Описание
В дипломной работе произведён расчет и конструирование станка токарно-винторезного. Выполнены следующие разделы:
- общий раздел (роль станкостроения в промышленности, назначение коробок скоростей, их виды, достоинства и недостатки),
- кинематический расчет станка,
- конструкторский расчет.
Выполнен расчет валов c использованием САПР KOMPAS 3D V9.
1.1 Введение, роль станкостроения в развитии промышленности.
Машиностроение является основой научно-технического прогресса в различных отраслях народного хозяйства. Непрерывное совершенствование и развитие машиностроения связано с прогрессом станкостроения, поскольку металлорежущие станки вместе с некоторыми другими видами технологических машин обеспечивают изготовление любых других видов оборудования. Совершенствование современных станков должно обеспечивать повышение скоростей рабочих и вспомогательных движений при соответствующем повышении мощности привода главного движения. Исключительное значение приобретает повышение надежности станков за счет насыщения их средствами контроля и измерения, а также введение в станки систем диагностирования.
Повышение скоростей рабочих и вспомогательных движений связано с дальнейшим совершенствованием привода станков, шпиндельных узлов, тяговых устройств и направляющих прямолинейного движения. Применение композиционных материалов для режущих инструментов позволяет значительно увеличивать скорость резания и скорость подачи. Дальнейшее повышение скоростей потребует поиска новых конструкций, использующих иные физические принципы и обеспечивающих высокую работоспособность ответственность станочных узлов.
Современный станок органически соединил технологическую машину для размерной обработки с управляющей вычислительной машиной на основе микропроцессора. Поэтому специалист-станкостроитель должен хорошо понимать принципы числового программного управления станками, владеть навыками подготовки и контроля управляющих программ. Он должен знать устройство микропроцессорных средств управления, основные их характеристики и возможности применительно к станочному оборудованию.
1.2 Назначение коробок скоростей, их виды, достоинства и недостатки.
Привод с шестеренной коробкой скоростей в настоящее время является наиболее распространённым типом привода главного движения в металлорежущих станках. Он предназначен для изменения частот вращения шпинделя при обработке деталей. Его достоинством является компактность, удобство в управлении и надёжность в работе. Недостатки приводов с шестеренными коробками скоростей заключаются в невозможности бесступенчатого регулировании скоростей, а также сравнительно низким КПД на высоких частотах вращении в случае широкого диапазона регулирования. Существует большое количество различных коробок скоростей, однако все они представляют собой сочетание отдельных типов механизмов. Коробки скоростей различают по способу переключения скоростей и компоновки.
По способу переключения скоростей коробки бывают с передвижными колёсами, с кулачковыми фрикционными и электромагнитными муфтами; с комбинированным переключением; со сменными колёсами.
Передачи с передвижными блоками колёс обладают тем достоинством, что могут передавать большие крутящие моменты при сравнительно небольших размерах зубчатых колёс. Кроме этого в таких коробках в зацеплении находятся только те зубчатые колёса, которые передают шпинделю мощность. Значит, остальные колёса в это время не изнашиваются. Как правило, в передвижных блоках используют прямозубые колёса.
К недостаткам этих коробок скоростей относятся: невозможность переключения передач на ходу, необходимость блокировки, чтобы нельзя было одновременно включить в работу блоки зубчатых колёс, совместная работа которых не предусмотрена, относительно большие размеры по длине.
Для коробок с кулачковыми муфтами характерны малые перемещение муфт при переключениях, возможность использования в передачах косозубых и шевронных колес, а также меньшие силы для переключения, чем у передвижных блоков колёс. Вместе с тем кулачковые муфты не позволяют переключать передачи на ходу при большой разности скоростей вращения, им присущи потери мощности на вращение неработающей пары колёс и их износ.
Использование фрикционных и электромагнитных муфт в коробках скоростей даёт возможность быстро и плавно переключать передачи на ходу. Недостатками таких коробок являются потери мощности на вращение неработающей пары колёс и их износ; большие радиальные и осевые размеры; при передаче больших крутящих моментов; снижение КПД, вследствие трения в выключенных муфтах; нагревание муфт, необходимость их частого регулирования, передача тепла от муфт шпиндельному узлу.
При относительно редкой настройке привода шпинделя на операцию в автоматах, полуавтоматах, специальных и оперативных станках в массовом производстве используют сменные колёса.
В зависимости от компоновки различают коробки скоростей с разделённым приводом, когда коробка скоростей встроена в станину станка, а шпиндель вращается от коробки скоростей через ременную передачу. Разделенный привод с нагруженным шпинделем обеспечивает плавное вращение шпинделя и чаще применяется в точных станках.
В станках ЧПУ применяются автоматические коробки скоростей (АКС). В АКС пуск, торможение и регулирование скорости осуществляется автоматически по программе с помощью электромагнитных муфт. Такой привод имеет высокий КПД, обеспечивает передачу больших крутящих моментов при сравнительно небольших габаритах.