работа по дисциплине «Контроль и автоматизация» на тему: «Автоматизация привода подачи стола вертикально-сверлильного станка модели 2А150»

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Тульский государственный университет

Кафедра физико-химических процессов и технологий

по дисциплине «Контроль и автоматизация»

на тему: «Автоматизация привода подачи стола вертикально-сверлильного станка модели 2А150».

Выполнила: студентка гр. 430141

Макарова А.С.

Проверил: к.т.н., доц.

Коробочкин А.И.

Тула 2008

Содержание

Введение

Высокие требования, предъявляемые к точности и качеству деталей машин, а также применение труднообрабатываемых материалов в машиностроении приводят все больше к автоматизации и модернизации станков.

Металлорежущие станки, наряду с прессами и молотами, представляют собой тот вид оборудования, который лежит в основе производства всех современных машин, приборов, инструментов и других изделий для промышленности, транспорта, сельского хозяйства.

Основные требования, которые предъявляются к современному металлорежущему станку, можно формулировать следующим образом:

1. максимально возможная производительность при обеспечении необходимой и достаточной точности формы и размеров обработанного на станке изделия, необходимого и достаточного качества поверхности;

2. простота и легкость обслуживания;

3. высокая производительность на единицу веса станка и единицу занимаемой им площади;

4. технологичность конструкции, т. е. простота изготовления всех отдельных частей станка и простота сборки.

Выполнение всех этих важнейших требований представляют нередко сложную задачу, для решения которой в современном станкостроении широко используются разнообразные средства не только механики, но также и электротехники, гидравлики, пневматики.

Общие сведения

Сверлильные и расточные станки предназначены для обра­ботки отверстий. В различных отраслях промышленности находят применение сверлильные станки следующих типов: одношпиндельные верти­кально-сверлильные; радиально-сверлильные; многошпиндельные сверлильные; горизонтально-сверлильные для глубокого сверле­ния; центровальные для получения центровых отверстий; агрегатные сверлильно-расточные; настольно-сверлильные и специали­зированные сверлильные.

Расточные станки бывают как общего назначения (универсаль­ные), так и специализированные.

Универсально-расточные станки разделяются на горизонтально-расточные; вертикально-расточные; координатно-расточные.

Основными размерами, характеризующими сверлильные стан­ки, являются наибольший диаметр сверления, ход шпинделя, номер конуса в отверстии шпинделя и др.

К сверлильным станкам общего назначения относятся вертикально-сверлильные и радиально-сверлильные.

Представление о конструкции сверлильных станков дает общий вид радиально-сверлильного станка на рис. 4.3.1.

Станок предназначен для сверления отверстий в торцах станин электри­ческих машин, в подшипниковых щитах и т.п. Применяется в электромаши­ностроении.

Сверлильные станки, обычно, вертикального исполнения и содержат следующее основное оборудование:

- фундаментную плиту (1), на которой установлена неподвижная ко­лонна (2);

- пустотелую гильзу (4), надетую на колонну (2) и поворачивающуюся на 360° вокруг колонны;

- надетую на гильзу траверсу (11), которая может подниматься и опус­каться вдоль колонны с помощью винта (8);

- шпиндельную бабку (10), которая может перемещаться в горизонталь­ном направлении по траверсе (11);

- шпиндель (12) для закрепления сверла (13), приводимый во вращение главным двигателем (9);

- кольцо зажимное (3) для закрепления гильзы (4) с траверсой (11) на колонне (2); разрезное кольцо стягивается с помощью дифференци­ального винта, вращаемого вручную или от отдельного ЭД;

- стол (14), на котором устанавливается обрабатываемое изделие; стол может перемещаться по направляющим назад и вперед к колонне;

- электропривод, состоящий из двигателя (9), обеспечивающего главное движение и подачу шпинделя; двигателя (6) поворота гильзы (4) с тра­версой (11) вокруг колонны (2); двигателя (7) перемещения траверсы по вертикали;

- механизм перемещения (5), который обеспечивает снижение частоты вращения ЭП до требуемой.

Расточные станки предназначены для обработки крупных деталей и имеют, обычно, горизонтальное исполнение. Кроме операций сверления, можно выполнять фрезерование, нарезание резьбы и др.

Вертикально-сверлильный станок 2А150

Наиболее распространенный универсальный одношпиндельный вертикально-сверлильный станок (рис. 1) предназначен для работы в основных производственных цехах, а также в усло­виях индивидуального и мелкосерийного производства, в ремонтно-механических и индустриальных цехах.

Техническая характеристика вертикально-сверлильного станка 2А150

Рис.1 Вертикально-сверлильный станок модели 2А150 (2Н150).

На фундаментной плите 1 смонтирована колонна 2 коробчатой формы. В ее верхней части размещена шпиндельная головка 3, несущая электродвигатель 4, шпиндель 5 с инструментом 6. На вертикальных направляющих колонны установлена шпиндельная бабка 7, внутри которой размещен механизм подачи, осуществля­ющий вертикальное перемещение шпинделя. Поднимать и опу­скать шпиндель можно механически и вручную с помощью штур­вала 8. Для установки заготовок и приспособлений имеется стол 9, который может перемещаться по направляющим колонны в зависимости от размеров деталей, подвергающихся обра­ботке.

Кинематическая схема

Рис.2 Кинематическая схема вертикально-сверлильного станка2А150

Изменение чисел оборотов шпинделя осуществляется с помощью коробки скоростей. Приемный вал / коробки скоростей получает вращение от электродвигателя 46 через ременную передачу 1 —2. Движение валу // сообщает одна из четырех пар зубчатых колес 3—4, 5—6, 7—8, 9—10. Затем дви­жение передается валу /// зубча­той парой 11 —12 и далее шпин­делю по одной из трех кинемати­ческих цепей: 12 —15, 16 —17 или 13-14, 16-17, или 13-14,18—19. Колеса 17 и 19 вращают втулку 20, а вместе с ней и шпиндель V . По­следний связан со втулкой шлицевым соединением. В итоге шпиндель имеет 12 различных скоростей. Реверсирование шпинделя, необхо­димое при производстве резьбона­резных работ, осуществляется пе­реключением электродвигателя. Рабочая подача шпинделя про­изводится с помощью реечной пере­дачи. Реечное колесо 41 нахо­дится в зацеплении с рейкой пиноли 43. При вращении колеса пиноль получает вертикальное перемещение вместе со шпинделем. Станок имеет девять подач, осу­ществляемых от шпинделя через цилиндрические зубчатые колеса 21—22, 23—24 и коробку подач.

Вращение валу VIII сообщает одна из трех передач 25 —26, 27—28 или 29—30 и далее вал X – одна из трех цепей зубчатых колес 30-31, 32-33 или 30-31. Зубчатые передачи 36—37 и червячная пара 40—42 сообщают вращение реечному колесу 41.

Вертикальное перемещение стола осуществляют вручную вра­щением вала колеса 44 через коническую передачу 44/45-на ходовой винт.

Коробка скоростей . (рис. 3) Вертикально рас­положенные валы коробки смонтированы на шариковых подшип­никах, что снижает потери на трение в опорах. Коробка скоростей построена по принципу множительной структуры 3x2x2= 12. Это означает, что при любой скорости вращения шпинделя в передаче движения участвует одинаковое число зубчатых колес. Следовательно, недостатком конструкции этой коробки скоростей является то, что на высоких частотах вращения шпинделя возни­кают повышенные потери на трение. Чтобы избежать этого, при­меняют коробки скоростей сложенной структуры. Сущность сло­женной структуры состоит в том, что в передаче движения для по­лучения высоких частот вращения шпинделя участвуют не все элементарные коробки, а только те из них, которые обеспечивают передачу высоких скоростей шпинделя по короткой кинематиче­ской цепи.

Рис.3 Коробка скоростей вертикально-сверлильного станка

Механизм подач (рис. 4). От девятискоростной коробки подач через муфту 19, кулачковую предохранительную муфту 20, чер­вяк 21 движение передают на свободно сидящее на валу 4 червяч­ное колесо 17. Соединение червячного колеса 17 с валом 4, а также поворот вручную этого вала происходят следующим образом. Подвод шпинделя к заготовке осуществляют вручную вращением штуршла 7. От кулачков полумуфты 13 штурвала вращение пере­дается на вал 4 посредством ступицы 8, сидящей на шлицах вала 4 и снабженной торцовыми кулачками. Как только сверло достиг­нет заготовки, крутящий момент на валу 4 возрастет настолько, что не сможет быть передан кулачками ступицы 8 и штурвала 7, поэтому ступица 8 начнет перемещаться влево вдоль вала 4 до тех пор, пока торцы кулачков (детали 8 и 13) не встанут напротив друг друга. В этот момент кулачки полумуфты 13 повернутся свободно на валу 4 на 20° (угол 20° ограничен пазом на полумуфте 13 и штифтом 11). На ступице 8 установлен двусторонний крановый диск 15_у связанный со ступицей собачками 14. При перемещении ступицы 8 по шлицам вала 4 зубья диска 15 входят в зацепление с зубьями второго диска 16, прикрепленного к червячному колесу 17. Так передается вращение от червяка 21 червячному колесу 17, а следовательно, и валу 4, от которого и происходит механическая подача шпинделя.

Рис.4 Механизм подач

При вращении штурвала с включенной механической подачей собачки 14, сидящие в ступице 8, проскакивают по зубьям внутрен­ней стороны диска 15, вследствие чего происходит опережение меха­нической подачи. Ручное включение подач штурвалом осуществляют поворотом его в обратную сторону на 20° относительно реечного вала 4, при этом зуб полумуфты 13 встанет против впадины ступицы 8. Благодаря наклону зубьев дисков 15 и 16 и пружины 9 ступица 8 смещается вправо и разъединяет диски, и, следовательно, механи­ческая подача прекращается. При нарезании резьбы подачу шпин­деля можно осуществить вручную. Для этого необходимо выклю­чить штурвалом 7 механическую подачу, а затем колпак 12 перемес­тить вдоль оси вала влево. При этом штифт 10 передаст крутящий момент от кулачковой полумуфты 13 на реечный вал 4.

Для отсчета глубины сверления служит лимб I . Он установлен на барабане, который с помощью зубчатых колес 2 и 3 кинематичес­ки связан с реечным валом 4. На барабане лимба имеется круговой Т-образный паз для установки кулачков автоматического реверса шпинделя и отключения подачи с использованием указателя лимба 18.

Ручное перемещение сверлильной головки по вертикальным на­правляющим станины осуществляют с помощью червяка 22, червячного колеса 6 и реечного колеса 5.

Механизм переключения частот вращения в коробке скоростей станка приведен на рис. 5. Им управляют с помощью рукоятки 1, имеющей четыре фиксированных положения по окруж­ности и три вдоль оси поворота рукоятки для осуществления 12 скоростей шпинделя станка. Поворотом рукоятки 1 приводят во вращение ступицу 6 и далее через пару зубчатых колес — вал 14, установленный в корпусе 10 на игольчатых подшипниках. Ступица 6 также установлена на игольчатых подшипниках во фланце 8, кото­рый закреплен в корпусе сверлильной головки. На валу 14 смонти­рован двусторонний торцовый кулачок 12, в пазы которого входят два ролика с осями, закрепленными на рычагах 11 к 13. Эти рычаги смонтированы на осях и с помощью камней 20 и 21 соединены со штангами 18 и 19, на которых закреплены валки, охватывающие пе­редвижные блоки (см. рис. 2).

Для перемещения тройного блока зубчатых колес 3-5-7 (см. рис. 2) валику 17 сообщают поступательное перемещение сле­дующим образом. В ступице 6 расположен валик 17, соединенный с рукояткой 1 штифтом 4. На правом конце валика 17 имеется коль­цевая проточка, в которую входит палец 16 рычага 15. Камень рычага 15 соединен со штангой 9, на которой закреплена вилка, охватывающая переключаемый тройной зубчатый блок. При поворо­те рукоятки 1 на оси 3 валик 17 перемещается поступательно и с помощью рычага 15 приводит в движение штангу 9 и тройной блок колес. Положение рукоятки / при переключении скоростей фикси­руют два рычажных фиксатора 5 и 22. Каждую штангу фиксируют шариками. Необходимые скорости устанавливают по таблице с по­мощью указателя 7 , который поворачивается вместе со ступицей 6. При осевом перемещении рукоятки 1 указатель 7 выдвигается собач­кой 2, а возвращается в исходное положение пружиной.

Рис.5 Однорукояточный механизм переключения частот вращения

Сверлильные патроны и втулки

Режущий инструмент на станках закрепляют: а) непосредствен­но в посадочном коническом отверстии шпинделя; б) с помощью промежуточного устройства между шпинделем станка и инструмен­том в виде патронов и приспособлений разных конструкций. Концы шпинделей универсальных сверлильных, расточных и координатно-расточных стандартизованы.

Конические посадочные отвер­стия у шпинделей для установки в них и закрепления режущих ин­струментов с коническими хвосто­виками, а также приспособле­ния выполняют согласно ГОСТ 2.847—67, применяя инструмен­тальные конусы Морзе и метри­ческие.

Рис.6 Втулки, встраиваемые в шпиндель станка

Втулки. На рис. 6, а показа­но непосредственное закрепление сверла в коническом отверстии шпинделя, удерживаемого силой трения. Кроме того, инструмент имеет лапку, которая входит в паз шпинделя. В том случае, когда режущий инструмент имеет кони­ческий хвостовик малых размеров, необходимо пользоваться пере­ходными коническими втулками (рис. 6, б). Втулки центрирую­тся в отверстии шпинделя (или одна в другой) коническими по­верхностями. Для передачи крутящего момента на втулках, так же как и у хвостовиков инструмента, делают лапку, которая за­ходит в продолговатый паз отверстия шпинделя или соответствую­щий паз переходной втулки.

Для закрепления сверл, зенкеров, разверток и других инструментов, имеющих цилиндрический хвостовик, применяют разрезные втулки (рис. 6, в). Наружную посадочную поверхность таких вту­лок выполняют конической (по станку), а внутреннее гнездо под инструмент — цилиндрическим.

Патроны являются более универсальными приспособлениями, чем втулки, дающие возможность быстрее и надежнее закреплять инструмент.

Автоматизация привода подачи стола

Для того, чтобы стол мог совершать автоматическое перемещение, ставим реверсивный электродвигатель Д2. Движение с вала ЭД за счет клиноременной передачи передается ходовому винту. Стол из конечного положения КВ2 перемещается в конечное положение КВ1. При реверсивном ходе двигателя стол совершает обратное перемещение из КВ1 в КВ2.

Рис.7 Кинематическая схема станка с автоматической подачей стола

Электрическая схема модернизированного станка

Рис.8 Электрическая схема модернизированного станка 2А150

Основные элементы схемы:

· Д1, Д2 – приводные АД с КЗ (короткозамкнутым)-ротором шпинделя и стола.

· КШЛ, КШП – контакторы шпинделя левого и правого вращения.

· Тр, ЛО – трансформатор и лампа местного освещения

· ВВ, ВО – вводной выключатель, выключатель освещения

· КТ – кольцевой токосъемник, для ЭСН подвижных частей электрооборудования

· ПР1-3 – плавкие предохранители, предназначены для защиты электрических сетей от перегрузок и коротких замыканий

· РТ1-2 – тепловое реле, предназначены для защиты электродвигателей от перегрузки

· К1-2 – контакторы стола, для перемещения в направлении верха и низа

· ВК1-3 – выключатели (кнопки)

· КВ1-2 – конечное положение кнопки

Работа схемы заключается в следующем: при подаче напряжение замыкается цепь ВК1. Нажимаем на кнопку ВК2 – стол начинает подыматься вверх до конечного положения КВ1, останавливается, происходит обработка заготовки. После окончания операции наживаем кнопку ВК3, стол начинает опускаться вниз до конечного положения КВ2.

Заключение

В ходе данной работы был рассмотрен вертикально-сверлильный станок модели 2А150, приведен общий вид станка с описанием отдельных частей. Проанализировав данные, проведена модернизация привода подачи стола. Приведена кинематическая схема первоначального варианта станка, а также модернизированная кинематическая и электрическая схемы с описание работы.

Библиографический список

1. В.В. Лоскутов. Сверлильные и расточные станки. М.: Машиностроение, 1981. – 152 с., ил.

2. В.К. Тепинкичиев, Л.В. Красниченко. Металлорежущие станки. М.: Машиностроение, 1972. 463 с., ил.

3. Паспорт вертикально-сверлильного станка модели 2А150

содержание   ..  343  344  345   ..