- •1 Обоснование выбора технической характеристики станка с чпу
- •1.1 Исходные данные
- •1.2 Модернизация станка прототипа
- •1.3 Определение структурной формулы компоновки
- •1.4 Обоснование технической характеристики станка
- •2 Разработка кинематической схемы станка
- •2.1 Выбор электродвигателя
- •2.2 Расчет диапазона регулирования
- •2.3 Построение графика частот вращения
- •2.4 Определение чисел зубьев
- •2.5 Вычисление частот вращения
- •2.6 Определение моментов на валах
- •2.8 Расчёт модулей зубчатых колёс и уточнение межосевых расстояний
- •2.9 Проверка кинематических элементов привода на допустимую окружную скорость
- •3. Расчёты для обоснования конструкции деталей привода
- •3.1. Предварительный расчёт диаметров валов
- •3.2. Предварительный расчёт параметров зубчатых колёс
- •4. Проверочные расчеты деталей привода
- •4.1. Проверочный расчет зубчатых передач
- •4.2. Проверочный расчет валов коробки скоростей
- •4.3. Проверочный расчет подшипников коробки скоростей
- •4.4. Проверочный расчет шлицевых соединений
- •4.5. Проверочный расчет шпоночных соединений
- •5. Расчет и обоснование параметров шпиндельного узла
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.
Режимы резания из технологии для фрезерования торца набором фрез:
V=50 м/мин - скорость резания;
Sz= 0,15 мм/зуб- подача на зуб;
bmax=100 мм- максимальная ширина фрезерования.
Nmax=8,35 кВт.
Определяем необходимую мощность двигателя:
Где - максимальное значение мощности резания;
0,8 – коэффициент полезного действия станка.
N=8,35/0,8=10,5 кВт.
2 Разработка кинематической схемы станка
2.1 Выбор электродвигателя
Для привода главного движения выбираем регулируемый электродвигатель переменного тока, так как такой двигатель позволяет повысить производительность станка благодаря точной настройки оптимальной скорости резания и ее регулированию в процессе выполнения цикла обработки.
Частота вращения такого двигателя регулируется в двух областях. От минимальной частоты его вращения до номинальной nн, регулирование осуществляется изменением напряжения в цепи якоря, при этом на валу двигателя поддерживается постоянный крутящий момент. Выше nн регулирование частоты вращения производится изменением поля возбуждения, и мощность двигателя остается постоянный.
По расчетной необходимой мощности в п.1.4 выбираем широкорегулируемый электродвигатель фирмы Siemens 1PH7133‑2ND.
Основные технические характеристики данного электродвигателя приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1 Основные технические характеристики электродвигателя 1PH7133‑2ND
Тип двигателя |
Номинальная мощность, кВт |
Частота вращения, мин-1 |
Номинальный момент вращения, Нм |
Вес, кг |
1PH7133‑2ND |
12 |
4700/1000 |
114.6 |
90 |
2.2 Расчет диапазона регулирования
Диапазон регулирования привода с постоянной мощностью [5, стр.119]:
Где =4700 - максимальная частота вращения электродвигателя, мин-1;
=1000 - номинальная частота вращения электродвигателя, мин-1.
Диапазон регулирования шпинделя [5, стр.119]:
Где = 3000- максимальная частота вращения шпинделя, мин-1;
=21,8- минимальная частота вращения шпинделя, мин-1.
Требуемое число ступеней коробки скоростей [5, стр.119]:
Подставив численные значения, получим:
Число z можно округлить до 3, тогда весь диапазон регулирования шпинделя от 20 до 3150 оборотов в минуту осуществляется с постоянной мощностью. Но с технологической точки зрения наиболее предпочтительным является вариант привода где диапазон регулирования шпинделя с постоянной мощностью начинается на более высших частотах (>100 об/мин), что обусловлено тем, что силовое резание на низких частотах вращения шпинделя при современных свойствах режущего материала практически не производиться. Поэтому выбираем структуру z=2.
2.3 Построение графика частот вращения
Рисунок 1 – График частот вращения шпинделя.