|
ФPAГMEHT УЧЕБНИКА (...) ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТОКАРНЫХ СТАНКОВ
Проектируемый токарный станок обычно предусматривается утвержденным типажом, который составляется на основе научного прогнозирования развития станкостроения, а также с учетом задач, поставленных в государственных планах по повышению производительности и точности обработки в машиностроении и запросов отраслевых Министерств и заводов. При проектировании станков чаще всего ведется создание не отдельных обособленных образцов, а групп (гамм) станков, родственных по технологическому назначению и имеющих различные модификации по степени универсальности, автоматизации, точности и т. д.
В этом случае проектируемый образец создается на основе базового станка с использованием унифицированных комплектов и деталей или он проектируется как базовый и в этом случае в его конструкции необходимо предусмотреть возможности использования деталей и сборочных комплектов от него для намечаемых модификаций.
ВОПРОСЫ ЭКОНОМИКИ, УЧИТЫВАЕМЫЕ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ТОКАРНЫХ СТАНКОВ
При выборе привода, проектировании кинематической схемы и компоновки станка, кроме вопросов технической целесообразности, учитываются и вопросы экономики. Так же, как при проектировании станка, при проектировании всех агрегатов и деталей желательно добиваться более длительного сохранения стабильной точности обработки при возможно более высокой производительности станка, дешевизны изготовления и эксплуатации, удобства и безопасности обслуживания, долговечности и надежности работы.
Этому способствует выбор конструкции с минимальным количеством звеньев в кинематической цепи и максимальной унификацией деталей привода. В этом случае могут быть различные и почти равноценные в техническом отношении варианты, из числа которых необходимо сделать обоснованный выбор. Экономически обосн ованный выбор варианта может быть сделан с помощью сопоставления приведенных затрат при различных вариантах [70, 31 ]; для ориентировочных расчетов — с помощью выражения ... — соответственно годовые эксплуатационные расходы при работе станков 1-го и 2-го вариантов с учетом расходов на амортизацию, ремонт, электроэнергию и материалы; Кг и К2 — стоимость станков 1-го и 2-го вариантов — нормативный коэффициент эффективности затрат (Кн = 0,15-Ю,2). Из числа элементов привода решающее влияние на стоимость при выборе вариантов могут иметь следующие факторы: тип привода и способы регулирования частоты вращения шпинделя и подач (механический, с регулируемым электродвигателем, гидравлический, варианты конструкций коробки скоростей, коробки подач, фартука); тип электродвигателя по частоте вращения, применяемому току, характеру регулирования, схеме присоединения и т. д.; характер передачи от электродвигателя к шпиндельной бабке (передачи зубчатые или ременные, текстропными ремнями, плоскими синтетическими, зубчатыми и т. д.); расположение органов регулирования (только в шпиндельной бабке или с применением раздельного привода при расположении звеньев регулирования и в шпиндельной бабке и в редукторе, размещенном в тумбе станка); конструкция коробки скоростей, конструкция шпиндельного узла и подшипников; способы реверсирования и торможения шпинделя; способ изменения частоты вращения и подач, конструкция муфт и тормозов.
ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУИРОВАНИЯ ЦЕПЕЙ ГЛАВНОГО ПРИВОДА, ПОДАЧ И ШПИНДЕЛЬНЫХ БАБОК
Основными показателями технической характеристики токарных станков являются следующие: наибольший диаметр обрабатываемой детали над станиной, наибольшая длина обрабатываемой детали, наибольшая частота вращения шпинделя наименьшая частота вращения шпинделя птп, пределы продольных подач, нарезаемые резьбы (пределы шагов резьб), диаметр отверстия в шпинделе, размер конуса для центров в шпинделе (номера конусов Морзе для D до 800 мм по ГОСТу 13214-67, для больших диаметров — по ГОСТу 7344—55), мощность электродвигателей, установленных на станок, сечение державки резца, вес станка без электрооборудования Основные параметры и размеры токарных станков стандартизированы по геометрическому ряду с р = 1,26, некоторые размеры — по ряду с р — 1,41. Максимальная и минимальная частота, вращения и предел ее регулирования (nmax, nmiTi и i?n) определяются по известным формулам из курса «Металлорежущие станки» [3, 4, 29]. Однако при их расчете необходимо учесть ряд соображений. Развитие современных машин приводит к интенсификации их нагрузок, скоростей, давлений и т. д. Это вызывает необходимость применения в машинах все более упрочненных, в ряде случае более вязких, материалов, обработка которых на станках вызывает известные трудности.
Поэтому наряду с общей тенденцией непрерывного повышения производительности обработки на металлорежущих станках в результате увеличения скоростей резания приходится сталкиваться с необходимостью снижения скорости резания в условиях обработки труднообрабатываемых сталей. По некоторым данным [57] это снижение доходит до 2—2,5 раз по сравнению с наиболее часто применяемыми скоростями резания. В связи с дальнейшим увеличением производства высокопрочных, жаропрочных и кислотоупорных сталей в ряде случаев имеет место уменьшение нижнего предела скоростей резания для сохранения оптимальной стойкости дорогих режущих инструментов; например, при нарезании резьб в особо тяжелых условиях могут быть случаи обработки со скоростью до 2,5 ммин. Вместе с тем на токарных станках производится получистовая, а иногда и чистовая обработка цветных металлов и сплавов со скоростями порядка 500—600 ммин.
Таким образом, для токарно-винторезных станков могут применяться скорости резания vmln порядка 2,5 ммин и vmax порядка 500 м!мин и более. Работами, проведенными в ЭНИМСе, установлено, что возможности станков по диапазону обрабатываемых диаметров используются не полностью, например в станках с наибольшим диаметром обработки D = 320—630 мм до 90% обрабатываемых деталей находятся в пределах от D до Исходя из этого можно рекомендовать для расчета предельных частот вращения Rd — = 4. При указанных значениях скоростей резания и расчетных диаметров необходимый диапазон регулирования
Создание привода главного движения с таким диапазоном регулирования при достаточно высоком к. п. д., низком уровне шума и с высокой приспособляемостью шпинделей к режимам смазки подшипников вызвало бы известные трудности. Вместе с тем из числа обрабатываемых на токарных станках деталей лишь 17% имеют резьбу [10]. Затраты времени на резьбонареза-ние составляют в среднем 5% времени всех токарных работ [36].
Поэтому диапазон регулирования, как правило, значительно сужается. В связи с этим является целесообразным создание модификаций с различными значениями nmln и Для медленного поворота шпинделя при измерениях и переключениях применяется толчковая кнопка в приводах с электродвигателем переменного тока и «ползучая скорость» — в приводах с электродвигателем постоянного тока. |
