Введение

Большим достоинством выпускаемых станков является возможность встраивания их в автоматические линии. Компоновка последних обычно производится на базе двух видов оборудования: специально изготовленного для работы в автоматических линиях и универсального оборудования. Практика показала, что во многих случаях применение универсального оборудования оказывается более целесообразным. Это ускоряет проектирование и изготовление автоматических линий. Одновременно с механизацией и автоматизацией станков выросли требования к точности и чистоте обработки.

Особое развитие в последнее десятилетие получило числовое программное управления станками. Микропроцессорные устройства превращают станок в станочный модуль, сочетающий гибкость и универсальность с высоким уровнем автоматизации. Станочный модуль способен обеспечивать обработку заготовок широкой номенклатуры в автономном режиме на основе малолюдной или даже безлюдной технологии. Таким образом, современное станочное оборудование является базой для развития гибкого автоматизированного производства, резко повышающего производительность труда в условиях средне- и мелкосерийного производства.

Использование гибких производственных систем, состоящих из набора станков, манипуляторов, средств контроля, объединенных общим управлением от ЭВМ, дает возможность и в многономенклатурном производстве стимулировать научно-технический прогресс, быстрый и с минимальными затратами на переход к новым, более современным образцам выпускаемой продукции. Переход от использования набора станков и других технологических машин к машинным системам в виде гибких производственных систем технологического оборудования помимо повышения производительности труда коренным образом изменяет весь характер машиностроительного производства. Создаются условия постепенного перехода к трудосберегающему производству при наивысшей степени автоматизации.

Совершенствование современных станков должно обеспечивать повышение скоростей рабочих и вспомогательных движений при соответствующем повышении мощности привода станков, шпиндельных узлов, тяговых устройств и направляющих прямолинейного движения. Применение композиционных материалов для режущих инструментов позволяет уже сейчас реализовать скорость резания до 1,5÷2 км/мин, а скорость подачи довести до 20÷30м/мин. Дальнейшее повышение скоростей потребует поиска новых конструкций, использующих иные физические принципы и обеспечивающих высокую работоспособность ответственных станочных узлов.

Применение станочных модулей возможно только при полной автоматизации всех вспомогательных операций за счет широкого использования манипуляторов и промышленных роботов. Это относится к операциям, связанных со сменой заготовок, режущих инструментов, технологической оснастки, с операциями измерения заготовки, инструмента, с операциями дробления и удаления стружки из рабочей зоны станка.

Оснащение станков гибкого автоматизированного производства различными контрольными и измерительными устройствами является необходимым условием их надежной работы, особенно в автономном и автоматизированном режиме. В современных станках используют широкий набор средств измерений, иногда очень точных, таких, например, как лазерные интерферометры, для сбора текущей информации о состоянии станка, инструмента, вспомогательных устройств и для получения достоверных данных об исправной работе.

Повышение стабильности размеров и качества обрабатываемых деталей, снижение брака за счет сокращения цикла ошибок станочника, оптимизация режимов обработки при составлении программ, улучшение условий труда станочника и снижение требовании к его квалификации.

Проектируемый многоцелевой станок предназначен для комплексной обработки корпусных деталей из черных и цветных материалов.

Привод главного движения с бесступенчатым регулированием частоты вращения шпинделя позволяет точно выдержать скорость резания, заданную технологичность процессом обработки детали, и автоматически регулировать ее для выполнения различных технологических переходов, по сравнению с приводами со ступенчатым регулированием частот вращения шпинделя. Это повышает производительность и точность обработки, и дает возможность автоматизировать процесс управления приводом главного движения, поэтому такие приводы применяются в станках с ЧПУ. В качестве источника движения используются регулируемые электродвигатели постоянного и переменного тока.

1 Обоснование выбора технической характеристики станка с чпу

По техническому заданию необходимо спроектировать коробку скоростей многоцелевого станка с ЧПУ для обработки детали «Корпус».

1.1 Исходные данные

Исходными данными для выполнения курсовой работы является:

- чертеж обрабатываемой детали;

- технологический процесс обработки на одну заданную операцию;

Производство – мелкосерийное. Деталь изготовлена из 40Х.

В качестве прототипа будем использовать станок ИР500МФ4.

Многоцелевой фрезерно – сверлильно – расточной станок, горизонтальный станок с подвижной стойкой, повышенной точности мод. ИР500МФ4. Предназначен для комплексной обработки корпусных деталей средних размеров с четырех сторон без переустановки. Для деталей этого класса характерны:

- наличие значительного числа обрабатываемых поверхностей, расположенных в пространстве под различными углами;

- разнообразие конфигурации обрабатываемых поверхностей, требующих комплекса операций механической обработки: сверление, зенкерование, растачивание, развертывание цилиндрических отверстий, а также нарезание резьбы и контурное фрезерование.

Станок предназначен для комплексной обработки корпусных деталей из черных и цветных металлов.

Класс точности станка – Н.

Выполнение операции: сверление, зенкерование, развертывание, растачивание отверстий по координатам, обработка деталей с поворотом стола, фрезерование плоскостей сложной конфигурации.

Основные базовые детали: станина, стойка, основание литое с закаленными стальными направляющими. Шпиндель приводится во вращение электродвигателем постоянного тока через двухступенчатую коробку скоростей

Шпиндельная бабка состоит из: главного привода, имеющего двухступенчатую передачу; шпинделя с конусом 50 под инструмент, с системой обдува конуса сжатым воздухом во время смены инструмента; механизмами зажима и разжима инструмента; механизма точной ориентации шпинделя.

Круговой стол с дискретным позиционированием. Точная фиксация осуществляется посредством муфты с торцевыми зубьями. Зажим стола спутника гидравлический.

Подача смазочно-охлаждающей жидкости к инструменту осуществляется через сопла над шпинделем.

Удаление стружки производится шнековым транспортером из зоны резания, скребковым транспортером для последующей транспортировки ее в контейнер.

Система автоматической смены инструмента выполнена в виде барабанного инструментального магазина, расположенного на верхнем торце стойки, и манипулятора, смонтированного на корпусе магазина. Кодирование инструмента переменное.

1.2 Модернизация станка прототипа

В качестве модернизации станка произведем модернизацию коробки скоростей. Установим требование к точности и качеству обрабатываемых поверхностей на проектируемом станке, для выполнения операции данная деталь подвергается следующим видам обработки: Сверление, зенкерование, растачивание, фрезерование. По точности данный станок будет проектироваться на выполнение 7…14 квалитетов точности, шероховатость поверхностей Ra = 12,5…0,8 мкм.

1.3 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.