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 akdemicki.: 2000

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.

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

Podstawowymi rodzajami robót tokarskich są:

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

Rodzaje prędkości.

Prędkość obrotowa teoretyczna n_t- jest to prędkość 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 - prędkość obrotowa 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 prędkości 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

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=1,2 mm , p= 0,16 mm/obr , T_e= 25 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 - prędkość obrotowa efektywna ( rzeczywista prędkość obrotowa wrzeciona przy znamionowym obciążeniu silnika napędowego ),

n_j - prędkość 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.

Możemy wyciągnąć następujące wnioski :

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

Wynika z tego, że w jak najkrótszym czasie powinna zostać przeprowadzona regeneracja tokarki. W przeciwnym przypadku będziemy uzyskiwać przedmioty o mniejszej dokładności wykonania.

Obliczanie prędkości ekonomicznej :

C_V1= 0,11 V_e1= 0,17

C_V2 = 0,15 V_e2= 0,23

C_V3= 0,22 V_e3= 0,34

C_V4= 0,31 V_e4= 0,48

C_V5= 0,43 V_e5= 0,67

C_V6= 0,62 V_e6= 0,97

C_V7= 0,87 V_e7= 1,37

C_V8= 1,25 V_e8= 1,97

C_V9= 1,75 V_e9= 2,76

C_V10= 2,51 V_e10= 3,96

C_V11= 3,51 V_e11= 5,54

C_V12= 5,02 V_e12=7,92

C_V13= 7,03 V_e13= 11,1

C_V14= 9,89 V_e14= 15,6

Obliczam przyrost prędkości ΔV i spadku prędkości δV

ΔV₁=V_e1( 1 - 0,7 ) = V_e10,3 = 0,051 δV₁ = ΔV₁/V_e1 = 0,3

ΔV₂=V_e20,3 = 0,069 δV₂ = ΔV₂/V_e2 = 0,3

ΔV₃=V_e30,3 = 0,102 δV₃ = ΔV₃/V_e3 = 0,3

ΔV₄=V_e40,3 = 0,144 δV₄ = ΔV₄/V_e4 = 0,3

ΔV₅=V_e50,3 = 0,201 δV₅ = ΔV₅/V_e5 = 0,3

ΔV₆=V_e60,3 = 0,291 δV₆ = ΔV₆/V_e6 = 0,3

ΔV₇=V_e70,3 = 0,411 δV₇ = ΔV₇/V_e7 = 0,3

ΔV₈=V_e80,3 = 0,591 δV₈ = ΔV₈/V_e8 = 0,3

ΔV₉=V_e90,3 = 0,828 δV₉ = ΔV₉/V_e9 = 0,3

ΔV₁₀=V_e100,3 = 1,188 δV₁₀ = ΔV₁₀/V_e10 = 0,3

ΔV₁₁=V_e110,3 = 1,662 δV₁₁ = ΔV₁₁/V_e11 = 0,3

ΔV₁₂=V_e120,3 = 2,376 δV₁₂ = ΔV₁₂/V_e12 = 0,3

ΔV₁₃=V_e130,3 = 3,33 δV₁₃ = ΔV₁₃/V_e13 = 0,3

ΔV₁₄=V_e140,3 = 4,68 δV₁₄ = ΔV₁₄/V_e14 = 0,3

Dane do wykresu Pechana

n₁ = 35,5

n₂ = 35,5 * φ = 35,5 * 1,41 = 50

n₃ = 50 * 1,41 = 70,5

n₄ = 70,5 * 1,41 = 99,40

n₅ = 99,40 * 1,41 = 140,15

n₆ = 140,15 * 1,41 = 197,6

n₇ = 197,6 * 1,41 = 278,6

n₈ = 278,6 * 1,41 = 392,8

n₉ = 392,8 * 1,41 = 553,9

n₁₀ = 553,9 * 1,41 = 781

n₁₁ = 781 * 1,41 = 1101,2

n₁₂ = 1101,2 * 1,41 = 1552,6

n₁₃ = 1552,6 * 1,41 = 2189,1

n₁₄ = 2189,1 * 1,41 = 3086,6

d₁ = 10000/n₁ = 281,6

d₂ = 10000/n₂ = 200

d₃ = 10000/n₃ = 141,8

d₄ = 10000/n₄ = 100

d₅ = 10000/n₅ = 71,3

d₆ = 10000/n₆ = 50,6

d₇ = 10000/n7 = 35,8

d₈ = 10000/n₈ = 25,4

d₉ = 10000/n₉ = 18

d₁₀ = 10000/n₁₀ = 12,8

d₁₁ = 10000/n₁₁ = 9

d₁₂ = 10000/n₁₂ = 6,4

d₁₃ = 10000/n₁₃ = 4,5

d₁₄ = 10000/n₁₄ = 3,2