Вертикально-сверлильный станок

Содержание

 

 

Введение

1. Предварительный выбор базовой модели
2. Кинематический расчет
1. Определение режимов резания
2. Определение мощности двигателя в приводе главного

движения

3. Кинематический расчет
1. Выбор и обоснование выбора структурной сетки коробки

скоростей

2. Построение графика чисел оборотов
3. Определение чисел зубьев зубчатых колес
4. Проверка правильности определения чисел зубьев
5. Кинематическая схема коробки скоростей
4. Предварительный расчет деталей привода
1. Определение модуля
2. Определение межосевых расстояний
3. Определение геометрических параметров зубчатых колес
4. Предварительный расчет валов
5. Проверочные расчеты
1. Проверочный расчет валов
2. Расчет подшипников
6. Выбор муфты
7. Расчет шпоночного соединения
8. Расчет шлицевого соединения
9. Расчет системы смазки
10. Расчет шпинделя
1. Расчет шпинделя на жесткость
2. Расчет шпинделя на прочность
11. Описание работы механизма зажима инструментальной оправки

Приложение

Литература

 

 

Введение

 

Металлорежущие станки являются основным видом заводского оборудования, предназначенного для производства современных машин, приборов, инструментов и других изделий, поэтому количество и качество металлорежущих станков, их техническая оснащенность в значительной степени характеризует производственную мощь страны.

Металлорежущий станок – машина для размерной обработки заготовок, в основном, путем снятия стружки.

Сверлильные станки предназначены для сверления отверстий, нарезания в них резьбы метчиком, расстачивания и притирки отверстий, вырезания дисков из листового материала и т.д.

Эти операции выполняют сверлами, зенкерами, развертками и другими подобными инструментами.

Вертикально-сверлильные станки применяют преимущественно для обработки отверстий в деталях сравнительно небольшого размера. Для совмещения осей обрабатываемого отверстия и инструмента на этих станках предусмотрено перемещение заготовки относительно инструмента.

Возможности в машиностроении велики, не все станки совершенны, и поэтому необходимо тщательно изучать конструкции станков и стремиться к их усовершенствованию.

 

1. Предварительный выбор базовой модели

 

Таблица 1.

Технические характеристики вертикально-сверлильных станков с максимальным диаметром обработки 25 мм.

Модели станков Характеристики станков	2Н125	2125	2Н125Л
Наибольший диаметр сверления, мм.   Размеры рабочей поверхности стола, мм.   Расстояние от торца шпинделя до стола, мм.   Наибольшее перемещение сверлильной головки, мм.   Перемещение стола, мм: вертикальное.   Частота вращения шпинделя, об/мин.   Мощность электродвигателей главного движения, кВт.   Размер конуса шпинделя, Морзе №.   Расстояние от конца шпинделя до плиты, мм.   Вылет шпинделя   Габариты станка, мм:     длина      ширина     высота.   Масса станка, кг.	25   400´450   60 – 700   170       270   45 – 2000     2,2   №3   1060   250     1130 805 2290   1020	25   440´450   0 – 700   215       475   45 – 2000     2,2   №3   690 – 1060   260     1015 765 2310   850	25   Ø400   0 – 700   170       525   45 – 2000     1,5   №3   845-1060   250     770 780 2235   620

 

2. Кинематический расчёт
1. Определение режимов резания

 

Определяем предельные значения чисел оборотов. Для этого составляем таблицу 2, в которой запишем наиболее характерные виды обработки данного станка: сверление, зенкерование, развертывание материалов: сталь, чугун, алюминий инструментом из быстрорежущей стали и твердого сплава.

Таблица 2.

Режимы резания при обработке на сверлильных станках.

	Обрабатываемый материал.
	Сталь углеродистая   δВ < 80 кгс/мм2.	Сталь жаропрочная δВ = 80…110 кгс/мм2.	Чугун НВ≤200.	Чугун НВ>200.	Алюминий.
Сверление, Ø50 мм.   Подача S, мм/об.:                  быстрорежущая сталь твёрдый сплав.   Скорость V, м/мин.: быстрорежущая сталь твёрдый сплав.	0,30–0,7 –––	0,20–0,50	0,50–1,2	0,35–0,80	0,50–0,90 ──
Зенкерование, Ø50мм.   Подача S, мм/об.:                  быстрорежущая сталь твёрдый сплав.   Скорость V, м/мин.: быстрорежущая сталь твёрдый сплав.	0,8–2,0 0,8–1,3	0,8–2,0 0,8–1,3	1,1–2,0 1,1–2,0	0,85–1,4 0,85–1,4	–––
Развертывание Ø50 мм.   Подача S, мм/об.:                  быстрорежущая сталь твёрдый сплав.   Скорость V, м/мин.: быстрорежущая сталь твёрдый сплав.	1,2–1,5 1,0–1,5	1,2–1,5 1,0–1,5	2,6–3,8 1,0–1,5	1,9–3,1 1,0–1,5	––– ──       ──

 

Данные для таблицы выбираем из [5].

Анализируя данные таблицы, и, отбрасывая наибольшие и наименьшие значения, выбираем Vmax = 52 м/мин, Vmin = 5 м/мин.

Определяем предельные числа оборотов:

,

,

где dmax = 25 мм, dmin = dmax / 2 = 25 / 2 = 12,5 мм.

По значениям nmin и nmax определяем диапазон регулирования:

Задаваясь значением знаменателя геометрического ряда (φ=1,41), определяем число ступеней привода:

.

Полученный результат округляем до ближайшего, принятого в станкостроении, и получаем Z=12.

Выбираем нормализованный ряд n [2, стр.272]:

nmin = n1 = 63 об/мин

n2 = 90об/мин

n3 = 125 об/мин

n4 = 180 об/мин

n5 = 250 об/мин

n6 = 355 об/мин

n7 = 500 об/мин

n8 = 710 об/мин

n9 = 1000 об/мин

n10  =1400 об/мин

n11 = 200 об/мин

nmax = n12 = 2800 об/мин

 

2. Определение мощности двигателя в приводе главного движения

 

Определение мощности двигателя в приводе главного движения производится по значениям мощности резания NР по формуле:

где ηгл = 0,7 ÷ 0,85 – К.П.Д. привода главного движения;

      К = 1,25 – коэффициент  перегрузки электродвигателя;

      Nрез определяется по формуле из режимов резания [3, стр. 280]:

По каталогу выбираем электродвигатель 4А112М4У3: N = 5,5 кВт, n = 1440 об/мин.

 

3. Кинематический расчет

1. Выбор и обоснование выбора структурной сетки коробки скоростей

 

По выбранному ранее числу ступеней (Z=12) определяем число возможных вариантов структурных формул:

,

где W – число групп подач,

       К – число  групп с одинаковым количеством  передач.

Z = 12 = 3 * 2 * 2 = 2 * 3 * 2 = 2 * 2 * 3 = 3 * 4 = 4 * 3

Из вариантов структурных формул наиболее предпочтителен вариант Z = 3 * 2 * 2 т. к. в ней наибольшее число передач в начале цепи.

Рассмотрим 6 вариантов структурных сеток:

1. 12 = 3 [1] * 2[3] * 2[6]    4. 12 = 3 [4] * 2[1] * 2[2]

2. 12 = 3 [1] * 2[6] * 2[3]   5. 12 = 3 [2] * 2[6] * 2[1]

3. 12 = 3 [2] * 2[1] * 2[6]    6. 12 = 3 [4] * 2[2] * 2[1]

Требования к оптимальной структурной сетке:

1. Допускаемые предельные отношения внутри группы должны находиться в диапазоне и jxmax £ 6;
2. Основная группа должна находиться впереди переборной;
3. хmax должно быть наименьшей величины;
4. При неодинаковом количестве переключений в группах должно соблюдаться условие P1 > P2 > P3.

Этим условиям удовлетворяют 1, 2, 3 и 5 варианты структурных сеток. Из оставшихся наиболее предпочтительными будут первый и второй варианты, т.к. у них основная группа  предшествует переборной. Из двух вариантов выбираем первый, т.к., разброс у него увеличивается по мере удаления от источников движения.

 

2. Построение графика чисел оборотов

 

 

При построении графика чисел оборотов учитывается наличие одиночных передач и место их размещения. Принимаются во внимание нормы станкостроения: imax £ 2, imin £ ¼.

 

 

3. Определение чисел зубьев зубчатых колёс

Числа зубьев определяем методом наименьшего кратного.

Передаточные отношения между валами I и II.

,                  ;

,                                 ;

,                         ;

K = 58 – наименьшее общее кратное,

Zдоп = 17,

;   примем Emin = 1.

Сумма чисел зубьев сопряжённых колёс:

.

Числа зубьев сопряжённых колёс рассчитываются по формулам:

,            ,

   

   

    .

Передаточные отношения между валами II и III:

,                  ;

,                     ;

K = 72 Emin = 1

    ,

    .

Передаточные отношения между валами III и IV:

,                  ;

,               ;

K = 84 Emin = 1 2z0 = 84

    ,

    .

 

4. Проверка правильности определения чисел зубьев

 

Проверку  выполняем путем сравнения чисел оборотов на каждой ступени с табличным значением. Разница не должна превышать:

1. , ;
2. , ;
3. , ;
4. , ;
5. , ;
6. , ;
7. , ;
8. , ;
9. , ;
10. , ;
11. , ;
12. , .

 

5. Кинематическая схема коробки скоростей

Кинематическая схема привода строится в соответствии с графиком чисел оборотов.

 

 

4. Предварительный расчёт деталей привода
1. Определение модуля

 

При расчёте зубчатых передач станков модуль определяется не только исходя из прочности зуба на изгиб mизг, но и из  усталости поверхностных слоёв зуба mпов. Для стальных прямозубых колёс формулы для определения модуля имеют вид:

[см];

[мм],

где RB = 23 кг/мм2 – допускаемые напряжения на изгиб;