1.4 Определение структурной формулы компоновки

Под компоновкой станка понимается система расположения деталей несущей системы относительно рабочего пространства. Определить компоновку станка – значит выявит координатную структуру, установить конструктивное исполнение всех ее элементов, а также назначить пропорции и размеры деталей несущей системы.

На чертеже представлены четыре варианта компоновки схем: вXOZYCh, вZOXYCh, вXZOYCh, вZXOYCh. Отличия предложенных вариантов в большей степени зависят от геометрического расположения рабочих органов станка. Наиболее приемлемый вариант структурной формулы относящийся к базовому станку вXOZYCh.

в – вращение заготовки установленной на поворотном столе станка;

X – перемещение стола с заготовкой вдоль оси X;

O – неподвижная часть станка – станина;

Z – продольное перемещение суппорта станка вдоль оси Z по направляющим станка.

Обратим внимание на то, что в поперечном сечении направляющие станка имеют определенный угол наклона. Такая конфигурация обеспечивает автоматическую очистку направляющих от попадающей на них стружку в процессе обработки детали.

Y – вертикальное перемещение вдоль оси Y горизонтально расположенной револьверной головки с инструментами.

Формирование функционального назначения станка:

Проектируемый металлорежущий станок предназначен для обработки внутренних и наружных цилиндрических поверхностей, нарезание резьбы ,обработки наружных торцевых поверхностей и пазов, фрезерование плоских и контурных поверхностей.

Основными формообразующими движениями при обработке осевым инструментом является главное движение – вращение инструмента закрепленного в шпинделе станка, вспомогательное движение – продольное перемещение инструмента.

1.4 Обоснование технической характеристики станка

По режимам резания приведенным в технологии определяем минимальную и максимальную частоту вращения шпинделя необходимую для обработки данной детали.

Для получения детали применяются следующие операции: сверление, растачивание, точение, фрезерование плоскости.

Наиболее трудоемкой является операция фрезерования. Для нее и приведем режимы резания.

Фрезерная операция ведётся на многоцелевом станке. Фрезерование по контуру наружной поверхности. Инструмент: фреза концевая Ø20 мм ГОСТ 2441-15-87. Материал режущей части – Р6М5.

1. Глубина резания:

t = 2 мм

2. Подача: Sz=0,6…1,3мм/об. из [5], табл. 37 стр. 285.

S=1,0 мм/об

3. Скорость резания:

V = (С_υ ·D^q / T^m·t^xS^yB^uz^p)·к_υ

Т = 60 мин. – период стойкости ([5], табл.40, стр.290)

Коэффициент С_υ и показатели степени берем из [5], табл. 39, стр.286

С_υ = 208; q= 0,45; x=0, 3; y = 0,2; u=0,1; p=0,1, m = 0,33, z=6; B=55 мм.

к_υ = к_mυ · к_uυ · к_iυ

к_mυ - поправочный коэффициент, учитывающий влияние физико-механических свойств материала.

к_mυ = 1

к_uυ - поправочный коэффициент, учитывающий влияние инструментального материала на скорость резания.

к_uυ = 1 из [5, табл. 6 стр. 263].

К_пυ = 0,9 из [5, табл. 5, стр. 263]

к_υ = 1,0· 1,0 ·0,9 = 0,9

V = (208 ·20^0,45 / 60^0,33 · 2 ^{0, 3}· 1,0 ^0,2· 90^0,1· 6^0,1 ) · 0,9 = 73,5 м/мин.

4. Частота вращения:

n= 1000·V/π·D = 1000 · 123,5/3,14· 20 = 1170об/мин;

5. Сила резания Рz=(2,5 Ср · t^x· Sz^y· B^u· z / D^q) · k_mp

k_mp = 1 берем в табл.10 стр. 265.

Коэффициент С_р и показатели степени берем из [5, табл. 41, стр.291]

C_p= 68,2; x= 0,86; y= 0,72; u=1; q=0,86.

Рz= (2,5·68,2·2^0,86·1,0^0,72·90¹·6/(20^0,86·1170⁰))·1 = 3531,91 Н

Рх=0,5·Рz=0,5·3531,91=1765,9 кН

Ру=0,3 · Рz=0,3·3531,91=1059,6кН

6. Мощность резания:

N= Рz · V/1020·60 =3531,91·73,5/1020·60 = 8,35 кВт.

Рассмотрим обработку других поверхностей в табличном варианте

Стадии бработки	№ пов.	Элементы режима резания
		Глубина резания t, мм	Подача Sо , мм/об	Скорость резания V, м/мин	Частота вращения n, об/мин	Мощность резания N, кВт
Эчр	11	2,0	0,3	20	800	8,35
	2	2,0	0,3	73,5	1170	7,9
	6	2,0	0,25	60	2500	6,5
	9	2,0	0,3	180	3000	0,8
Эпч	2	1,3	0,23	165	1380	6,5
	6	1,3	0,23	165	1311	6,5
	9	1,3	0,23	165	1165	6,5
Эч	2	0,7	0,08	169	1414	-
	6	0,7	0,08	169	1343	-
	9	0,6	0,09	196	2082	-
	5	6 (нарезание резьбы)	-	5	50	0,012

Разобрав и проанализировав технологический маршрут обработки корпуса, принимаем решение на разработку станка, позволяющего производить опера-ции: сверления, рассверливания, зенкерования, фрезерования, растачивания, резьбонарезания. Такому перечню операций соответствует многоцелевой ста-нок с ЧПУ. Предполагаемая область применения проектируемого станка – гиб-кое автоматизированное производство. Эксплуатационное назначение: Станок работает в условиях мелкосерийного производства в составе ГПС. Перспектив-ность проектируемого станка обусловлена возможностью станка работать в полуавтоматическом режиме, а также возможностью обработки детали сразу несколькими инструментами. Проектируемый станок должен удовлетворять следующим требованиям: конструкция корпусных деталей, а также крепление станка к фундаменту должна предусматривать гашение колебаний, передавае-мых станком, а также исходящих извне. Особое внимание при разработке станка следует уде-лить эргономическим показателям и удобству обслуживания станка. Станок должен обладать необходимой производительностью, должна быть обеспечена возможность работы в автоматическом режиме по программе. Предусмотрено устройство автоматической смены инструмента.

Исходя из расчетных данных примем разработку привода станка в приделах частот n = 28-5000 об/мин.