Электрооборудование фрезерного станка

Содержание

Введение 4

1. Общая часть 5

1.1. Краткая характеристика копировально - фрезерного станка  модели ФК2М. 5

1.2. Анализ характера основных рабочих движений исполнительных механизмов станка 7

2. Расчетно-технологическая часть. 11

2.1. Расчет требуемой мощности и выбор электродвигателя. 11

2.2.Выбор электропривода станка с электродвигателем рассчитанной мощности. 12

2.3. Разработка схемы управления электродвигателем выбранного электропривода. 13

2.4. Расчет и выбор электрооборудования для схемы управления. 16

2.5. Расчет и выбор токопроводов  электроснабжения станка. 23

литература 24

 

 

 

 

Введение

 

Электроэнергия в современном  обществе играет весьма существенную роль. В настоящее время невозможно представить какую – либо отрасль  общественного производства, где  не использовалась бы электрическая  энергия. Без электрификации в современном  обществе немыслимы промышленность, сельское хозяйство, медицина, быт и  другие отрасли человеческой деятельности.

Большая часть электроэнергии потребляется промышленными предприятиями. В  процессе производства электрическая  энергия преобразуется в механическую, световую, тепловую или другую, с  помощью которой производится воздействие  на обрабатываемую деталь. Для преобразования электрической энергии в другие виды используется разнообразное оборудование и станки – стандартные и специальные  устройства для обработки исходного  сырья с целью получения какой  – либо продукции. Металлорежущие станки делят на универсальные, специализированные и специальные.

В представленном дипломном  проекте представлено электрооборудование  специального копировально - фрезерного станка с пантографом модели ФК2М.

Применение специальных  станков позволяет существенно  повысить производительность производства, снизить себестоимость продукции  и повысить ее качество. Специальные  станки целесообразно применять  в основном только для выпуска  массовой продукции.

 

1. Общая часть

1.1. Краткая характеристика  копировально - фрезерного станка модели ФК2М.

 

Копировально - фрезерный станок модели ФК2М предназначен для изготовления из металла профильных тел вращения, многогранников, а также нарезки винтовых канавок правого и левого направления витков. Форма изготавливаемой детали задается шаблоном, представляющим собой пластину листовой стали толщиной 1... 4 мм с вырезанным профилем изделия.

Станок может работать в двух режимах: с ручной и механической подачей. Ручная подача используется, как правило, для изготовления небольшого количества изделий сложного профиля. Механическая подача используется для изготовления большой партии деталей.

Областью применения станка является изготовление лестничных столбов  и балясин, ножек столов, стульев, точеных элементов мебели.

Для работы на станке не требуются  никакие специальные навыки. Он безопасен в работе и позволяет получать абсолютно идентичные изделия, независимо от количества спрофилированных заготовок.

Основные  технические данные

1.Диаметр обрабатываемого изделия, мм:

наибольший 180

наименьший 20

2. Наибольшая длина обрабатываемой заготовки, мм 1200
3. Параметры рабочего инструмента, мм:

диаметр 250

посадочное отверстие 30

толщина 4... 8

4. Параметры привода инструмента:

частота вращения двигателя, об/мин 3000

частота вращения инструмента, об/мин 4500

5. Параметры привода подачи:

мощность двигателей ( 2 шт), кВт 1,1

частота вращения двигателей, об/мин 1000

скорость перемещения  рабочего органа, м/мин:

наибольшая 3,3

наименьшая 0,4

6. Параметры привода заготовки:

мощность двигателя, кВт        2,2

частота вращения двигателя, об/мин 1500

частота вращения заготовки (при чистовом проходе), об/мин:

наибольшая 1200

наименьшая 900

7. Габаритные размеры станка, мм:

длина 2100

ширина 900

высота 1045

8. Общая установленная мощность, кВт 3,12
9. Параметры питающей сети:

напряжение, В 380

число фаз 3

10.Масса станка с электрооборудованием, кг 640

 

 

 

 

 

1.2. Анализ характера основных  рабочих движений исполнительных  механизмов станка

 

Общая компоновка и устройство станка (см. рис. 1.1.).

На станине 1, представляющую собой сварную металлоконструкцию, крепятся ряд направляющих, служащих для перемещения задней бабки 7 и  каретки 10.

Задняя бабка имеет  возможность перемещаться и фиксироваться  по всей длине направляющих 6, благодаря  выдвигающемуся центру происходит фиксация заготовки.

Рисунок 1.1. Общая компоновка и устройство станка

1-станина; 2-привод перемещения каретки и вращения заготовки; 3-шпиндельная бабка; 4-делительный механизм; 5-малый пульт управления; 6-направляющие задней бабки; 7-задняя бабка; 8-направляющие каретки; 9-ходовой винт перемещения каретки; 10-каретка с приводом инструмента; 11-пульт управления; 12-упор; 13-система тросов; 14-направляющая с ограничителями для концевых выключателей; 15-электрошкаф

 

Каретка, двигающаяся по направляющим 8, приводится в движение ходовым  винтом 9. Ограничители движения каретки  расположены на направляющей 14. Каретка состоит из перемещающегося в двух координатах основания, на котором размещен привод инструмента. Продольное движение каретки по направляющим ( одна из которых имеет паз для установки шаблона) осуществляется с помощью подшипников качения. Поперечное движение - с помощью шариковых направляющих. Передача движения от электродвигателя привода на шпиндель вращения инструмента производится поликлиновым ремнем. Дисковая фреза, установленная на шпинделе, защищена кожухом. На каретке расположены также пульт управления 11 и упор 12.

Привод 2, расположенный в коробе станины, представляет собой систему  двигателей, шестерен и трансмиссий  и служит для передачи движения ходовому винту 9 и шпиндельной бабке 3. Также в приводе осуществляется синхронизация движения каретки и вращения шпиндельной бабки.

Делительный механизм 4, связанный  с приводом 2, позволяет поворачивать шпиндельную бабку на заданный угол.

Система тросов 13, связанная с кареткой, делительным механизмом и шпиндельной  бабкой служит для взаимосвязи этих узлов.

В электрошкафу 15, расположенном в  коробе станины, находится аппаратура, обеспечивающая работу всего электрооборудования  станка.

 

Работа кинематической цепи при  черновом проходе с механической подачей.

Работают моторы Ml и М2. От шкива 13 (см. рисунок 1.2) мотора Ml движение передается на шкив шпинделя 14 через поликлиновой ремень.

От шкива 2 мотора М2 движение через  клиновой ремень одновременно передается шкиву 1 мотора МЗ (в данном случае вращается  вхолостую) и шкиву 3. Шкивы 2 и 3 многоручьевые, позволяющие путем перестановки ремня получать разные скорости вращения на шкиве 4, связанном со шкивом 3 клиновым ремнем. Шкив 4 жестко связан с конической шестерней 5, которая через шестерню 6 ( в данном режиме шестерня 6 находится  в зацеплении с шестернями 5 и 7 )передает движение шестерни 7, а она, в свою очередь, через шкив 8 и клиновой ремень, на шкив 9. От шкива 9 посредством  ходового винта 10 и гайки 11 движение передается каретке 12, с расположенным  на ней мотором Ml. В то же время  шкив 15, связанный с ходовым винтом 10 обгонной муфтой, через клиновой ремень передает  движение шкиву шпиндельной  бабки 19 и вхолостую вращает мотор  М4 через шкив 16.

В результате вращение шпиндельной  бабки связано с поступательным перемещением каретки.

 

Рисунок 1.2. Кинематическая схема станка

Работа кинематической цепи при чистовом проходе с механической подачей.

Работают моторы Ml, МЗ, М4. От шкива 1 мотора МЗ через клиновой ремень движение передается шкиву 2 мотора М2 (в данном режиме вращается вхолостую). Далее через цепь шкивов и шестерен движение передается каретке 12, которая перемещается в сторону, обратную движению чернового прохода. От мотора М4 через шкив 16 движение передается шкиву шпиндельной бабки 19 и одновременно шкиву 15, обгонная муфта которого позволяет ему вращаться со скоростью, отличной от скорости вращения шкива ходового винта 9.

В результате вращение шпиндельной  бабки независимо от поступательного перемещения каретки.

Работа кинематической цепи при ручном режиме обработки.

В этом случае гайка 11 разъединяется  с ходовым винтом 10, что позволяет перемещать каретку 12 вручную. Работают моторы Ml и М4. Ручьи шкива 16 мотора М4 позволяют выбрать две скорости вращения заготовки.

Работа кинематической цепи при нарезании винтовых канавок.

Работает только мотор  Ml. Обработка производится в ручном режиме (гайка 11 разъединена с винтом 10). Вращением винта 21 шестерня 6 выходит из зацепления с шестернями 5 и 7, а шестерня 17 сцепляется с шестерней 18. Скоба 24 каретки 12 соединяется с бобышкой 23 троса 22, намотанного на барабан 20. При перемещении каретки вручную трос 22 вращает барабан 20, который жестко связан с шестерней 17. Та, в свою очередь через шестерню 18 заставляет вращаться шпиндельную бабку.

В результате линейное перемещение  каретки связывается с угловым  поворотом шпиндельной бабки.

 

Работа станка.

Работа станка заключается  в следующем. Обрабатываемая заготовка  устанавливается в центрах шпиндельной 3 и задней 7 бабок и надежно  закрепляется. Шаблон требуемого профиля  крепится в пазу направляющей каретки 8. Величина удаляемого припуска устанавливается  упором 12, расположенном на каретке  станка. При включении станка каретка  с вращающимся инструментом начинает движение на заготовку. Заготовка в  это время вращается таким  образом, что за один её оборот каретка  совершает линейное перемещение, равное или немного большее толщины  инструмента. В результате происходит удаление основного припуска на обработку (черновой проход). Обработав всю  заготовку, каретка останавливается  и начинает движение в обратном направлении. При этом скорость каретки уменьшается, а скорость вращения заготовки существенно  увеличивается. В результате этой операции удаляются недорезы, оставшиеся после  черновой обработки. В итоге получается деталь, точно повторяющая профиль  шаблона.

Возможна обработка  заготовки в ручном режиме. В этом случае рабочий самостоятельно перемещает каретку с вращающимся инструментом. Вращение заготовки происходит независимо. Обработка производится постепенным  заглублением инструмента в тело заготовки.

Также в ручном режиме производится изготовление профильных многогранников и нарезка винтовых канавок на поверхности обработанного  изделия.

 

2. Расчетно-технологическая  часть.

2.1. Расчет требуемой  мощности и выбор электродвигателя.

 

В станине установлены  четыре трехфазных короткозамкнутых электродвигателя: двигатель привода инструмента Ml, двигатели привода каретки М2 и МЗ и двигатель привода заготовки М4.Рассчитаем требуемую мощность для электродвигателя привода инструмента:

Согласно заданию курсового  проекта мощность на валу:

КПД: ηм = 75%

Если указана мощность  на ведомом  валу, то необходимая мощность электродвигателя

 

Согласно конструкторским требованиям, скорость оборота вала двигателя  должна составлять 1500об/мин.

Для привода в действие каретки  необходимы двигателя с мощностями не менее 0,55кВт и частотой оборотов вала 1500 об/мин.

Для привода заготовки необходим  двигатель с мощностью не менее 2,2кВт и частотой оборотов вала 3000 об/мин.

 

.

 

 

2.2.Выбор электропривода  станка с электродвигателем рассчитанной  мощности.

 

Произведём выбор электродвигателя привода инструмента.

Исходные данные: . n = 1500об/мин

По [1], (таблице 1.1.) выбираем ближайший по мощности двигатель 4А180S4У3

Таблица 2.1. Характеристики двигателя 4А180S4У3

Р, кВт	nном об/мин	ηном  %	cosφном	Mп/Mном	Mmax/Mном	Mmin/Mном	Iп/Iном	Скольжение %
22	1500	90	0,9	1,4	2,2	1	7	2

 

Расшифровка обозначения выбранного электродвигателя

4 – серия электродвигателя

А – асинхронный