194539 (Модернізація головного привода токарно-гвинторізного верстата мод. КА280 (16К20) з метою підвищення продуктивності), страница 2

(мм)

Відстань між опорами:

(мм)

Довжина передньої консолі:

(мм)

Діаметр шпинделя між опорами:

(мм)

Внутрішній діаметр рівний діаметру отвору базового верстату: мм.

Виходячи із значення швидкісного коефіцієнта, та керуючись рекомендаціями [2, табл.9.3] та [4, гл.8, п.3], обираємо схему опор, що матиме вигляд:

Тип підшипників передньої опори: двохрядний роликовий радіальний 3182116К у кількості 1 шт. та упорно-радіальний здвоєний 178816 у кількості 1 шт., а задньої опори - двохрядний роликовий радіальний 3182112К у кількості 1 шт.

Перевірка міцності та розрахунок радіальної жорсткості шпиндельного вузла

В процесі роботи металорізального верстату геометрична вісь шпинделя змінює своє положення внаслідок піддатливості опор від дії сил різання, згинальних моментів та зсуву від поперечних сил. Фактичне положення геометричної осі шпинделя буде залежати від жорсткості шпиндельного вузла, яка може бути визначена за принципом суперпозиції.

Головна складова сили різання за [дод.2]: Н

Розрахункова схема:

Визначимо реакції в опорах:

Перевірка:

Обертальний момент на шпинделі:

(Нм)

Перевірний розрахунок шпиндельного вузла на міцність

Приведений момент:

Найменший діаметр пустотілого валу:

,

де

міцність забезпечена

Визначаємо пружне зближення тіл кочення та кілець підшипника в опорах:

- в передній:

,

Де - коефіцієнт деформації згідно [2, п.9.4, с.158]. (d - внутрішній діаметр підшипника. Його та інші параметри підшипників визначаємо згідно [2, дод.4])

- в задній:

Визначаємо контактну деформацію поверхонь опор:

- передньої:

(тут k_д = 0,001 - коефіцієнт деформації за [2, п.9.4]), d - внутрішній діаметр підшипника, D - зовнішній діаметр підшипника, b - ширина підшипника за [2, дод.4])

- задньої:

Жорсткість опор:

- передньої:

- задньої:

Так як в обох опорах встановлено дворядні підшипники, відповідно отриману жорсткість для кожної з опор слід збільшити вдвічі:

Піддатливість опор:

- передньої:

- задньої:

Переміщення переднього кінця шпинделя від піддатливості опор:

В цій формулі ε = 0,45 - коефіцієнт защемлення згідно [2, п.9.4]

Переміщення переднього кінця шпинделя від згинального навантаження:

Тут Н/мм - модуль пружності; І₁ та І₂ - відповідно моменти інерції перерізу шпинделя між опорами та консолі:

Переміщення переднього кінця шпинделя від зсуву за рахунок поперечних сил:

В цій формулі:

- площа перерізу консолі шпинделя ;

- площа перерізу шпинделя між опорами ;

- модуль зсуву

Радіальна жорсткість шпиндельного вузла при дії на консоль сили P_z за принципом суперпозиції:

Оскільки в передній опорі дворядні підшипники: то за принципом суперпозиції остаточна радіальна жорсткість вузла:

Отже жорсткість шпинделя достатня.

Розрахунок осьової жорсткості шпиндельного вузла

Осьова сила, що діє на шпиндель:

Пружне зближення тіл кочення та кілець упорного підшипника 178816:

В цій формулі: k_д - коефіцієнт деформації контактних поверхонь:

,

де d_ш = 10 мм - діаметр кульок підшипника;

Z = 44 - кількість кульок

Контактна деформація кілець підшипників і корпуса опори в місцях дотику:

Тут К_д - коефіцієнт деформації дотику = ;

S_K - площа контакту дотику:

D = 125 мм - діаметр корпуса в зоні дотику (що приблизно рівний зовнішньому діаметру підшипника);

d = 80 мм - внутрішній діаметр підшипника.

Осьова жорсткість:

З врахуванням схеми встановлення підшипників:

5. Змащування

В проектованому модернізованому верстаті використовується централізована система змащування, що реалізується від насоса гідроприводу верстата. Дана система необхідна для подачі рідкого масла на ті частини шпинделя, що обертаються та знаходяться всередині корпусу верстата, з метою змащування та відведення підвищеної температури. Рідке масло подається в систему, проходить очищення з використанням фільтра, що необхідно для того, щоб вберегти частини, які труться, від швидкого зношування, оскільки разом з неочищеним мастилом можуть потрапити різні дрібнодисперсні тверді частинки. Марка рідкого масла, що рекомендується для використання на проектованому верстаті: И-Г-С за ГОСТ17479-87.

Також у верстаті одночасно з централізованою системою змащування застосовується автономна. Автономна система змащування використовується у білль важкодоступних місцях, а також в місцях, де є нераціональним використовувати централізовану систему. В якості пластичного мастила на проектованому верстаті рекомендується використовувати високоякісний пластичний матеріал довготривалої дії: ОКБ-122-7 ГОСТ 18179-72.

Станція змащування призначена для масла елементів коробки швидкостей. Вона представляє собою зварений бак 28 л та розташовану на ньому апаратуру.

Змащування опор шпинделя здійснюється від системи гідроприводу з використанням фільтру з тонкошкіряного войлоку. Змащування вмістом крапельне та регулюється гвинтами. Подачу масла необхідно відрегулювати.

6. Характеристика робототехнічного комплексу

Згідно [7, гл.4] на першому аркуші графічної частини курсового проекту показаний загальний вигляд РТК для токарної обробки деталей, побудованого на базі верстата КА280 з ЧПК (поз. 1), обслуговуючого його автоматичного маніпулятора 2 мод. МА80Ц05.15 агрегатно-модульного типу та магазину 3 з тактовим столом для подачі в зону завантаження-розвантаження тари 4 з заготовками та деталями. Живлення гідроприводів верстата, автоматичного маніпулятора та магазина-накопичувача здійснюється від загальної гідростанції 5.

Автоматичний маніпулятор працює у відповідністю з циклограмою. Передбачена можливість обробки заготовки з двох сторін (з переустановленням у патроні за рахунок повороту на 180°). Початок циклу відповідає переміщенню каретки маніпулятора з позиції очікування (за задньою бабкою) в зону завантаження стола. В кінці циклу каретка знов повертається до вихідної позиції в зоні задньої бабки верстата. Час виконання окремих етапів циклу вказано в характеристиці руху механізмів РТК.

Автоматичний маніпулятор володіє сімома ступенями рухомості (з урахуванням наявності двох рук). Маніпулятор побудований з уніфікованих вузлів (модулів): каретки 2, з приводом 6; монорельса 7 з кронштейнами 8 і 9, встановленими на передній бабці та станині верстата; блоку механічних рук 10 та 11, кожна з яких оснащена головкою 12 та захватним пристроєм 13 з механізмом повороту відносно поздовжньої осі; гідроблоку 14; електрошафи 15 управління; електро- та гідро комунікацій 16.

Характеристика рухів механізмів РТК:

Переміщення каретки в зону магазина- 3000 мм (5,5 с)

Переміщення каретки від магазину до задньої бабки- 2350 мм (4,4 с)

Переміщення каретки від задньої бабки до патрона- 650 мм (1,5 с)

Хід блоку руки ІІ до руки І- 112 мм (1,2 с)

Хід каретки при зміні рук у патрона- 400 мм (2,0 с)

Хід руки вгору/вниз- 400 мм (1,0 с)

Ротація схвату- 180° (1,8 с)

Поворот схвату горизонтально/вертикально-90° (1,0 с)

Затискання (розтискання) схвату руки- 18 мм (0,2 с)

Хід штовхача (магазину).- 75 мм (2,5 с)

Затискання (розтискання) патрону верстата- - (1,0 с)

Притискання рук до патрона- 30 мм (0,3 с)

Відкриття (закриття) огородження- - (1,5 с)

(В дужках наведений час руху механізму)

Повний час зміни заготовки t_П = 20,7 с.

Час зміни заготовки, який н перекривається циклом обробки деталі t_С = 20,7 с.

7. Керування

Пристрій числового програмного керування NC-110

Пристрій відрізняється унікальним поєднанням багатофункціональності, надійності, простоти виготовлення.

Пристрій ЧПК побудовано за модульним принципом і дозволяє задовольняти зростаючі потреби споживачів шляхом вбудовування додаткових модулів. Пристрій легко адаптується для найскладніших об’єктів, елементи яких можуть потребувати одночасного і незалежного керування в реальному часі.

Потужне програмне забезпечення дозволяє керувати верстатами усіх основних типів: токарними, фрезерними, оброблюючими центрами, копіювальними, шліфувальними, кувально-пресовим обладнанням ті ін

Основні характеристики ПЧПК NC-110:

٭ Керуючих осей від 2 до 16 і такт керування приводами для 16-ти осей 1мс; - Дискретні Вх/Вих 48/32 - 384/256;

٭ Дані організовані у файлах (таблиці інструментів, корекцій інструментів);

٭ Підготовка керуючих програм одночасно виконанням циклу обробки деталі;

٭ Різноманітні повідомлення (помилки при підготовці кадрів, помилки оператора, помилки діагностики системи та ін.);

٭ Компенсація похибки ходового гвинта та компенсація люфтів;

٭ Програмні обмеження;

٭ Захищені області та визначення робочого поля з керуючої програми;

٭ Управління швидкістю на профілі;

٭ Управління розгоном/гальмуванням по лінійному або експотенціальному або експоненціальному закону;

٭ Встановлювані при конфігурації початкові точки;

٭ Електронний штурвал;

٭ Датчики типу енкодер;

٭ Діагностика при ввімкненні та під час роботи;

٭ Послідовний канал RS232 та паралельний порт;

٭ Вбудований програмований інтерфейс логіки верстата;

٭ Мова високого рівня для програмування інтерфейсу логіки верстата;

٭ Відеографіка.

Короткі характеристики програмування:

• програмування в абсолютних розмірах та приростах, в міліметрах та дюймах;

• компенсація радіуса інструмента;

• зміщення нуля;

• визначення величини припуску;

• конічні та циліндричні різьбонарізання з постійним та змінним кроком;

• цикли чорнової обробки та чистової обробки;

• цикли обробки пазів та зняття стружки;

• цикли різьбонарізання;

• програмування повного круга;