KATEDRA TECHNIK WYTWARZANIA I
AUTOMATYZACJI
INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH
1. Cel
ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową frezarki wspornikowej uniwersalnej, jej
charakterystyką techniczną i możliwościami technologicznymi oraz poznanie schematu
kinematycznego, przebiegu ruchów napędowych, doboru parametrów kinematycznych.
2. Wyposa
żenie stanowiska
- frezarka wspornikowa uniwersalna UFM 3 Plus
- wyposażenie frezarki
- instrukcja do ćwiczenia
3. Przebieg
ćwiczenia
- zapoznanie się z budową frezarki wspornikowej
- analiza schematu kinematycznego i przebiegu łańcuchów napędowych
- przykłady doboru prędkości obrotowej wrzecion i posuwów
- praktyczne zapoznanie się z pracą frezarki
Literatura:
- Burek J. „Maszyny technologiczne” Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 2000 r.
- Instrukcja obsługi frezarki wspornikowej uniwersalnej UFM 3 Plus.
Przedmiot:
MASZYNY TECHNOLOGICZNE
Nr ćwiczenia: 2
Temat:
Frezarka wspornikowa UFM 3 Plus
Kierunek:
Mechanika i budowa maszyn
1. Charakterystyka techniczna
Frezarka wspornikowa uniwersalna KNUTH UFM 3 Plus posiada dwa wrzeciona: poziome oraz
wrzeciono zamontowane na indywidualnie napędzanej, obrotowej, uniwersalnej głowicy frezarskiej w
górnej części maszyny. Wrzeciona mogą być wykorzystywane w tym samym czasie do obróbki różnych
powierzchni. Wrzeciono uniwersalnej głowicy frezarskiej może być obracane w dowolnym kierunku w
przestrzeni, umożliwiając skrawanie powierzchni, które nie są dostępne dla zwykłych wrzecion
frezarskich.
Frezarka UFM 3 Plus nadaje się do produkcji mało- i średnioseryjnej, do narzędziowni i oddziałów
remontowych. Jej możliwości są większe ze względu na zastosowanie różnych przyrządów zwykłych i
specjalnych takich, jak skrętny stół, uniwersalna głowica podziałowa, stół uchylno - obrotowy, imadło
uchylno - obrotowe, zestaw do bezpośredniego mocowania przedmiotu, elementy do mocowania
narzędzi. Może być używana do frezowania płaszczyzn poziomych, pionowych i pochyłych oraz rowków.
Ma także szeroki zakres prędkości obrotowych oraz posuwów.
1.1. Wielko
ści charakterystyczne
Powierzchnia robocza stołu ............................................................................... 1500x300 [mm]
Liczba stopni prędkości obrotowych wrzeciona poziomego ................................................... 12
Liczba stopni prędkości obrotowych wrzeciona pionowego .................................................... 8
Zakres prędkości obrotowych wrzeciona poziomego .................................. 35
÷
1600 [obr/min]
Zakres prędkości obrotowych wrzeciona pionowego .................................. 67
÷
1600 [obr/min]
Oprawa wrzeciona ........................................................................................................... ISO 40
Przesuw wzdłużny stołu ............................................................................................. 780 [mm]
Przesuw poprzeczny stołu .......................................................................................... 235 [mm]
Przesuw pionowy stołu ............................................................................................... 400 [mm]
Przesuw górnych sań .................................................................................................. 470 [mm]
Największy kąt skręcenia stołu ........................................................................................... ±45°
Odległość miedzy wrzecionem poziomym i stołem ............................................. 20
÷
420
[mm]
Liczba stopni posuwów stołu .................................................................................................. 14
Zakres posuwów wzdłużnych ........................................................................ 17
÷
720
[mm/min]
Zakres posuwów poprzecznych ..................................................................... 17
÷
720 [mm/min]
Zakres posuwów pionowych ........................................................................... 4
÷240
[mm/min]
Posuw przyspieszony wzdłużny ........................................................................ 2100 [mm/min]
Posuw przyspieszony poprzeczny ..................................................................... 2100 [mm/min]
Posuw przyspieszony pionowy ............................................................................ 700 [mm/min]
Silnik napędu wrzeciona poziomego ...................................................... 4 [kW]/1440 [obr/min]
Silnik napędu wrzeciona pionowego ................................................... 2.2 [kW]/1420 [obr/min]
Silnik napędu posuwów ..................................................................... 0.75 [kW]/1380 [obr/min]
1.2. Widok ogólny frezarki
Widok ogólny frezarki przedstawiono na rys. 1 oraz na rys. 2. Wrzeciono poziome 15 jest
ułożyskowane w korpusie głównym stojaka 11. Frez osadza się na trzpieniu frezarskim, którego koniec
usztywnia się podparciem w łożysku podtrzymki 29, złączonej przesuwnie z belka wspornikową 13. W
belce wspornikowej jest zamontowane wrzeciono pionowe 18, obracane w dwóch płaszczyznach za
pomocą uniwersalnej głowicy frezarskiej 17. Na wsporniku 25 umieszczony jest suport poprzeczny 21,
na którym znajduje się obrotnica umożliwiająca skręcenie stołu 19 (suportu wzdłużnego) w zakresie
±45°.
1.3. Schemat kinematyczny i przebieg ruchów nap
ędowych
Schemat kinematyczny frezarki przedstawiono na rys. 3, natomiast przebieg ruchów napędowych
na rys. 4.
Wrzeciono poziome jest napędzane przez silnik o mocy 4 [kW] poprzez pasy klinowe, oraz
przekładnie zębate. Przełożenia są zmieniane za pomocą trójki przesuwnej oraz dwóch dwójek
przesuwnych. W ten sposób uzyskuje się 12 stopni prędkości obrotowych wrzeciona poziomego w
zakresie 35
÷
1600 [obr/min].
Wrzeciono pionowe jest napędzane przez silnik o mocy 2.2 [kW] poprzez sprzęgło S
7
, sprzęgło S
6
,
przekładnie zębate oraz sprzęgło S
1
. Przełożenia są zmieniane za pomocą dwóch dwójek przesuwnych
oraz sprzęgła S
1
. W ten sposób uzyskuje się 8 stopni prędkości obrotowych wrzeciona poziomego w
zakresie 67
÷
1600 [obr/min]. W układzie napędowym wykorzystywane są dwie pary kół zębatych
stożkowych o zębach śrubowych, które umożliwiają obracanie wrzeciona frezarskiego w dowolnych
kierunkach.
Skrzynka posuwów jest napędzana przez silnik o mocy 0.75 [kW]. Przełożenia są zmieniane za pomocą
dwóch trójek przesuwnych oraz sprzęgła S
8
. W ten sposób uzyskuje się 18 prędkości posuwów w tym 14
różnych. Zakres prędkości posuwu w kierunku wzdłużnym i poprzecznym wynosi 17
÷
720
[mm/min],
natomiast w kierunku pionowym 4
÷
240
[mm/min]. Zmianę posuwu roboczego na posuw szybki realizuje
sprzęgło S
2
. Prędkość posuwu szybkiego w kierunku wzdłużnym i poprzecznym wynosi 2100
[mm/min],
a w kierunku pionowym 700
[mm/min]. Posuw roboczy i posuw szybki we wszystkich trzech kierunkach
są blokowane elektrycznie niezależnie od siebie.
Rys. 1. Widok ogólny frezarki KNUTH UFM 3 Plus: 1 – belka wspornikowa, 2 – uniwersalna głowica
frezarska z wrzecionem WR2 (pionowym), 3 – korpus, 4 – wrzeciono WR1 (poziome), 5 – wyświetlacz
pozycji, 6 – stół, 7 – pulpit sterujący, 8 – suport poprzeczny, 9 – wspornik, 10 - łoże
zderzak ruchu poprzecznego stołu, 27 – zderzak ruchu pionowego stołu, 28 – zderzak ruchu wzdłużnego stołu, 29 – podtrzymka, 30 – wyprowadzenie do napędu podzielnicy uniwersalnej
Rys. 2. Widok ogólny frezarki KNUTH UFM 3 Plus: 1 – zacisk śrubowy stołu, 2 – pokrętło ręcznego przesuwu wzdłużnego, 3 – pompka ręczna, 4
– dźwignia sterowania posuwem poprzecznym i pionowym, 5 – przycisk impulsowy, 6 – śruba posuwu pionowego stołu, 7 – zacisk obrotnicy
stołu, 8 – pulpit sterujący, 9 – wyświetlacz pozycji, 10 – doprowadzenie chłodziwa, 11 – korpus, 12 – dźwignia wyboru prędkości WR1, 13 – belka
wspornikowa, 14 - dźwignie wyboru prędkości WR2, 15 – wrzeciono WR1, 16 – lampa, 17 – uniwersalna głowica frezarska, 18 – wrzeciono WR2,
19 – stół, 20 – dźwignia sterowania posuwem stołu, 21 – suport poprzeczny, 22 – pokrętło ręcznego posuwu poprzecznego stołu, 23 - pokrętło
ręcznego posuwu pionowego stołu, 24 – dźwignia wyboru prędkości, 25 – wspornik, 26 – zderzak ruchu poprzecznego stołu, 27 – zderzak ruchu
pionowego stołu, 28 – zderzak ruchu wzdłużnego stołu, 29 – podtrzymka, 30 – wyprowadzenie do napędu podzielnicy uniwersalnej
Rys. 3. Schemat kinematyczny frezarki KNUTH UFM 3 Plus
R
ys. 4. Przebieg ruchów napędowych frezarki KNUTH UFM 3 Plus
Rys. 4. Przebieg ruchów napędowych frezarki KNUTH UFM 3 Plus
2. Dobór parametrów kinematycznych
2.1. Dobór pr
ędkości obrotowej wrzeciona WR1 (poziomego)
Wyboru prędkości obrotowych wrzeciona WR1 dokonuje się korzystając z rys. 5.
Przebieg napędu ruchu głównego można zapisać równaniem E
1
→ WR1
N
WR
d
v
obr
n
v
i
obr
π
1000
min
249
112
min
1440
1
1
=
⋅
=
⋅
⋅
stąd
49
.
0
,
1
1
1
≈
=
C
d
v
C
v
i
N
gdzie: v - prędkość skrawania, [m/min],
N
d - średnica narzędzia, [mm].
Rys. 5. Tabela doboru prędkości obrotowych wrzeciona WR1
2.2. Dobór pr
ędkości obrotowej wrzeciona WR2 (pionowego)
Wyboru prędkości obrotowych wrzeciona WR2 dokonuje się korzystając z rys. 6.
Przebieg napędu ruchu głównego można zapisać równaniem E
2
→ WR2
N
WR
d
v
obr
n
v
i
obr
π
1000
min
28
28
30
30
min
1420
2
2
=
=
⋅
⋅
⋅
stąd
22
.
0
,
2
2
2
≈
=
C
d
v
C
v
i
N
gdzie: v - prędkość skrawania, [m/min],
N
d - średnica narzędzia, [mm].
Rys. 6. Tabela doboru prędkości obrotowych wrzeciona WR2
2.3. Dobór posuwów roboczych
Wyboru prędkości posuwu dokonuje się korzystając z rys. 7.
Przebieg napędu posuwów można zapisać równaniem E
3
→ ST, SUP. P, WS
pionowy
p
mm
f
obr
mm
t
.
min
5
48
24
45
45
45
36
3
=
⋅
⋅
⋅
⋅
wzdłużny
p
mm
f
obr
mm
i
obr
t
p
.
min
6
22
18
22
24
47
53
53
24
53
32
45
45
53
13
28
14
min
1380
1
=
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
poprzeczny
p
mm
f
obr
mm
t
.
min
6
53
47
2
=
⋅
⋅
stąd
)
,
,
(
),
,
,
(
,
3
2
1
3
2
1
t
t
t
t
t
p
f
f
f
f
C
C
C
C
f
C
i
=
=
⋅
=
gdzie:
f
t
- prędkość posuwu, [
m/min],
.
Rys. 7. Tabela doboru prędkości posuwów
3. Przykłady nastawiania parametrów kinematycznych
Przykład: dobrać prędkość obrotową wrzeciona n
WR1
= 1600 [obr/min].
Na podstawie rys. 5 dla tej prędkości dobiera się odpowiednie ustawienie tarczy obrotów, przez
co uzyskuje się następujący przebieg napędu:
E
1
→ WR1
≈
⋅
⋅
⋅
⋅
min
1600
30
68
34
48
42
31
249
112
min
1440
obr
obr
Przykład: dobrać prędkość obrotową wrzeciona n
WR2
= 405 [obr/min].
Na podstawie rys. 6 dla tej prędkości dobiera się odpowiednie ustawienie tarczy obrotów, przez
co uzyskuje się następujący przebieg napędu: E
2
→ WR2
≈
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
min
405
28
28
30
30
30
28
36
23
44
21
min
1420
obr
obr
Przykład: dobrać prędkość posuwu wzdłużnego stołu f
t
= 12 [mm/min].
Na podstawie rys. 7 dla tej wartości prędkości posuwu dobiera się odpowiednie ustawienie
tarczy posuwów i uzyskuje się następujący przebieg napędu: E
3
→ ST
≈
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
min
12
6
22
18
22
24
47
53
53
24
53
32
45
45
45
19
51
14
37
27
41
22
53
13
28
14
min
1380
mm
obr
mm
obr
Przykład: obliczyć prędkość posuwu szybkiego wspornika
Napęd przy posuwie szybkim omija skrzynkę posuwów uzyskuje się następujący przebieg
napędów: E
3
→ WS
≈
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
min
678
5
48
24
45
45
45
36
53
24
53
32
42
46
25
41
28
14
min
1380
mm
obr
mm
obr
Przykład: obliczyć rozpiętość posuwu roboczego poprzecznego
,
min
12
,
min
720
,
min
max
min
max
=
=
=
mm
f
mm
f
f
f
R
t
t
t
t
f
60
12
720
=
=
f
R