Разработка структурно-компоновочного варианта ГПМ для обработки корпусных деталей

 
 

 
 
 
 
 
 
 

    
 

 «Разработка структурно-компоновочного варианта ГПМ для обработки корпусных деталей» 
 
 
 
 

Дипломант: Айтиев Н.Т

Консультант: Маситов. А.М

Рецензент: 
 
 
 
 
 
 
 

Бишкек 2009

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Анализ  структурно-компоновочных  вариантов ГПМ  обработки корпусных  деталей.

В настоящее  время стоит такая проблема как проблема повышения эффективности автоматизации оборудования. К примеру, при обработке корпусных деталей на обрабатывающих центрах, когда ведется последовательная, одношпиндельная, одноинструментальная обработка корпусных деталей, которые имеют большое количество обрабатываемых поверхностей, то у некоторых деталей время обработки достигает 3 часов. С целью уменьшения времени обработки необходима одновременная (параллельная) многосторонняя обработка.

На основе патентного и литературного обзора анализа производственного опыта была выявлена следующая компоновка, которая позволяет одновременную, пятистороннюю обработку корпусных деталей.

Она может быть реализована на базе ОЦФ-1. На (станке) ОЦФ-1ведется одношпиндельная одноинструментальная обработка с переустановами а проектируемая компоновка позволяет вести одновременную пятистороннюю  обработку за один установ. Создание ГПМ на основе таких машин повышает производительность в пять раз. И повышает эффективность автоматизированного производства. В дальнейшей перспективе создание таких машин будет происходить из агрегатных узлов.

По сравнению  с универсальным оборудованием  при применении обрабатывающих центров  производительность повышается в 2 раза (за счет уменьшения количества установов) (обрабатывающие центра Германия Чехословакии, Бишкек ОУФ-1), а стоимость возрастает в 30 раз. Это резко снижает эффективность, поэтому стоит проблема создания станков с много сторонней параллельной обработкой корпусных деталей.

Предлагаемая  компоновка позволяет одновременную пятистороннюю обработку. Это достигается наклоном на 45 градусов от горизонтальной и вертикальной оси транспортной линии и симметрично расположенных 4-х силовых головок унифицированных, например, со станков ОУФ-1. Пятая силовая головка будет производить обработку сверху и устанавливается на П- образную стойку.

Необходимость пятисторонней обработки требует  свободных поверхностей. Эта необходимость  может быть реализована с помощью  переходного пластика и введением  дополнительных технологических отверстий, (описание в разделе пояснительной записки)

Проектируемый вариант ГПМ компоновался из обрабатывающего  модуля имеющегося на заводе  «Модуль ИР 320 МПФ-4». Имеет вертикально-(подвижный) шпиндель. Вертикально-подвижная бабка с продольно подвижным ползуном расположена внутри портальной стойки. В верхней части стойки расположен инструментальный магазин барабанного типа.

Станок предназначен для обработки малогабаритных деталей  на столе с поверхностным размером  320*320 мм.

Обработку производят инструментом, закрепленным в шпинделе, подачей стола (ось Х), шпиндельной бабки (ось Y) и ползуна (ось Z).

Проектируемая компоновка ГПМ для обработки  корпусных деталей позволяет  вести обработку одновременно с  пяти сторон. Пятый шпиндель ведет  обработку сверху, который располагается на двух стойках.

Деталь поставляется для обработки на транспортной линии  на стол. После чего происходит закрепление  паллеты с заготовкой на столе, системой зажатия.

При одновременной  пятисторонней обработке детали возник вопрос о закреплении заготовки. Наиболее технологичными при обработке заготовок корпусных деталей с пяти сторон в приспособлениях являются заготовки, имеющие платики позволяющие закрепить заготовку прихватами, не мешающими подходу инструмента ко всем обрабатываемым поверхностям (рис 1). Платиков в заготовке выполняются технологические отверстия для базирования и закрепления заготовок снизу. В этих случаях применяют ложные платики, базируемые и закрепляемые на нижней поверхности заготовки (рис 2). 
 
 

 
 
 

Рис 1

Заготовка с платиками 
 
 
 
 
 

Рис 2

Заготовка с технологическими отверстиями (L,B-расстояние между крепежными отверстиями; С-расстояние между базовыми отверстиями.)

На станке можно  производить сверление, зенкерование, развертывание, растачивание точных отверстий, связанных координатами, фрезерование по контуру с линейной и круговой интерполяцией, нарезание резьбы метчиками.

           Широкий диапазон частот вращения  шпинделя и скорости подач  позволяет произвольно обрабатывать  большую номенклатуру конструкционных  материалов от легких сплавов до высокопрочных, легированных  вязких жаропрочных сталей.

      Числовое  программное управление всеми движениями станка, а также автоматическая смена  большого числа режущих инструментов обеспечивает получение различных  положений инструмента относительно обрабатываемой детали. Это позволяет осуществить обработку сложных корпусных деталей с одного закрепления со всех сторон, по всем поверхностями деталей кроме базовых, по которым производится установка и закрепление заготовок.

      Несмотря  на разнообразие форм, размеров и требуемой точности различных поверхностей, их обработка на станке, как правило, ведется окончательно. Исключением являются лишь некоторые доводимые операции, которые обычно выполняют на специальных станках.   
 

Устройство  и работа моделей  обработки корпусных деталей

входящих  в ГПМ. 
 

Стойка

Стойка предназначена  для перемещения шпиндельной  бабки в вертикальном направлении. Стойка портального типа, представляет собой чугунную отливку коробчатой формы. На рабочей поверхности стойки с помощью клея крепятся направляющие шпиндельной бабки.

На боковых  торцах стойки крепятся круглые направляющие, по которым вешаются грузы уравновешения  шпиндельной бабки. 
 

Шпиндельная бабка.

      Шпиндельная бабка является механизмом, производящим главное движение- движение резания. Она состоит из 2-х частей: ползуна имеющего продольное движение, внутри которого монтируется шпиндельное устройство и салазок перемещающих вертикально по стойке.

      Ползун  имеет привертные направляющие, изготовленные  из закаленной стали высокой твердости на базовых поверхностях  закреплены плоские опоры качения. Внутри шпиндельной бабки и на ее поверхностях крепятся:

1. привод вращения шпинделя
2. шпиндельное устройство
3. узел установки электродвигателя главного привода
4. гидроблок
5. устройство отсчетное (оптическое)
6. устройство подачи СОЖ
7. привод подачи ползуна
8. шариковая винтовая пара
9. упоры, управляющие ползуном
10. упоры танкеток
11. гидроразводка ползуна и салазок

  
 

Привод  вращения шпинделя.

   Шпиндель  приводится во вращение электродвигателем  постоянного тока мощностью 7,5 кВт, через двухступенчатую коробку скоростей.

   Скоростной  диапазон шпинделя от 13 до 5000 об/мин  с непосредственным заданием числа  оборотов через 1 об/мин.

   В диапазоне  от 1290 об/мин до 5000 об/мин (большие  скорости шпинделя и малые крутящие моменты.) В передаче крутящего момента на шпиндель участвует только зубчатый ремень 2, зубчатое внутреннее зацепление 3,7, чем достигается высококачественная бесшумная работа привода. В диапазоне от 13 об/мин до 1290 об/мин вращение на шпиндель передается через зубчатые пары 3,4 и 5,6 (малые скорости и большие крутящие моменты) шестерня 6 монтируется на шпиндельное устройство.

   Включение первой и второй механических ступеней скоростей достигается перемещением штанги в крайнее положение от гидроцилиндра. На штанге, которая связана со штоком гидроцилиндра, закреплена вилка, переключающая одновременно зубчатую муфту и блок зубчатых шестерен. 
 

   Привод  подачи шпиндельной  бабки.

   Подача  шпиндельной бабки осуществляется от отдельного высоко моментного электродвигателя с возбуждением, от постоянных магнитов которого установленного на верхнем торце стойки на основании. Двигатель соединен  с шариковым винтом специальной муфтой имеющий высокую крутильную жесткость и допускающей некоторые неточности монтажа двигателя и вента (несоосность, перекос). Шариковый винт жестко  смонтирован в цилиндророликовом, двухрядном, радиально упорном подшипнике. Натяг  регулируется гайкой нижний конец вента свободный. Шариковая гайка жестко закреплена на верхнем торце шпиндельной бабки (на салазках) и имеет регулировку предварительного натяга. В электродвигателе встроена тормозная муфта исключающая падение шпиндельной бабки при снятии напряжения. 
 

   Механизм  уравновешения шпиндельной  бабки.

   Механизм  уравновешения шпиндельной бабки  состоит из двух противовесов, перекинутых через блоки. Противовесы встроены улавливатели, предохраняющие узлы станка от поломки в случае обрыва тросов. С помощью механизма уравновешивания требуется минимальные усилия для перемещения шпиндельной бабки. 
 

   Стол.

   Горизонтально расположенный стол устанавливается между четырьмя обрабатывающими центрами. Стол состоит из корпуса, в котором установлен шпиндель. На шпинделе расположена Т- образная платформа, осуществляющая зажим и фиксацию паллеты с заготовкой в рабочей позиции, посредством пакета тарельчатых пружин. Отжим паллеты происходит при подаче движения в полость гидроцилиндра.