Реферати українською » Промышленность, производство » Реконструкція горизонтально-розточувального верстата підвищеної жорсткості


Реферат Реконструкція горизонтально-розточувального верстата підвищеної жорсткості

інтенсифікації робочого процесу дає більший ефект підвищення продуктивності.

До такої категорії верстатів ставляться багатоцільовірасточние верстати. Саме них зосереджена найбільша концентрація різноманітних операцій та саме такі верстати є базою до створення великих обробних центрів.

Значення високошвидкісної оброблення і особливо високошвидкісногофрезерования значно зросла з появою нових конструкцій верстатів і інструментів, дозволяють знімати великий обсяг матеріалу, що зумовлює зниження часу обробки за одночасного підвищення якості поверхні готових деталей. У статті G.Warnecke , et al. «Динаміка високошвидкісної обробки» відзначається, що швидкості різання при високошвидкісної обробці у два - 3 разу перевищують швидкості різання при звичайній. У зв'язку з прискоренням часу контакту між ріжучими крайками інструменту та заготівлею поведінку її матеріалу за високої ступеня деформації, високої температурі цієї статті і інструмента остаточно поки що невідомо не може бути точно описано звичайними законами металознавства. При звичайних швидкостях різання зі своїми збільшенням сила різання зменшується, а за дуже високих, завдяки силам інерції, збільшується. Вимірювання цих сил утруднено внаслідок обмежень, що накладаються вимірювальної системою. Щоб якось забезпечити відтворюваність вимірів фактично діючих сил різання, наприклад, прифрезеровании цю систему повинна мати дуже високою жорсткістю плюс датчик з досить високими резонансними частотами. Для збільшення діапазону швидкостей, у яких може бути обмірювані сили різання, можна використовувати алгоритми розрахунку сигналу, який не впливають системи.

Вимірювання зусиль різання нерозривно пов'язане з виміром температури різання, зокрема, температури поверхні стружки. Найбільш ефективно нині проведення такого виміру з допомогоюоптоволоконного двоколірногопирометра.

У твердосплавних пластині різця, покликаного забезпечити високошвидкісноготочения алюмінієвого сплаву, було просвердлено отвір, у якій запровадженосветовод і установлено в відстані 0,4 мм від головною що краючою крайки на відстані 1 мм від допоміжної. Таке мінімальне відстань міжсветоводом і поверхнею сходить з різця стружки дозволяє точно виміряти її температуру за мінімальної діаметрі вимірюваного світлового плями. Функціясветовода – реагувати на випромінювання в контактної зоні, або поблизу її. Його становище можна регулювати кутом нахилупросверливаемого отвори. Порівняйте експериментальних імоделируемих результатів було обрано швидкість різання 3000м/мин, подача 0,25мм/об та глибина різання 2 мм. При таких режимах на передній поверхні різця спостерігається значна адгезія. Ця адгезія відбувається у зоні отвори длясветовода. Цим забезпечується можливість вимірупирометром температури безпосередньо стружки чи, по меншою мірою, температури тонкої алюмінієвої плівки на передній поверхні. Отримані температури стружки показані на рис. 2, причому вони жорстко залежить від швидкості різання. Було виявлено, що максимальне збільшення температур відбувається, переважно, у сфері звичайних швидкостей різання (до 1000м/мин). Їх подальше збільшення призводить донепропорциональному збільшення температури стружки. При дуже високих швидкостях різання температури стружки досягають температур плавлення матеріалу заготівлі.

У статтіMarty A. et al. «Облік вібрації заготовок при числовому моделюванні високошвидкісної обробки» розглядається завдання створення моделі, використовує що існують фізичні і емпіричні систему «заготівля - інструмент - верстат» і підставі усього цього що дозволяє прогнозувати такі обробки як остаточне якість поверхні (>круглость, шорсткість та інші геометричні параметри) і віброхарактеристики системи «заготівля - інструмент - верстат».

Для цього він для заготівлі, верстати й інструмента було створено динамічні моделі, які можна будь-якого типу, але мають описувати реальне фізичне поведінка зазначених компонентів, і геометрична модель заготівлі, яка у будь-якої миті бути, у курсі щодо неїграничной поверхні, причому рівень їївибродеформация виводиться з динамічної моделі. І, нарешті, отримали модель взаємодії інструменту заготівлею (тобто. процесу різання), враховує силу різання будь-якої миті часу. За такого підходу розгляд процесу знімання матеріалу зазнає суттєвого спрощення, виключаються його механічні деталі. Основне припущення виходить з використанні концепції з так званого зникає інструмента, що призводить до розрахунку перетину двох обсягів: обсягу заготівлі та обсягу стружки, одержуваного при вплив її у передній поверхні інструмента, у результаті дійдуть об'ємної моделі, котра враховуєвибродеформацию заготівлі.

Практичної боротьби з високочастотними вібраціями при тонкоїрасточке присвячено статтю E.Edhi et al. «Механізм виникнення високочастотної вібрації при тонкомурастачивании і його запобігання». Було виявлено, що зрасточной оправлення зі ставленням довжини до діаметру менш 1,5 при тонкомурастачивании наскрізного отвори діаметром 15 мм виникають вібрації із частотою понад 10000 гц. Через війну аналізу механізму виникнення та розвитку таких вібрацій розробилифрикционний демпфер простий конструкції, особливість якої є тому, щодемпфирующая масаприкреплена постійним магнітом дорасточнойоправкенекруглого перерізу. У торці цієї оправленнявисверлено отвір під демпфер діаметром 5 мм.

У статті H.Niemann , et al. «Роль параметрів різання та покрить інструментів привисокоскоростномфрезеровании титанових сплавів кінцевими сферичними фрезами» відзначається, що на даний час більше половини які у промисловості титанових сплавів - це-- сплавиTi -6Al -4 V. З відомих причин вони погано піддаються механічної обробці, зокрема твердосплавними інструментами як цільним, і складовими. У ріжучих крайок цих інструментів слід мінімізувати абразивнеистирание/деформацию. Вони мають матимуть можливість опору механізмам зносу, що обумовлюютьдиффузию/растворение, і навіть вистачити грузлими, аби протистоятискаливанию/растрескиванию ріжучих крайок. Оскільки такими властивостями жоден інструмент комплексно не має, то однією з ефективного розв'язання є нанесення на твердосплавні інструменти різних покриттів. Слід зазначити, що з покриттями нині випускають приблизно 75 % твердосплавних інструментів.

У той самий час результати низки досліджень дозволяють стверджувати, що твердосплавні інструменти з покриттями проти інструментами без покриттів що немає очевидними перевагами як ізточении титанових сплавів, і за їїфрезеровании. Прифрезеровании цих сплавів кінцевими сферичними фрезами швидкість різання сягає 400м/мин, причому руйнація інструмента відбувається зазвичай шляхом зносу по задньої поверхні при порівняно невеличкомукратерном знос. Його стійкість істотно продовжували при охолодженні, причому охолодження мастильним туманом значно ефективніше охолодження поливом.

Відомо, що опори високошвидкісних шпинделів нерідко стаютьлимитирующим чинником підвищення їх характеристик. Попри швидке розвиток нових типів опор (магнітні, аеро- і гідростатичні тощо.), підшипникикачения, сьогодні вже гібридні (зі сталевими кільцями і керамічними кульками) продовжують зберігати своє лідируюче значення. Нові розробки у цій галузі, як зазначено у статтіO. Bayer «Сучасні концепції шпиндельних опор», спрямовані, передусім, на поліпшення експлуатаційних характеристик, підвищення терміну служби, надійності і, на зниження вартості опор.

>Гибридние підшипники, одержані із сталиCronidur 30, мали за випробуваннях приблизно 10 разів більше термін їхньої служби, ніж одержані із звичайній підшипниковому стали. Зокрема, як показано у статті H.Voll «>Високоскоростная обробка алюмінію», такі підшипники можуть бути на високошвидкіснихелектрошпинделях німецької фірмиWEISS Gmb потужністю 80 кВ та із частотою обертання 40000 хв. З їхньою допомогою з'їм матеріалу при обробці алюмінію можна довести до 4000см3/мин.

Інше рішення, у області опор дляелектрошпинделей високошвидкісних верстатів запропоновано в оглядової статті R.Fos , et al. «Можливості, межі України і дослідження високошвидкісних стандартних шпинделів». Відомо, що з доведенні частот обертання шпинделів до 60 - 80 тис.мин-1, підшипники є з найважливіших обмежувальних чинників. Застосування будь-яких підшипників, крім магнітних, обмежує переважно кутову швидкість і потужність приводу. Використання магнітних підшипників знімає ці обмеження, але накладає нові щодо вартості внаслідок потребу використання значно більше складної електронної апаратури та настанови низки периферійних компонентів. У статті виконано також синтез теоретичних принципів структур магнітних опор і процесів їх контролю. Показано, що магнітні опори застосовні при невеликих потужностях приводів, наприклад, у насосах для перекачування крові під час використання пласких роторів, де вимоги контролю процесу щодо невисокі. Для наділених магнітними опорами систем вищої потужності існують проблеми з управлінням процесом при високих швидкостях обертання в перехідних процесах, які виникають за взаємодії між функціями повідомлення руху, і функцією опори. Нині дослідження зосереджені розробка нових конструкцій магнітних опор і методів управління магнітним потоком і перехідними процесами, дозволяють стабільно отримувати високі швидкості обертання виконавчих вузлів (наприклад, шпинделів).


1.4 Постановка завдання на дипломне проектування

Розглядаючи наведені вище докази, можна зрозуміти, що питання про модернізацію й реконструкції застарілого парку металообробних верстатів носить актуальний характер. З огляду на перерахований обсяг номенклатури новітніх виробів і окремих вузлів для металообробних верстатів, напрями модернізацію устаткування можуть бути дуже різноманітні, і від цього розмаїття власник самостійно визначає, який краєвид реконструкції він повинен провести підвищення продуктивності і забезпечення якості обробки устаткування.

Завданням цього дипломного проекту є реконструкціягоризонтально-расточного верстата підвищеної жорсткості. За базу обранийгоризонтально-расточной верстат моделі2А622. На підвищення жорсткості передбачається зміна несучою системи верстата. Також передбачається зміна обробних характеристик. Спільно ці зміни мають підвищити продуктивність і якість обробки виробів даної моделлю металообробного верстата.


2. Реконструкціягоризонтально-расточного верстата моделі2А622

2.1 Обгрунтування реконструкції верстата

Нині у російській промисловості є великий парк морально і майже фізично застарілихкоординатно-расточних верстатів моделей2А450,2Д450,2Е450,2А620,2А622 та його модифікацій виробництва нашого заводу. Вік цих верстатів сягає 30-40 років, тому їх конструкційні рішення не відповідають сучасним вимогам, що ставляться до верстатів. З іншого боку, висока зношеність вузлів і втрататочностних параметрів викликають проблеми із їх експлуатацією. Усе це вимагає оновлення верстатного устаткування, та більшість підприємств у сучасної економічної обстановці немає при цьому достатніх засобів. Тож у умовах економічно доцільно виробляти модернізацію наявного устаткування, у результаті споживач отримує сучасний верстат, в конструкції якого утілений наш багаторічний досвід виробництва верстатів, який відповідає всім вимогам до точності (для даного верстата),оснащенний сучасними комплектуючими і системами управління. У цьому замовник, здавши верстат на модернізацію, може чекати коли пройде весь виробничий цикл модернізації верстата, а отримати модернізований верстат даної моделі (чи верстат інший моделі) з наявного заводі зачепила по верстатів. У цьому від ціни набутого верстата віднімається оцінна вартість зданої верстата.

Основними складовими модернізаціїкоординатно-расточних верстатів з ручним управлінням у загальному випадку є:

- установка електронноїотсчетно-измерительной системи, що включає у собі фотоелектричні перетворювачі лінійних переміщень типуЛИР і пристрій цифровий індикації замість оптичнихотсчетних пристроїв;

- використанняпрограммируемого контролера для побудови схемиелектроавтоматики верстата замість релейного схеми управління;

- кулькові гвинтові пари регульованівисокомоментние електродвигуни постійного струму вприводах переміщень столу" йсалазок замістьзубчато-реечних передач, простих регульованих електродвигунів постійного струму ічервячних редукторів;

- установкапневмозажимов столу" йсалазок замість електромеханічних затискачів;

- механізація переміщенняшпиндельной коробки;

- застосування конструкції приводу переміщення гільзи із регульованим двигуном постійного струму.

 

2.2 Компонування верстата підвищеної жорсткості

Реконструкція даної моделі передбачає проектування нової стійки і коробки швидкостей. за рахунок заміни цих основних частин відбувається підвищення жорсткості верстати й як наслідок можливість змін режимів різання, що у своє чергу веде до підвищує продуктивності.

2.3 Обгрунтування підвищеної продуктивності верстата (режими різання)

На продуктивність верстати на більшою мірою впливають режими різання. Під час проведення реконструкції відбувається підвищення частоти обертання шпинделі з 1250 об./хв (у базової моделі) до 2550 об./хв (у модернізованого верстата). Зміна частоти обгрунтовується можливістю використання найпрогресивніших режимів різання з допомогою новітнього інструмента. Розрахунок режимів різання на максимальної частоті виробляється при найбільш можливих жорстких режимах роботи верстата.

2.3.1 Вибір режимів різання:

Значимість подачі P.S (>мм/об) призначити /7/.

>S=0,81,9мм/об

2.3.2 Визначити швидкість головного руху різання u (>м/мин),допускаемую ріжучими властивостями різця за такою формулою:

 (1)

Приймемо швидкість рівну u = 88м/мин.

де Т – період стійкості, хв /7/

>t – глибина різання, під час зняттяприпуска за робочий хід :

 (2)

деs – подача,мм/об /7/

З, x, y,z,m – коефіцієнти й економічні показники ступеня /7/

 - поправочний коефіцієнт, враховує вплив фізико-механічних властивостей оброблюваного матеріалу на швидкість різання /7/

 - поправочний коефіцієнт, враховує вплив стану поверхні заготівлі на швидкість різання /7/;

 - поправочний коефіцієнт, враховує вплив інструментального матеріалу на швидкість різання /7/;

 - поправочні коефіцієнти, враховують вплив геометричних параметрів що краючою частини інструмента на швидкість різання /7/;

2.3.3 Складові сили різання:тангенциальную , осьову , радіальну (М), розрахуємо за такою формулою:

 (3)

де ,x, y, n – коефіцієнт й економічні показники ступеня /7/;

>t – глибина різання, мм /7/;

>s – подача,об/мм /7/;

v – швидкість різання,м/мин /7/;

 - поправочний коефіцієнт, враховує вплив якості оброблюваного матеріалу на складові сили різання /7/;

 - поправочні коефіцієнти, враховують вплив геометричних параметрів що краючою частини інструмента на складові сили різання /7/.

2.3.4 Потужність різання розрахуємо за такою формулою:

 (4)


де -тангенциальная складова сили різання /7/;

 - швидкість різання /7/.

2.4 Розрахунок коробки швидкостей

 

2.4.1 Вибір приводного електродвигуна

Потужність головного електродвигуна випливає з розрахунків режимів різання. Задля більшої необхідного діапазону частот обертання вибираємо двоступінчастий двигун4А1604/2УЗ з такими характеристиками: N>ел=11/14 кВт, n>ел=1460/2940 об./хв.

 

 2.4.2 Визначення загального діапазону регулювання приводу

 (5)

де n>max – найбільша частота обертання шпинделя, об./хв;

n>min – найменша частота обертання шпинделя, об./хв.

 2.4.3 Визначення загальної кількості щаблів швидкості

 

 Для геометричного низки частот обертання число щаблів швидкості >z, можна визначити з співвідношення:

 

 (6)

>Вичисленная за цією формулою величинаz заокруглюється до цілого числа, що зумовлює деякому зміни дійсного діапазону регулювання Rn  

2.4.4 Вибір конструктивних варіантів приводу

При настроюванні послідовно включеними груповими передачами число щаблів швидкості >z то, можливо представлено як:

 (7)

де >p>k – число окремих передач у всіх групах;

>m – число груп передач.

При обраному числі щаблів частот обертання шпинделя >z кількість груп передач, кількість передач у всіх групах і Порядок розташування груп не завжди однаковий.

Кількість конструктивних варіантів приводу Nкін що складається з >m груп передач, визначається за такою формулою:

, (8)

де >q – число груп з числом передач.

2.4.5 Визначення числа можливих кінематичних варіантів

Якщо частоти обертання шпинделя змінюються по геометричному ряду, то передавальні відносини передач в групах утворюють

Схожі реферати:

Навігація