Расчет и выбор типа электропривода токарного станка

Содержание.

Введение………………………………………………………………………………2

1.   Общая часть………………………………………………………………………5

1.1. Назначение станка……………………………………………………………….6

1.2. Техническая характеристика  станка…………………………………………...7

1.3. Описание общего вида станка…………………………………………………11

1.4. Кинематическая схема станка…………………………………………………12

2.    Технологическая часть…………………………………………………………16

2.1. Выбор типа производства……………………………………………………...16

2.2. Выбор заготовки………………………………………………………………..18

2.3. Составление плана  обработки…………………………………………………23

2.4. Расчёт режимов  резания и нормирования сверлильной  операции………….24

2.5. Составление управляющей  программы……………………………………….33

3.    Конструкторская  часть………………………………………………………....35

3.1. Построение нагрузочной  диаграммы………………………………………….35

3.2. Построение графика потерь электродвигателя……………………………….38

3.3. Обоснование и выбор  типа электропривода…………………………...……..40

4.    Исследовательская  часть……………………………………………………….43

       Приводы  подач и вспомогательные приводы………………………………...43

5.    Экономическая часть…………………………………………………………...52

6.     Охрана  труда и противопожарная техника  безопасности…………………..73

Заключение………………………………………………………………………......80

Список используемой литературы…………………………………………….…...81

ВГЭТК.ДП.411АТ.14.000.ПЗ.

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Разраб

Гусев

Разработать систему автоматизированного  электропривода станка с ЧПУ модели 16Б16Ф3 для обработки детали № 27.

Литер

Лист

Листов

Пров

Емельяненко

у

3

82

Реценз.

Смирнов

ВГЭТК  411АТ

Н.конт.

Силка

Утв.

Маслова

Введение.

  Целью данного  дипломного проекта является расчет и выбор типа электропривода токарного станка. Расчет мощности производится на основании расчетов режимов резания, необходимых для обработки заданной детали типа «Вал».

  Актуальность  применения автоматизированного электропривода и станков с ЧПУ объясняется тем, что стоять у станка стало не престижно или не выгодно. Поэтому предприниматели вынуждены вкладывать деньги в автоматизированную технику, требующую минимального обучения персонала для производства качественной продукции. Такой техникой  являются станки с ЧПУ.

  Успешному   внедрению автоматизированного  электропривода способствует применение комплексных электроприводов, содержащих весь набор согласованных функциональных элементов управляемого автоматизированного электропривода. Все блоки комплектного электропривода размещаются в металлических шкафах, при токах до 1000А охлаждение тиристоров естественное, а при токах более 1000А охлаждение искусственное посредством центробежного вентилятора.

  Объектом исследования в данном дипломном проекте является станок и

выбранная система автоматизированного  электропривода, т. к анализ мирового опыта создания нового и модернизации действующего технологического оборудования показывает высокую динамику развития регулируемых электроприводов. Она обусловлена стремлением к максимальному повышению производительности технологического оборудования и качества производимой продукции. Все ведущие электротехнические корпорации выпускают регулируемые электроприводы комплектно с компьютерными средствами автоматизации в виде гибко программируемых систем, предназначенных для широкого использования.

Окупаемость средств, вложенных  в такие системы, является наиболее

ВГЭТК.ДП.411АТ.14.000.ПЗ.

Лист

 4

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

быстрой.

   Можно выделить  общие тенденции развития электроприводов,  имеющие устойчивый характер:

- постоянно расширяющееся  применение регулируемых электроприводов  в промышленном оборудовании, транспорте, авиационной и космической технике,

 медицине, бытовой  технике для достижения новых  качественных результатов в технологии;

- замена нерегулируемых  электроприводов регулируемыми  в энергоемком оборудовании (насосы, компрессоры, вентиляторы и т.  д. ) с целью энергосбережения;

- распространение блочно-модульных  принципов построения электроприводов,  информационных средств, средств  управления и систем управления  в целом;

- динамическая компьютеризация  электроприводов, механизмов, агрегатов  и комплексов и новая идеология  проектирования систем;

- дальнейшее развитие  методов каскадного (подчиненного) управления, получивших широкое  распространение в электроприводах.  и ограничено применяемых к  управлению технологическими переменными  и интегральными показателями  качества обработки, переработки и производства вещества,

- активное развитие  и внедрение систем диагностирования, обслуживания, визуализации технологических  процессов и процессов управления.

  Автоматизация современных  теологических объектов сопровождается  применением большого числа электромеханических систем, с помощью которых решаются задачи повышения качества продукции и эффективности технологического оборудования. Во всех случаях автоматические системы управления электроприводами следует рассматривать как взаимосвязанные системы, так как в состав технологического оборудования могут входить

ВГЭТК.ДП.411АТ.14.000.ПЗ.

Лист

 5

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

десятки электроприводов, объединённых по цепям управления, питания и нагрузки. Стремление к энергосбережению в результате замены не регулируемых электроприводов регулируемыми приводит к необходимости рассматривать взаимосвязи электромеханических систем по цепям нагрузки в объектах, для которых ранее такие задачи не ставились. Следует отметить и

взаимосвязь выходных переменных электромеханических систем при формировании технологических показателей обрабатываемых изделий, характеризующих  их качество. Эта взаимосвязь осуществляется через систему функциональных устройств технологического объекта.

ВГЭТК.ДП.411АТ.14.000.ПЗ.

Лист

 6

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

1. Общая часть.

1.1. Назначение  станка

Станок специальный токарный с ЧПУ модели 16Б16Ф3 предназначен для токарной обработки поверхностей  деталей типа тел вращения и валов длинной до 3000 мм с прямолинейными и фасонными поверхностями, точением на станке можно производить растачивание, на резание резьб, в полуавтоматическом цикле.

Станок оснащен устройством  числового программного управления (ЧПУ) отечественного производства электроника  НЦ-31.

Техническая характеристика и жесткость станков позволяют  полностью использовать возможности  быстрорежущего и твёрдосплавного  инструментов при обработке как  черных, так и цветных металлов. 

ВГЭТК.ДП.411АТ.14.000.ПЗ.

Лист

 7

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Станок имеет следующие  технические данные и характеристики (основные параметры и размеры  согласно ТУ2-024-5198-79).

    Таблица 1-Техническая  характеристика станка

ВГЭТК.ДП.411АТ.14.000.ПЗ.

Лист

8

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

ВГЭТК.ДП.411АТ.14.000.ПЗ.

Лист

 9

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

        Таблица 2-Перечень составных частей станка.

       Общий вид станка приведён в графической части (лист № 4)

ВГЭТК.ДП.411АТ.14.000.ПЗ.

Лист

 10

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

17. Описание  кинематической схемы станка модели

Привод главного движения станка состоит из двигателя постоянного  тока М1 и шпиндельной бабки.

От шкива электродвигателя М1 вращение передаётся посредством плоскозубчатого ремня на шкив шпиндельной бабки.

Вращение от шкива  на шпиндель УП может передаваться посредством зубчатой муфты  “напрямую” или через понижающую передачу, состоящую из зубчатых колес. Таким образом, достигается 2 диапазона регулирования скоростей вращения шпинделя. От шпинделя через зубчатые передачи с передаточным отношением 1:1 приводится во вращение фотоэлектрический датчик.

Привод продольных подач  состоит из высокомоментного двигателя  ВМДz, упругой муфты, передачи винт-гайка качения. В приводе поперечных подач использован высокомоментный двигатель ВМДх, редуктор с беззазорной передачей.

Перемещение пиноли задней бабки осуществляется электроприводом. С вала двигателя М5 вращение передается посредством цилиндрической зубчатой передачи на винт.

Привод резцедержки  поворотной обеспечивает поворот и  зажим инструментального диска  и состоит из асинхронного двигателя М8 упругой муфты, конической передачи червячной передачи и пары торцовых кулачков.

В таблице 3 приведен перечень элементов к кинематической схеме. 

ВГЭТК.ДП.411АТ.14.000.ПЗ.

Лист

11

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

ВГЭТК.ДП.411АТ.14.000.ПЗ.

Лист

12

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

ВГЭТК.ДП.411АТ.14.000.ПЗ.

Лист

 13

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

2.Технологическая  часть.

•  Тип производства - классификационная категория производства, выделяемая по признакам широты номенклатуры, регулярности, стабильности и объёма выпуска продукции. Машиностроение различает условно три основных типа производства: единичное, серийное, массовое.

    В соответствии  с ГОСТ 31108 – 74 тип производства характеризуется коэффициентом операций. Так как К₃._оп, в начальный момент проектирование не возможно, то для предварительного выбора типа производства используют годовой объём выпуска и массу детали (табличные данные).

     Исходя, из  заданной программы и размеров детали принимаем средний  
серийный тип производства. 

     Серийное  производство является основным  типом современного машино-

строительного производства и характеризуется ограниченной номенклатурой 

изделий, изготавливаемых  периодически повторяемыми партиями. Оно занимает   промежуточное положение по всем технологическим и производственным  характеристикам между единичным и массовым производствами.

    В серийном  производстве технологический процесс  изготовления изделий 
преимущественно дифференцирован. 

    Тип производства  определяет характер применяемого  оборудования и порядок его  расстановки на участке, используемые  при этом технологические оснастки (приспособления, режущий и измерительный  инструмент), методы работы на  станках, соблюдение взаимозаменяемости при обработке и сборке, квалификацию рабочих, трудоёмкость и себестоимость выпускаемой продукции.

ВГЭТК.ДП.411АТ.14.000.ПЗ.

Лист

 14

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

    Для серийного  типа производства деталей следует использовать:

•   На ряду с  универсальным  оборудованием станки с ЧПУ и  специальные;

•   Заготовку с  оптимальными припусками на механическую обработку;

•   Среднюю квалификацию рабочих;

•   Конструкцию  специальных приспособлений с механизированными приводами.

     В зависимости  от объёма выпуска и особенностей  изделий обеспечивается полная  взаимозаменяемость.

ВГЭТК.ДП.411АТ.14.000.ПЗ.

Лист

14

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

2. Выбор заготовки.

2.2.1. Расчёт  припусков и межоперационных размеров.

  Припуском  на механическую обработку называется  слой металла, подлежащего удалению в процессе обработки. Припуск назначается на все поверхности, подлежащие обработке с целью удаления дефектного поверхностного слоя, пространственных отклонений и получения нужной степени точности и чистоты.

  Величина  припуска влияет на себестоимость  детали, поэтому для снижения себестоимости надо стремиться к уменьшению припусков. Припуск должен быть таким, чтобы его было достаточно для обеспечения хорошего качества обработки детали, а с другой стороны величина припуска должна способствовать обеспечению минимальной себестоимости.

  Величину  общего припуска определяем исходя  из методов получения заготовки.

Определение припусков табличным методом.

Определение припусков табличным методом. 
Определение массы детали.

mд= γ( )                              (1)

γ - удельный  вес стали 0,0078 кг/см³, 
D₁ …D₅  - диаметральные размеры шеек вала;

L₁ …L₅ - линейные размеры шеек вала;

m_д = 0,0078 (кг)

Выбор метода получения  заготовки.

Принимаем метод получения  заготовки - штамповка.

ВГЭТК.ДП.411АТ.14.000.ПЗ.

Лист

15

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

          Определение массы заготовки

М_п.р. = m_д · К_{р.                                                                                                                                                    (2)}

где,. М_п.р - расчетная масса поковки (кг);

m_д - масса детали (кг);

К_р - расчетный коэффициент, устанавливаемый в соответствии с таблицей 9;

     К_р = 1,3 [11, таблица. 9 стр. 12].

М_п.р. =3,6 · 1,3 =4,68 (кг).

Определение сложности  штамповки.

С = М_п.р /Q_{п.ф.                                                                                                                                                      (3)}

C – сложность штамповки;

М _п.р – расчетная масса поковки (кг);

Q_п.ф. – масса простой фигуры.

Q_п.ф. = γ · ((π · D²_max/4) · L_max)                                                                     (4)

D_max – максимальный размер детали в поперечном отношении;

L_max – максимальный размер детали в продольном отношении.

Q_п.ф = 0,0078 · (3,14 · 7,4² /4) ·20,5) = 6,87 (кг).

С = М_п.р /Q_п.ф. = 4,68/6,87 = 0,68

    Принимаем  С1, так как 0,63 < C1 <1 [11, пункт 3.6. стр. 11]

   Определение жесткости  детали

                                                 L/d_nd. £ 10 …12.

205/51 £ 10 …12 – вал жесткий.

Определение класса точности изготовления заготовки [11, таблица 8, стр. 11]

Принимаем Т4

Определение группы стали -  [11, таблица 1, стр. 5]

Принимаем М2.

Определение исходного  индекса - [11, таблица 2,3. стр. 6-7]

Принимаем исходный индекс – 11.

Определение припуска на диаметральные размеры - [11, таблица 4, стр. 8-9, таблица 6. стр. 10].

ВГЭТК.ДП.411АТ.14.000.ПЗ.

Лист

16

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Таблица 4-Припуски на диаметральные  размеры.

Припуск на линейные размеры, [1, таблица 4, стр. 8-9, таблица 6. стр. 10].

ВГЭТК.ДП.411АТ.14.000.ПЗ.

Лист

17

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Рисунок 1. Припуски на линейные размеры.

ВГЭТК.ДП.411АТ.14.000.ПЗ.

Лист

18

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Таблица 4-Припуски и операционные размеры.

                                                        Поверхность Æ 74 h11  

                                                        Поверхность Æ 54 h6  

                                                       Поверхность     Æ 40js6  

                                                 Поверхность Æ 35.85  

ВГЭТК.ДП.411АТ.14.000.ПЗ.

Лист

19

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

2.2.2..Метод получения  заготовки.

    Выбор  заготовки является важным этапом  при проектировании Т.П.

Выбрать заготовку-это  значить установить способ её получения, наметить припуски на обработку, рассчитать размеры заготовки и указать допуски на неточность её изготовления.. Выбирая заготовку необходимо стремится к тому, чтобы форма и размеры детали как можно ближе приближались к размерам готовой детали.

В качестве исходных данных при  выборе способа получения  заготовки используют - размеры и вес материала обрабатываемой детали, ёё конфигурацию, назначение и условия эксплуатации, тип производства и экономичность изготовления заготовки.

          В качестве заготовки принимаем  штамповку. Горячая штамповка  выполняется на молотах в открытых штампах. С целью повышения точности размеров и улучшения качества поверхности штамповок применяют горячую штамповку, при которой ограничено окалинообразование. Этот способ применяют для штамповок в серийном производстве.

ВГЭТК.ДП.411АТ.14.000.ПЗ.

Лист

20

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

3. Составление плана обработки.

Таблица 5-Маршрут обработки.

.

ВГЭТК.ДП.411АТ.14.000.ПЗ.

Лист

21

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

4. Расчёт режимов резания и нормирования токарной операции

1,1) Определение длины  рабочего хода L_р.х.:

   L_р.х.=L_.+у                                                                                                           (5)

где L_.– длина резания;

L=204,7мм.

      у=4 мм [П5,с.7,т.2] –  длина подвода, врезания.

L_р.х.=204,7+4=208,7 мм

1.2) Определение глубины резания  t:

t= мм

1.3) Определение подачи.

S=0.5 мм/об

   1.4) Определение  скорости резания V_рез.:

 V_р=                                                                                                    (6)                            

где T_p=120 мин. – стойкость инструмента [П5,с.13,т.9]

       t=2,4 мм

Cv=350; Х=015; у=0,35; m=0.2.

К_V=К_MV К_NV К_Mn К_Tn К_mC К_j К_r                                                                                                  

К_MV –Учитывает влияние материала заготовки

 К_MV= К_r ( )^nv                                                                                                (7)

К_MV =1( ) =1.4

К_NV- Учитывает влияние состояния заготовки

К_NV=08   [П16стр263 Таб.6]

К_Tu=2      [П16стр264 Таб.7]

T_mu=T* К_mu=60*2=120 мин

К_uv- Учитывает влияние инструментального материала

К_uv=0,65      [П16стр265 Таб.8];  К_r=1   [П16стр263 Таб.6];

К_Mn=1 [П16стр264. Таб.7];

К_j=0,75         [П16стр271 Таб.18]

К_V=

V_р= м/мин

ВГЭТК.ДП.411АТ.14.000.ПЗ.

Лист

22

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

1,5) Определение числа  оборотов

n=                                                                                                              (8)

n₁= об/мин

n₂= об/мин

n₃= об/мин

Корректируем по паспорту станка

n_пасп=630об/мин              [П5 стр.119]

1,6) Определение фактической  скорости

V_ф=                                                                                                                                                                 (9)  

V_ф1= =79 м/мин                                       

V_ф2= м/мин

V_ф3= м/мин

1,7) Определение мощности

      N=P_z* V_ф/1020*60                                                                                           (10)

P_z-Сила резания

P_z=10 C_p t^x S^y Vф К_р

C_p=300; x=1; y=0,75; n= -0,15[П16,с.281,т.32].

     К_р=К_Mp К_lp Кl_p К_Tn К_rp K_gp                               (11)

k_mv=

σ_в=750 МПа [П16,с.262,т.3].

k_mv=

К_lp=0,89; Кl_p=1.1; К_rp=0,87; K_gp=1,08 [П16,с.265,т.13].

P_z=10 300 2.4 0,5^0,75 116^-0,15 0.88=1900,8 (н)

ВГЭТК.ДП.411АТ.14.000.ПЗ.

Лист

23

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

N= (кВт)                                                                                        (12)

N=   (кВт)

1,8) Определение основного времени

     Т_а1=                                                                                                      (13)

      Т_а1= мин

    2) Определение  режимов резания при чистовом точении.

2.1) Определение длины рабочего  хода L_р.х.:

 L_р.х.=L_.+у                                                                                                        (14)                                                                                          

       где L_.– длина резания;

L=181мм.

      у=4 мм [П5,с.7,т.2] –  длина подвода, врезания.

L_р.х.=181+4=185 мм

    2.2) Определение глубины  резания t:

t= мм                                                                            (15)

2.3) Определение подачи.

S=0.35 мм/об

2.4) Определение скорости  резания V_рез.

V_т=132 м/мин   [П5,с.26,т.27].

V_р= V_т k₁ k₂ k_{3                                                                                (16)}

k₁=1; k₂=1; k₃=1

V_т=132 1 1 1=132 м/мин

2,5) Определение числа оборотов

n=                                                                                                         (17)

ВГЭТК.ДП.411АТ.14.000.ПЗ.

Лист

24

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

n₁= об/мин

n₂= об/мин

n₃= об/мин

  Корректируем по паспорту станка

     n_пасп=630 об/мин             [П5 стр.119]

      2,6) Определение фактической скорости

V_ф=                                                                                                                                                           ₍₁₈₎                                                                    

    V_ф1= = 73,8 м/мин                                       

V_ф2= = 82,8  м/мин

V_ф3= =108,9 м/мин

2,7) Определение основного  времени

Т_а2=                                                                                                      (19)

Т_а2= мин

3) Определение режимов резания  при точении канавки

3.1) Определение длины  рабочего хода L_р.х.:

     L_р.х.=                                                                                                  (20)                                         

L_р.х1.= мм

L_р.х2.= мм

3.2) Определение глубины  резания t:

t=b=3 мм

3.3) Определение подачи.

S=0.06 мм/об 

   3.4) Определение  скорости резания V_рез.

V_т1=73 м/мин   [П5стр.30].

V_т2=73 м/мин   [П5стр.30].

ВГЭТК.ДП.411АТ.14.000.ПЗ.

Лист

25

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

3,5) Определение числа  оборотов

    n=                                                                                                        (21)                             

n₁= об/мин

n2= об/мин

     n_пасп=280 об/мин                       [П5 стр.119]

3,6) Определение фактической скорости

V_ф=                                                                                                                                                            ₍₂₂₎                                                                        

V_ф1= = 48 м/мин

   V_ф2= = 69,4 м/мин

3,7) Определение основного  времени

          Т_а3=                                                                                                  (23)

Т_а3= мин

4) Определение режимов  резания при точении канавки

4.1) Определение длины  рабочего хода L_р.х.:

     L_р.х.=                                                                                                      (24)                                         

L_р.х.= мм

4.2) Определение глубины  резания t:

t=b=4 мм

4.3) Определение подачи.

S=0.05 мм/об

4.4) Определение скорости резания  V_рез.

V_р=73 м/мин   [П5стр,19].

ВГЭТК.ДП.411АТ.14.000.ПЗ.

Лист

26

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

4,5) Определение числа оборотов

  n=                                                                                                        (25)

n= об/мин

n_пасп=500 об/мин                        [П5 стр.119]

4,6) Определение фактической  скорости

     V_ф=                                                (26)

     V_ф1= = 63,4 м/мин

4,7) Определение основного  времени

        Т_а4=                                                                                               (27)

   Т_а4= мин

    5) Определение  режимов резания при на резании  резьбы

5.1) Определение длины  рабочего хода L_р.х.:

      L_р.х.=L_.+у                                                                                                     (28)

     у =4 мм

   L_р.х.=16+4=20 мм

5.2) Определение глубины  резания t:

                                                                                                                (29) 

  мм

      5.3) Определение подачи.

      S=1.5 мм/об

   5.4) Определение  скорости резания V_рез.

V_р=30….40 м/мин

V_р=40 м/мин 

5,5) Определение числа  оборотов

n=                                                                                                             (30)                                        

n= об/мин

n_пасп=300 об/мин

ВГЭТК.ДП.411АТ.14.000.ПЗ.

Лист

27

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

      5,6)Определение  основного времени

Т_а5                                                                                                            (31) 

Т_а5= мин

6)Определение общего  автоматического времени:

   Т_а=Т_а1+Т_а2+Т_а3+Т_а4+Т_а5                                                                                     (32)

Т_а=0,66+0,83+3,5+0,2+0,04=5,23 мин.

14.3. Расчёт норм времени:

1) Определение вспомогательного времени:

Т_ва=(0,06+0,04+0,02) 5+0,1=0,7 мин.

2) Определение общего  времени:

  Т_о=Т_а+Т_ва                                                                                                            (32)

     Т_о=5,23+0,7=5,93 мин.

3) Определение вспомогательного  времени:

    Т_в=(Т_{в уст}+Т_оп+Т_изм)•k_tb                                                                                         (33)

k_tb=0,87;

Т_{в уст}=0,28(мин) [П6,с.9,т.1];

Т_{в изм}=0,07+0,05+0,05+0,092+0,05+0,07=0,432 (мин).

Т_оп=0,04+0,03+0,04+0,25+0,04 5+0,15 ( )=1,26 (мин)

М36 1,5          Кольцо резьбовое                         Т=0,23  (мин)

     Æ35,85    Резьбовая скоба                          Т=0,07   (мин)

    Æ33,8h14        Шаблон простой формы              Т=0,155  (мин) 

    Æ40,4h11        Шаблон простой формы              Т=0,155  (мин)

    Æ39h14 Шаблон простой формы              Т=0,155  (мин)

    Æ54.4h11 Шаблон простой формы              T=0.22    (мин)

        16H14 Шаблон простой формы              T=0.06    (мин)

        55H14 Шаблон простой формы              T=0.07    (мин)

        24h14 Шаблон простой формы              T=0.06    (мин)

        2 45° Шаблон линейный двухсторонний  Т=0,047  (мин)

      2,5 45°  Шаблон линейный двухсторонний  Т=0,06  (мин)

ВГЭТК.ДП.411АТ.14.000.ПЗ.

Лист

28

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Т_изм=Т_{в изм}•k                                                                                                           (34)

Т_изм=0,484 мин. – не учитывается, т.к. Т_о>Т_изм (1,11>0,48);

     Т_в=(0,28+1,26) 0,87=1,34 (мин).

4) Определение штучного  времени:

    Т_шт=( ) ( )                                                                                     (35)

    Т_шт= =7,9 (мин).

5) Определение подготовительно-заключительного  времени Т_п.з.:

Т_п.з.=7+2+3+4+0,8 5+0,5 11+0,4 16=31,9 (мин).

ВГЭТК.ДП.411АТ.14.000.ПЗ.

Лист

29

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

5. Составление управляющей программы.

                                        Маршрут обработки:

1.Подрезать торец и  точить поверхности предварительно.Т1- резец, черновой --(Т15К10)-проходной,  упорный.

n=630 об/мин;    Код S630

S=0,5 мм/об;      Код F50

2.Точить поверхности  чисто. Т2- резец чистовой (Т15К6)- проходной, упорный.

 n=630 об/мин;    Код S630

S=0,35 мм/об;      Код F35

3.Точить канавку. Т3- резец канавочный (b=4).

n=280об/мин;    Код S280

S=0,06 мм/об;      Код F6

4.Точить канавку. Т4- резец канавочный (b=3).

n=500об/мин;    Код S500

S=0,05 мм/об;      Код F5

5. Нарезать резьбу. Т5-резец  резьбовой.

n=300 об/мин;    Код S300

S=1,5 мм/об;      Код F15

Таблица 6-Координаты опорных  точек для чернового прохода, инструмент Т1.

ВГЭТК.ДП.411АТ.14.000.ПЗ.

Лист

30

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Таблица 7-Координаты опорных  точек для чистового прохода, инструмент Т2.

       16                 54,4           -181

Таблица 8-Координаты опорных  точек для точения канавок, инструмент Т3.

   23               81              -181

 Таблица 9-Координаты  опорных точек для точения  канавок, инструмент Т4.

ВГЭТК.ДП.411АТ.14.000.ПЗ.

Лист

31

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Управляющая программа:

N1 T1 (подготовка к работе 1-го инструмента)

N2 M3 (вращение шпинделя по часовой стрелке)

N3 M40 (верхний диапазон)

N4 S630 (код скорости n=630 об/мин)

N5 G95 (мм/об)

N6 F50 (код подачи S=0,5 мм/об)

N7 М8 (вкл.СОЖ)

N8 ~x3735^*  (х.х в точку 1 по 2-м координатам одновременно)

N9   z100

N10 z-1600 (рабочая подача в точку 2)

N11 x4190 (рабочая подача в точку 3)

N12 z-5500 (рабочая подача в точку 4)

N13 x5509 (рабочая подача в точку 5)

N14 z-18100 (рабочая подача в точку 6)

N15 х8100 (рабочая подача в точку 7)

N16 ~x20000^* (х.х в исходную точку по двум координатам одновременно)

N17   z20000

N18 T2 (подготовка к работе 2-го инструмента)

N19 M3 (вращение по часовой)

N20 S630 (код скорости n=630 об/мин)

N21 G97 (об/мин)

N22 ~х3185* (х.х. в точку 8 по 2-м координатам одновременно)

N23 z100

N24 z0 (рабочая подача в точку 9 подход к контуру)

   N25 х3585 -45° (рабочая подача в точку 10 фаска 2×45°)

N26 z-1600 (рабочая подача в точку 11)

N27 х4040 (рабочая подача в точку 12)

N28 z-5500 (рабочая подача в точку 13)

N29 x4904 (рабочая подача в точку 14)

N30 z-5750 +45° (рабочая подача в точку 15 фаска 2.2×45°)

N31 z-18100 (рабочая подача в точку 16)

N32 x7000 (рабочая подача в точку 17)

N33 x7900 -45° (рабочая подача в точку 18)  

N34 x8100 (рабочая подача в точку 19)

N35 ~x20000^* (х.х в исходную точку по двум координатам одновременно)

N36 z20000

N37 T3 (подготовка к работе 3-го инструмента)

N38 S280 (код скорости n=280 об/мин)

N39 G97 (об/мин

ВГЭТК.ДП.411АТ.14.000.ПЗ.

Лист

32

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

N40 F6 (код подачи S=0,06 мм/об) 

N41 ~х5604* (х.х. в точку 20 по 2-м координатам одновременно)

N42 z-5500

N43 x3900 (рабочая подача в точку 21)

N44 x5604 (рабочая подача в точку 22)

N45 ~x8100 (x.x. в точку 23)

N46 z-8100

N47 x5300 (рабочая подача в точку 24)

N48 x8100 (рабочая подача в точку 25)

N49 ~x20000^* (х.х в исходную точку по двум координатам одновременно)

N50 z20000

N51 T4 (подготовка к работе 4-го инструмента)

N52 S500 (код скорости n=500 об/мин)

N53 G97 (об/мин)

N54 F5 (код подачи S=0,05 мм/об)

N55 G95 (мм/об)

N56 ~x4240 (x.x. в точку 27)

N57 z-1600

N58 x3380 (рабочая подача в точку 28)

N59 x4240 (рабочая подача в точку 29)

N60 ~x20000^* (х.х в исходную точку по двум координатам одновременно) 

N61  z20000

N62 T5 (подготовка к работе 5-го инструмента)

N63 G97 (об/мин)

N64 S300 (код скорости n=300 об/мин)

N65 G95 (мм/об)

N66 F15 (код подачи S=1.5 мм/об)

N67 ~x5200*

N68 z300

N69 G31 (резьба резцом)

N70 х3600* (наружный d резьбы)

N71 z-1750* (длина)

N72 F150* (шаг)

N73 P90*

N74 P20

N75 ~x20000^* (х.х в исходную точку по двум координатам одновременно)

N76 z20000

N77 M9 (выкл. СОЖ)

N78 M5 (стоп шпиндель)

N79 M30 (конец программы)

ВГЭТК.ДП.411АТ.14.000.ПЗ.

Лист

34

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Таблица 10-Режимы резания, моменты, мощности электродвигателя и автоматическое время.                           

М= F_zi•d/2 (36)

M₁=1900,8•37,35/2=35497,4

M₂=1900,8•41,9/2=39114

M₃=1900,8•55,09/2=52357,5

Для построения нагрузочной диаграммы  двигателя рассчитываем вспомогательное  время по формуле:

                                                           Т_в= Т_уст+ Т_упр                                (37)           

где - Т_уст время на установку;

Т_в=0,28+0,432=0,712 (мин);

Строем нагрузочную диаграмму  двигателя (рис. 2.), для этого рассчитаем мощность холостого хода станка по формуле:

                                                            Р₀=а•Р_{д max}                                              (38)

где а=0,15 – коэффициент  постоянных потерь электродвигателя;

       Р_{д max} – максимальная мощность двигателя из таблицы 8.

Р₀=0,15•2,24=0,34

ВГЭТК.ДП.411АТ.12.000.ПЗ.

Лист

37

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

            Р_д, кВт 

                                                                                                                               Т,мин

           Рис. 2. Нагрузочная диаграмма электродвигателя.

Определяем среднюю  мощность двигателя за цикл по формуле:

                                                          Р_{д. ср.}=Σ(Р_дi•Т_i)/Т_ц                                     (39)

Р_{д. ср}=0,34•0,712+1,52 •0,05+1,7•0,12+2,24*0,4/0,712+0,05+0,12+0,4=1,12(кВт).

Задаёмся мощностью  станка:

                                                           Р_д=(1,2÷1,3) •Р_д.ср.                                   (40)

                Р_д=1,2•1,12=1,3 (кВт)

Выбираем двигатель  типа ПБСТ-23.

ВГЭТК.ДП.411АТ.12.000.ПЗ.

Лист

38

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

6. Построение графика потерь электродвигателя.

Потери в двигателе  на каждой обрабатываемой поверхности  определяется по формуле:

                                                                ∆Р_д=Р•((1/η)-1)                                (41)

где ∆Р_д – потери мощности определяемые на каждое отверстие.

∆Р_д1=1,3•((1/0,85)-1)=0,22 (кВт);

∆Р_д2=1,45•((1/0,85)-1)=0,25 (кВт);

∆Р_д3=1,91•((1/0,85)-1)=0,32 (кВт).

Данные расчётов сводим в таблицу 9.

Таблица 11. Потери в электродвигателе.

Мощность потерь на холостом ходу определяется по формуле:

                                                       ∆Р₀=Р₀•((1/η)-1)                                       (42)

∆Р_о=0,34•((1/0,85)-1)=0,06 кВт.

∆Р_д1=1,52•((1/0,85)-1)=0,26 (кВт);

∆Р_д2=1,7•((1/0,85)-1)=0,29 (кВт).

∆Р_д2=2,24•((1/0,85)-1)=0,38 (кВт).

По данным таблицы 9 строим график потерь в электродвигателе

ВГЭТК.ДП.411АТ.12.000.ПЗ.

Лист

39

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

               ∆Р_д, кВт

                                                                                                                              Т, мин.

          Рис. 3. Диаграмма потерь работы электродвигателя..

Определяем средние потери двигателя  за цикл по формуле:

                                                ∆Р_д.ср.=(∑(∆Р_д.i•T_i))/T_ц                                          (36)

    ∆Р_д.ср=0,06•0,712+0,26•0,05+0,29•0,12+2,24*0,4/0,712+0,05+0,12+0,4=0,18 (кВт).

Вывод: данные расчётов показывают, что на данном станке можно обрабатывать деталь  «Вал» с наименьшими  потерями.

ВГЭТК.ДП.411АТ.12.000.ПЗ.

Лист

40

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

7. Обоснование и выбор типа электропривода.

  Выбор типа регулируемого  электропривода определяется совокупностью  их 
технико-технических показателей, основными из которых являются:   
-   весогабаритные показатели;

-   надёжностные  показатели;

-   показатели, связанные  с эксплуатационными расходами,  в составе которых учитываются  расходы на обслуживание и  оплату электроэнергии.

  Кроме того, для  станков следует учитывать широкий  диапазон регулирования   
скорости (для привода главного движения диапазон доходит до 1000). 

  Электроприводы постоянного  и переменного тока находятся  в постоянной 

конкуренции друг с другом в зависимости от уровня развития машиностроения. Современный уровень  развития электрических машин и силовых вентильных  преобразователей позволяет использовать для приводов станков электропривод как постоянного, так и переменного тока.  Дадим краткую оценку различным типам электроприводов. 

  Электропривод постоянного  тока строится с использованиём тиристорных преобразователей, получающих питание от сети переменного тока, с фазовым

регулированием среднего значения выходного напряжёния. Отечественная  промышленность выпускает ряд серий  комплектных электроприводов постоянного  тока, как общепромышленого назначения, так и станочного назначения. В свою очередь в течение 10-15 лет появились новые марки  электродвигателей постоянного тока с улучшенными динамическими и  моментными характеристиками. Учитывая этот факт, что современная промышленность отработала и довела до важной степени надёжности вентильную часть комплекта электропривода, снизив до минимума их весогабаритные показатели; при определённом усложнении управляющей части, такие системы получили наибольшее применение в промышленности. Поскольку быстродействие тиристорного электропривода жёстко

ВГЭТК.ДП.411АТ.14.000.ПЗ.

Лист

40

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

частотой питающего  напряжения и ограничивается  пульсностью  системы

преобразователя, существенное повышение быстродействия тиристорного электропривода может быть построена на системе импульсной модуляции, такие системы также эксплуатируются, однако широкому их распространению препятствует двукратное преобразование энергии и следовательно низкий КПД и проблемы, связанные с принудительной коммутацией тиристоров в случае средних и больших мощностей.

  Вместе с тем  слабым узлом регулируемого электропривода  постоянного тока,  несмотря на  существенно высокий уровень  надёжности современных двигателей  постоянного тока, является наличие механического коммутатора-коллектора с присущими ему недостатками (искрение и необходимость частой чистки). Поэтому развитие полупроводниковой техники регулирования привело к созданию не конкурентоспособных по отношению к приводу постоянного тока образцов частотно-управляемых короткозамкнутых асинхронных приводов.

   Использование   в этой области тиристоров  не позволило до последнего  времени создать систему требуемого  уровня надёжности, и если сам  асинхронный двигатель является  весьма надёжным элементом электроприводов (по этому показателю он вне конкуренции), то тиристорные преобразователи часто имеют очень большой вес, габариты и стоимость при не удовлетворительных надёжностных  показателях. Освоение промышленностью транзисторных коммутирующих элементов нового поколения - силовых транзисторов полевого типа позволяет успешно решить и эту задачу.

На рынке техники  регулирования появились малогабаритные преобразователи частоты иностранных  фирм (японские, шведские, голландские), построенные по принципу широтно-импульсной модуляции входного напряжения.

ВГЭТК.ДП.411АТ.14.000.ПЗ.

Лист

41

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Они обеспечивают возможность  регулирования скорости станочных

        приводов в требуемом диапазоне. 

  В отечественной промышленности известны лишь отдельные опытно- конструкторские разработки этих систем, которые требуют доводки, доработки и модернизации промышленности.  
  Таким образом, наиболее рациональным электроприводом для сверлильного 
станка следует признать тиристорный электропривод постоянного тока.

ВГЭТК.ДП.411АТ.14.000.ПЗ.

Лист

42

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

4.Иследовательская  часть.

Приводы подач  и вспомогательные приводы.

Назначение:

  Агрегат однофазный  тиристорный реверсивный ТЕР8  предназначен для преобразования переменного однофазного напряжения в постоянное регулируемое реверсивное и используется для питания цепей якоря двигателей постоянного тока и  цепей (обмоток) возбуждения  машин постоянного тока. Структурная схема автоматизированного электропривода типа ТЕР8  представлена в графической части дипломного проекта на листе 6.

Состав агрегата

- блок силовой тиристорный  (БСТ);

- блок фазового управления  тиристорами (БФУ);

- блок логики (БЛ);

- блок управляющего  устройства (БУ);

- блок питания (БП);                                                                    

- блок возбуждения  тахогенератора (БВТ);

- сглаживающий дроссель (L).

Устройство и работа

  Агрегат представляет  собой комплекс блоков выдвижного  типа, расположенных в одном открытом каркасе. Блоки соединяются со схемой при помощи штепсельных разъемов.

  Сглаживающий дроссель  выполнен отдельным конструктивным  элементом.

Принцип работы агрегата основан на свойстве тиристоров менять в широких пределах среднее значение выпрямленного напряжения путём задержки времени их открывания по отношению к началу положительной полуволны питающего переменного напряжения.

  Схема управления  агрегата построена по принципу  раздельного управления двумя  комплектами тиристоров «Вперед» (VВ) и «назад» (VН) с

ВГЭТК.ДП.411АТ.12.000.ПЗ.

Лист

44

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

использованием одного комплекта БФУ, а также нереверсивного полупроводникового усилителя У2.

  Для осуществления переключений  каналов регулирования предусмотрены логические ключи SВ1, SВ2, SН, SH2. Ключи SВ1 и SH1 предназначены для подключения управляющих импульсов с выхода БФУ к соответствующему комплекту тириcторов. Ключи SВ2 и SН2 составляют реверсирующий элемент (РЭ) и преобразуют реверсивный управляющий сигнал +∆U в однополярный сигнал для управления нереверсивным усилителем.

  Управление ключами осуществляется  БЛ, который переключает их в  зависимости от полярности сигнала  ∆U с блокировками по току силовой цепи и по напряжению на выходе полупроводникового усилителя.

   Работа агрегата. В исходном состоянии задающее напряжение  U_з = 0, ключи заперты, управляющие импульсы на тиристорах отсутствуют, выпрямленное напряжение  U_d= 0.

  При появлении задающего  напряжения определенной полярности  на выходе задатчика скорости R_3C возникает сигнал ±∆U = ±U₃±U_oc. (U_oc -напряжение обратной связи)_, который поступает на РЭ.

  РЭ преобразует реверсивный  сигнал ±∆U в однополярный сигнал ∆U, который поступает на вход нереверсивного усилителя У2.

  Реверсивный сигнал  ±∆U поступает также на вход БЛ, например В ("Вперед"). Блок подает команду на включение SВ1 и SВ2. Далее сигнал ∆U через SВ2 попадает на вход усилителя У2, который воздействует на вход БФУ, а через ключ SВ1 сигнал попадает на комплект тиристоров VВ. С выхода БФУ начинают поступать управляющие импульсы, а на выходе агрегата появляется напряжение U_d. Происходит разгон двигателя.

  БЛ удерживает  в состоянии «Вперёд» за счет  блокировок по выходному напряжению  усилителя U_У и по току главной цепи I_d, поступающего в БЛ с датчика контроля тока, Сигнал же ∆U осуществляет только начальное

ВГЭТК.ДП.411АТ.12.000.ПЗ.

Лист

45

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

переключение БЛ в  переходных режимах. При работе в  установившемcя режиме величина ∆U равна U₃-U_oc очень мала.

  Для осуществления  переключений каналов регулирования  предусмотрены логические ключи SВ1, SВ2, SН, SН2. Ключи SВ1 и SН1 предназначены для подключения управляющих импульсов с выхода БФУ к соответствующему комплекту тиристоров. Ключи SВ2 и SН2 составляют реверсирующий элемент (РЭ) и преобразуют реверсивный управляющий сигнал +∆U в однополярный сигнал для управления нереверсивным усилителем.

  Управление ключами  осуществляется БЛ, который переключает  их в зависимости от полярности  сигнала ∆U с блокировками по току силовой цепи и по напряжению на выходе полупроводникового усилителя.

  Работа агрегата. В исходном состоянии задающее  напряжение U₃= 0, ключи заперты, управляющие импульсы на тиристорах отсутствуют, выпрямленное напряжение U_d= 0.

При появлении задающего  напряжения определенной полярности на выходе задатчика скорости Rзс возникает сигнал ±∆U= ±U ₃ ± U_oc (U_oc-напряжение обратной связи), который поступает на РЭ.

РЭ преобразует реверсивный  сигнал ± ∆U в однополярный сигнал ∆U, который поступает на вход нереверсивного усилителя У2.        Реверсивный сигнал ±∆U поступает также на вход БЛ_, например В ("Вперед").   Блок   подает   команду   на   включение SВ1    и   SВ2.   Далее   сигнал ∆U через SВ2 попадает на вход усилителя У2, который воздействует на вход БФУ, а через ключ SВ1 сигнал попадает на комплект тиристоров VВ. С выхода БФУ начинают поступать управляющие импульсы, а на выходе агрегата появляется напряжение U_d. Происходит разгон двигателя.

  БЛ удерживает  в состоянии «Вперёд» за счет блокировок по выходному напряжению усилителя U_у и по току главной цепи I_d, поступающего в БЛ с датчика контроля тока. Сигнал же ∆U  осуществляет только начальное

ВГЭТК.ДП.411АТ.12.000.ПЗ.

Лист

46

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

  переключение БЛ в переходных режимах. При работе в установившемся

режиме величина ∆U  равна U_з-U_ос очень мала.