Politechnika Łódzka Filia w Bielsku-Białej

Wydział Budowy Maszyn

Katedra Technologii Maszyn i Automatyzacji

LABORATORIUM

OBRABIARKI

Temat: Sporządzenie charakterystyki tokarki uniwersalnej

TUM-25B

Specjalność: budowa maszyn

Studia: magisterskie

Semestr: trzeci

Rok ak.: 2000

Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z podziałem tokarek, ich zastosowaniem, rodzajami prac wykonywanymi na tokarkach, poznanie budowy tokarki, oraz ze schematem i danymi technicznymi, a także sporządzenie charakterystyki tokarki uniwersalnej TUM-25B.

Część teoretyczna:

Tokarka jest to obrabiarka przeznaczona do obróbki przedmiotów o kształtach obrotowych . Obróbka powierzchni zewnętrznych to toczenie , zaś obr. pow. wew. to wytaczanie. Podstawowymi ruchami są : ruch główny obrotowy przedmiotu obrabianego, oraz prostoliniowy ruch posuwowy narzędzia.

Podstawowe rodzaje robót tokarskich:

1. Toczenie wzdłużne,

2. Toczenie poprzeczne,

3. Toczenie stożków przy skręconym suporcie,

4. Toczenie stożków przy przesuniętym poprzecznie koniku,

5. Wytaczanie,

6. Wiercenie i rozwiercanie,

7. Przecinanie,

8. Toczenie kształtowe nożem kształtowym,

9. Toczenie kopiowe,

10. Toczenie gwintów.

Regulacja prędkości

Najważniejsze podczas konstruowania tokarki jest osiągnięcie pewnego ciągu prędkości obrotowych, które umożliwią nam toczenie przedmiotów z prędkością bliską prędkości ekonomicznej. Możemy wyróżnić dwa rodzaje tokarek pod względem regulacji prędkości. Jeżeli napęd obrabiarki rozwiązany jest w ten sposób, że umożliwia uzyskanie dowolnych prędkości między n_min i n_max to regulację pręd. nazywamy bezstopniową. Jeżeli prędkości miedzy n_min i n_max można zmieniać tylko skokowo, mówimy o stopniowej regulacji prędkości. Zmianę obrotów można uzyskać wg dwóch podstawowych ciągów: arytmetycznego i geometrycznego.

Ciąg geometryczny:

n₂ = n₁ · φ

n_k = n₁ · φ^k-1

gdzie φ - iloraz ciągu

Zastosowanie ciągu geom. ułatwia projektowanie stopniowych skrzynek przekładniowych, możliwość normalizacji pręd. obrotowych i prostoliniowych, mamy do czynienia z stałym względnym spadkiem prędkości skrawania δ_v.

Rodzaje prędkości.

Prędkość obrotowa teoretyczna n_t- jest to pręd. której wartość obliczana jest ze wzoru:

n_tj=(√10)^j = 1.12^j , gdzie j - liczba porządkowa

Prędkość obliczeniowa n_o określona jest wg wzoru:

n_o= n_os ∙ i

gdzie n_os - prę. obr. silnika

i - przełożenie między wałem a wrzecionem

Prędkość obrotowe nominalne są to wartości prędkości teoretycznych zaokrąglone do liczb normalnych.

Prędkości obrotowe efektywne n_e są to rzeczywiste prędkości wrzecion występujące przy znamionowych obciążeniu silnika napędowego.

n_e = n_l

gdzie n_zs- znamionowa prędkość obrotowa silnika,

n_ls - prędkość obrotowa silnika na biegu luzem,

n_l - prędkość obrotowa wrzeciona na biegu luzem.

Układ kinematyczny obrabiarki jest zaprojektowany zgodnie z normą, jeśli odchyłki prędkości obliczeniowych od wartości teoretycznych nie przekraczają od -2% do 3% jest to tzw. tolerancja mechaniczna T_m=5%. Mamy także tolerancję elektryczną wynoszącą T_e=3% . A więc całkowita tolerancja wynosi od -2% do 6% .

Charakterystyka tokarki TUM-25B

Tokarka ta jest przeznaczona do prac tokarskich przy produkcji jednostkowej i seryjnej przedmiotów małych i średniej wielkości wykonanych ze stali, żeliwa, metali kolorowych i ich stopów.

Przy obróbce zgrubnej z szybkością skrawania 80 mm/min toczyć można średnice do 250 mm. Przy wydajnej obróbce wykańczającej stali zyskanie szybkości skrawania 140 mm/min możliwe jest dla średnic od 14 mm wzwyż.

Nacinanie gwintów z szybkością skrawania 10 mm/min możliwe jest dla średnicy 120 mm.

Tokarka TUM -25B odznacza się łatwą obsługą i wygodnym rozmieszczeniem elementów sterujących.

Napęd tokarka otrzymuje od silnika elektrycznego kołnierzowego, poprzez skrzynkę prędkości umieszczoną w lewej nodze podstawy.

Można uzyskać 14 różnych prędkości obrotowych przez:

1-przesuwanie kół zębatych skrzynki prędkości,

2-przełączenie odboczki.

Wrzeciono tokarki posiada końcówkę i gniazdo stożkowe utwardzone cieplnie. Ułożyskowane toczenie wrzeciono w łożyskach o podwyższonej klasie dokładności gwarantuje dobrą pracę obrabiarki. Suport tokarki wyposażonych jest w długie sanie poprzeczne, co pozwala na założenie dodatkowych tylnych imaków względnie kopiału hydraulicznego.

Niektóre wielkości charakterystyczne :

Średnica toczenia nad łożem 250mm

Średnica toczenia nad suportem 140mm

Rozstaw kłów 500÷800mm

Zakres obrotów wrzeciona 35,5÷3150 obr/min

Zakres obrotów przy włączonej odboczce 35.5÷200 obr/min

Ilość stopni pręd. obr. wrzeciona 14

Ilość posuwów wzdłużnych 9

Zakres posuwów wzdłużnych 0,04÷0,4 mm/obr

Ilość posuwów poprzecznych 9

Zakres posuwów poprzecznych 0,02÷0,2 mm/obr.

CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

Schemat kinematyczny skrzynki prędkości tokarki TUM-25B składa się z dwóch trójek przesuwnych, przekładni pasowej (o dwóch różnych przełożeniach), odboczki (o przełożeniu 1:1 lub 1:6).Dzięki przekładni pasowej możemy osiągnąć dwa zakresy prędkości : n=35,5÷3150 obr/min albo n=28÷2500 obr/min.

Liczba stopni prędkości skrzynki wynosi k=14 bo k= p₁· p₂· p₃=3·3·2-4 ,

gdzie p- to liczba przełożeń w grupach przekładniowych.

Iloraz ciągu geometrycznego φ oraz dobranie znormalizowaną (najbliższą) wartość.

Wyznaczamy iloraz ciągu ϕ :

ϕ=1,41

Zapis strukturalny przełożeń skrzynki prędkości : (1,φ,φ²)(1, φ³,φ⁶)(1,φ⁵)

Obliczenie prędkości obrotowych ze wzoru :

n_o= n_s · i

gdzie n_s - 1440 obr/min

i - odpowiednie przełożenie

przełożenia :

i₁₁= 0,63 , i₁₂= 0,87 , i₁₃= 1,25 , i₂₁= 0,28 , i₂₂= 0,8 , i₂₃= 1,58 , i_p= 1,1133 ,

i_odb1= 0,47 , i_1odb2= 0,26

Prędkości obliczeniowe :

n_o1= n_s · i =1440 · 0,63 · 0,28 · 1,1133 · 0,47 · 0,26 = 34,5[obr/min]

n_o2= 1440 · 0,87 · 0,28 · 1,1133 · 0,47 · 0,26 = 47,7

n_o3= 1440 · 1,25 · 0,28 · 1,1133 · 0,47 · 0,26 = 68,6

n_o4= 1440 · 0,63 · 0,80 · 1,1133 · 0,47 · 0,26 = 98,7

n_o5= 1440 · 0,87 · 0,80 · 1,1133 · 0,47 · 0,26 = 136,3

n_o6= 1440 · 0,63 · 1,58 · 1,1133 · 0,47 · 0,26 = 195

n_o6= 1440 · 1,25 · 0,80 · 1,1133 · 0,47 · 0,26 = 195,9

n_o7= 1440 · 0,63 · 0,28 · 1,1133 · 1 = 282,8

n_o7= 1440 · 0,87 · 1,58 · 1,1133 · 0,47 · 0,26 = 269,3

n_o8= 1440 · 0,87 · 0,28 · 1,1133 · 1 = 390,5

n_o8= 1440 · 1,25 · 1,58 · 1,1133 · 0,47 · 0,26 = 386,9

n_o9= 1440 · 1,25 · 0,28 · 1,1133 · 1 = 561,1

n_o10= 1440 · 0,63 · 0,80 · 1,1133 · 1 = 807,9

n_o11= 1440 · 0,87 · 0,80 · 1,1133 · 1 = 1115,8

n_o12= 1440 · 0,63 · 1,58 · 1,1133 · 1 = 1595,8

n_o12= 1440 · 1,25 · 0,80 · 1,1133 · 1 = 1603,1

n_o13= 1440 · 0,87 · 1,58 · 1,1133 · 1 = 2203.7

n_o14= 1440 · 1,25 · 1,58 · 1,1133 · 1 = 3166,2

Dobieramy z tablic normalne prędkości wrzeciona [obr/min]:

n₁= 35,5 n₈= 400

n₂= 50 n₉= 560

n₃= 71 n₁₀= 800

n₄= 100 n₁₁= 1120

n₅= 140 n₁₂= 1600

n₆= 200 n₁₃= 2240

n₇= 280 n₁₄= 3150

Wykres prędkości skrawania (Pechana) :

Obliczamy prędkość skrawania v dla d=40 mm , oraz odpowiednich obrotów ze wzoru :

V= πdn/1000 [m/min]

Prędkości skrawania dla odpowiednich obrotów wynoszą :

v₁= 0,0044 v₈= 0,0502

v₂= 0,0062 v₉= 0,0703

v₃= 0,0089 v₁₀= 0,1005

v₄= 0,0124 v₁₁= 0,1507

v₅= 0,0175 v₁₂= 0,2010

v₆= 0,0251 v₁₃= 0,2814

v₇= 0,0351 v₁₄= 0,3958

Obliczenie prędkości ekonomicznej dla g=0,20 mm , p= 0,2 mm/obr , T_e= 20 min ze wzoru :

spadek prędkości skrawania:

względny spadek prędkości skrawania:

Obliczanie prędkości obrotowych efektywnych

Prędkość ta wyznaczana jest drogą pośrednią przez pomiar prędkości obrotowej silnik n_js i wrzeciona n_j przy biegu jałowym obrabiarki oraz z wykorzystaniem wzoru:

,gdzie :

n_e - prędkośc obrotowa efektywna ( rzeczywista prędkośc obrotowa wrzeciona przy znamionowym obciążeniu silnika napędowego ),

n_j - prędkośc obrotowa wrzeciona na biegu jałowym obr.,

n_ns - znamionowa prędkość obrotowa silnika podana na tabliczce znamionowej,

n_js - prędkośc obrotowa silnika na biegu jałowym obrabiarki.

Dla tokarki TUM-25B : n_ns =1440 obr./min , n_js =1485obr./min

Dla prędkości pierwszej n=35.5 obr./min :

n_j = 35,5 obr./min

n_e = 35,5 · 0,9696 = 34,42 obr./min

Dla prędkości drugiej n=50 obr./min :

n_j =52 obr./min

n_e = 52 · 0,9696 = 50,42 obr./min

Prędkości efektywne dla pozostałych prędkości zestawione są w poniższej tabelce.

Tablica prędkości obrotowych granicznych wynikających z tolerancji mechanicznej i sumarycznej.

Wnioski :

Prędkości n₄ , n₅ , n₈ , n₁₀ , n₁₁ , mieszczą tylko w tolerancji sumarycznej. Natomiast n₁ nie mieści się w żadnej tolerancji.

Wynika z tego, że tokarka powinna przejść częściową regenerację.

---