зенкерами из быстрорежущей сталей и твердого сплава:
4 диаметра зенкера D<15 мм и обрабатываемой заготовки из стали или чугуна HB>200 величина подачи S = 0,04…0,06 мм/об и Vрез = 7,5…10 м/мин.
4 диаметра зенкера D = 50…60 мм и обрабатываемой заготовки из чугуна или медного сплава HB>200 величина подачи S=– 1,8…2,2 мм/об и Vрез = 50…70 м/мин.
Приведенные значения подачи применять для обработки отверстий с допуском не выше 12-го квалитета. Для достижения более высокой точности (9-11 квалитеты) а также при подготовке отверстий под последующую обработку их одной разверткой или под нарезание резьбы метчиком вводится поправочный коэффициент К = 0,7. При зенкеровании отверстий развертками из быстрорежущей сталей:
4 Для диаметра развертки D<10 мм и стальной заготовке подача величина подачи S = 0,8 мм/об и Vрез = 4…6 м/мин.
2 Анализ конструкции станка
2.1 Краткое инструкция по использованию станка
Станок рассчитан на сверление отверстий диаметром до 50 мм быстрорежущими сверлами в стали средней твердости (предел прочности при растяжении sв = 55…65 кг/мм2). На соответствующих режимах резания станок может быть использован и для сверления больших отверстий.
Режимы резания, возможны на станке, определяются динамическими параметрами станка: наибольшей эффективной мощностью на шпинделе – 5,5 кВт, наибольшими крутящим моментом на шпинделе – 7100 кг/см и наибольшим силием подачи – 2 кгс.
При этом надо иметь в виду, что наибольшая мощность на шпинделе может быть использована, начиная с 4-й ступени чисел оборотов (80 об/мин). Низшие числа оборотов применяются на сверлильных станках для выполнения операций, требующих меньшей мощности, но большего крутящего момента. Поэтому на трех первых скоростях мощность на шпинделе не достигает 5,5 кВт.
Наибольший крутящий момент на шпинделе может быть получен только на первых четырех числах оборотов.
Величина наибольшего допустимого усилия подачи обусловлена прочностью деталей станка и жесткостью его конструкции. Превышение допустимого значения силия подачи, которое равно 2 кг, вызывает пощелкивание предохранительной муфты и повышенный отжим рукава со шпинделем.
Величину механической подачи следует выбирать так, чтобы на превзойти допустимого силия подачи. Известно, что силие подачи в значительной степени зависит от правильности заточки сверла.
Широкие диапазоны скоростей вращения шпинделя (от 80 до 4 об/мин) и механических подач (от 0,056 до 2,5 мм/об шпинделя) позволяет производительно работать при различных операциях на разных материалах.
Сосредоточение всех органов управления станком на сверлильной головке, наличие одно – рукояточных механизмов переключения скоростей и подач, надежных гидравлических зажимов колонны и сверлильной головки, а также автоматического зажима рукава на колоне обеспечивают максимальное сокращение вспомогательного времени.
Сокращению вспомогательного времени способствует также применение универсальной и специальной оснасткой.
Для расширения возможностей станка иногда располагают обрабатываемые детали не только на плите, но и вне ее. При необходимости обработки высоких деталей, их располагают в яме, вырытой рядом со станком.
При работе с часто сменой инструментов рекомендуется пользоваться быстросменным патроном. При нарезании резьбы для предохранение метчиков от поломки следует применять предохранительный патрон.
2.2 Описание конструкции станка
2.2.1 компоновка станка
Основание всего станка является фундаментальная плита, которая крепится к фундаменту. На плиту установлена внутренняя неподвижная колонна, на которой вращается поворотная часть станка, состоящая из наружной колонны, рукава и сверлильной головки.
Рукав перемещается по наружной цилиндрической колонне при помощи механизма подъема, расположенного на верхнем торце колонны; зажим рукава на наружной колонне производится автоматически по окончании подъема или опускания.
Зажим наружной колонны на внутренней во время работы станка осуществляется гидравлическим механизмом, выстроенным в корпус механизма подъема.
Сверлильная головка, которая вручную перемещается по направляющим рукава, является самостоятельным агрегатом и заключает в себе узлы: коробки скоростей и подач, механизм подачи, шпиндель с противовесом и др. при работе на станке сверлильная головка закрепляется в рукаве гидравлическим механизмом, работающим одновременно с механизмом зажима колонны. Оба механизма правляются от одной кнопочной станции.
Все органы правления станком сосредоточены на сверлильной головке. Станок оборудован пятью электродвигателями. Электроппаратура смонтирована в ниши, отлитой в задней части рукава. Вводная электропанель находится в цоколе внутренней колонны.
2.2.2 Коробки скоростей
Для того чтобы получать разные скорости вращения шпинделя, надо иметь возможность передавать движение от электродвигателя к шпинделю через кинематические цепи с разными передаточными отношениями. Для этого используют коробку скоростей. Типы и конструкции коробок скоростей, применяемых в сверлильных станках разнообразны. Чем больше различных скоростей, тем она сложнее. Может показаться, что каждая коробка скоростей значительно отличается от других, но в действительности все они собираются из типовых элементов, и зная принцип действия этих элементов и способы их сочетания, не трудно разобраться в стройстве любой коробки скоростей.
2.2.3 Коробка подач
Коробка подач расположена в отдельном корпусе, который является передней частью сверлильной головки и крепиться к основному корпусу. Коробка подач обеспечивает получение 18 механических подач на 1 оборот шпинделя.
Зубчатые колеса коробки подач термически обработаны и смонтированы на шлицевых валах, вращающихся на шарикоподшипниках. Подшипники и шестерни коробки подач смазывают маслом, стекающим из коробки скоростей. Переключение коробки подач при помощи одно-рукояточного механизма.
На втулки сидят конусные диски. Диск определяет положение рычагов, которые связанные с двойными зубчатыми блоками валов. Диск определяет положение рычага, переключающего тройной блок вала.
Переключение подачи осуществляется следующим образом: поворотом рукоятки «на себя» выводит диски из сцепления с пальцами рычагов, затем поворачивают рукоятку до совпадения стрелки с величиной необходимой подачи (шкала подач креплена на корпусе), после чего поворотом рукоятки «на себя» производит передвижение зубчатых блоков.
2.2.4 Механизм подачи
Механизм подачи находится в одном корпусе с коробкой и состоит из двух частей: вертикального вала и горизонтального вала.
Вертикальный вал механизма подачи соединяется с коробкой подач при помощи зубчатой муфты, верхняя часть которой входит в зацепление с деталью муфты коробки подач. Через шариковую предохранительную муфту, защищающую механизмы станка от перегрузки под действием осевого силия подачи, вращение передается на шлицевую втулку, сидящую на валу червяка.
Зубчатая муфта переключается рычагом, который поворачивается рукояткой и фиксируется пружинным фиксатором. При отключенной муфте можно с помощью маховика производить подачу шпинделя вручную. Червяк находится в зацеплении с червячным колесом, ступица которого свободно сидит на полом горизонтальном валу. Ступица торцевыми кулачками связана с обоймой зубчатой муфты, также свободно сидящей на валу.
По шлицевой части вала с помощью рукояток перемещается головка механизма подачи с переключенным к ней зубчатым диском. Механическая подача шпинделя происходит тогда, когда поворотом рукояток «от себя» вводят зубчатый диск в зацепление с обоймой, благодаря чему начинает вращаться вал, шестерня которого сообщает пиноли шпинделя поступательное движения.
При выключение головки можно получить скоренную подачу шпинделя вручную при помощи вращения рукояток. Включенное или выключенное положение головки фиксируется под пружинной шпонкой.
Во избежание включения механической подачи шпинделя при нарезании резьбы метчиками, выключенное положение головки механизма подачи можно блокировать, подпружиненной кнопкой.
Механизм подачи снабжен устройством для автоматического включения механической подачи на задней глубине. стройство состоит из лимба, в котором сидит упор с эксцентричной кнопкой. Поворотом кнопки выводят фиксатор из зацепления с шестерней зубчатого диска и устанавливают лимб на заданную глубину, после чего вновь сцепляют лимб с диском. Нажав на кнопку, выдвигают пор, который вращаясь вместе с лимбом, при достижении заданной глубины нажмет на ролик и рычагом включит муфту.
Внутри вала расположен валик ручного перемещение сверлильной головки. Вращая маховичок сообщает вращение шестерне, которая катится по зубчатой рейке, укрепленной на рукаве.
Кабельная трубка переходящая через отверстие в валике, подводит провода к кнопочной станции, укрепленной в центре маховичка.
2.2.5 Шпиндель и противовес.
Шпиндель станка вращается на четырех радиальных и двух порных шарикоподшипниках повышенной точности, установленных в пиноли. Осевой люфт в подшипниках выбирается двумя гайками. Шлицевая часть шпинделя входит в гильзу.
Пиноль направляется во втулки, расположенной в расточке корпуса сверлильной головки. Замок крепит к пиноли цепь противовеса.
Пружинный противовес шпинделя смонтирован в верней части сверлильной головки с задней стороны и служит для уравновешивания шпинделя с пинолью и инструментом. Уравновешивающее силие создается плоской ленточной пружиной. Постоянство этого силия по длине хода шпинделя достигается выполнением по архимедовой спирали поверхности барабана, на который ложится цепь.
Регулирование величины равновешивающего силия в зависимости от веса станавливаемого в шпиндель инструмента производится натяжкой пружины противовеса червячной парой. Поворот червяка по часовой стрелке натягивает пружину и следовательно, величивает е силие. Во избежание поломки пружины при дополнительном натяжении существует блокировка позволяющая регулирование противовеса производит только в нижнем положение шпинделя.
3 Система управление станком
Обрабатываемая деталь, в зависимости от е габаритных размеров, крепится на плите или на столе станке. Крепление детали должно быть надежным, так как во время сверления деталь может повернуться и вызвать травму рабочего и повреждения станка.
В соттветствии с выполляемой на станке операцией подбираемся и станавливается в шпиндель вспомлгательный и режущий инструмерт. При последоватеьной работе нескольким инструментоми пользуется быстросменным патроном. В случае нарезания резьбы обязательно устанавливают предоххранительный патрон.
При работе с тяжелым инструментом следует натянуть пружину противовеса, вращая четырехгранник по часовой стрелки. Регулировка противовеса производится в нижнем положении шпинделя.
Рукав станавливают на такой высоте, чтобы обработка велась при минимальном вылете пиноли шпинделя. На сверлильной головке имеется поворотная таблица, пользуясь которой можно легко выбрать рекомендуемые режимы резания. Таблица состоит из двух дисков: наружного неподвижного и внутреннего подвижного. На неподвижном диске нанесены шкала рекомендуемых скоростей резания и подач в зависимости от обрабатываемого материала и вида обработки, шкала диаметров инструмента, шкала чисел оборотов шпинделя и шкала настроченных положений рукояток.
На подвижном диске нанесены казательная стрелка и шкала скоростей резания.
Повернув диск до совпадения стрелки с диаметром инструмента, нанодят число оборотов шпинделя напротив выбранной скорости резания.
Коробку скоростей настраивают в следующем поряке:
1 станавливают рукоятку крестового переключателя в положение, соответствующее первой букве настроечного положения рукояток;
2 Рукоятку переключения скоростей отводять влево, попврачивают ее до совпадения выбранного числа оборотов со стрелкой на корпусе, после чего движением рукоятки до отказа вправо поизводят переключение зубчатых блоков;
3 При включении вращения шпинделя устанавливают рукоятку реверсивной муфты в положение, соответствующее последней букве настроченного положения рукояток.
Переключение скоростей производите при невращающемся шпинделе. В случае затруднения, вызванного всречей торцев зубьев при перемещение шестерен, коротким включение рукоятки муфты проверните зубчатые колеса и затем производите переключение.
Коробка подач настраивается рукояткой, которая сначала отводится «на себя», поворачивается до совпадения стрелки с выбранной величиной подачи и затем включается «от себя».
Если при обработке необходимо охлаждение инструмента закрепляют штангу охлаждения таким образом, чтобы струя направлялась в нужное место.
Включение и выключение насоса охлаждения производится пакетным выключателем, расположенным на вводном щите в нижней части колонны.
При настройке станка на нарезание резьбы метчиком не допускается включение механической подачи. Поворотом рукояток «на себя» выключают механическую подачу и фиксируют эти положение механизма кнопкой.
При больших силиях подачи выключение подачи передними рукоятками затруднительно и сопряжено с сотрясением станка. Поэтому рекомендуется пользоваться для выключения подачи рукояткой и дав шпинделю сделать еще несколько оборотов, отключить рукоятки «на себя», после чего выводить шпиндель из просверленного отверстия.
4 Расчет
4.1 Механико – кинематические расчеты
модернизируемого узла
1.Т.к. нужно величить подачу, изменим зубчатое зацепление на шестом и седьмом валу.
Максимальная величина подачи шпинделя станка до модернизации 2,5 мм/об, максимальная подача шпинделя станка после модернизации составит: 3 мм/об
Из кинематической схемы видно, что:
