AKADEMIA TECHNICZNO- ROLNICZA WYDZIAŁ MECHANICZNY KATEDRA OBRABIAREK I ROBOTÓW		PRACA PRZEJŚCIOWA
Wykonał Michał Wiese
Konsultował mgr inż. Włodzimierz Lewandowski
Zalicza mgr inż. Włodzimierz Lewandowski
TEMAT: Zaprojektować frezarkę wspornikową poziomą FH-20 o wielkości BxL wg PN-90/M-55350.
Nr ewid. Pracy	Rok akad. Ocena 1997/98		Data	Uwagi

AKADEMIA TECHNICZNO ROLNICZA WIESE MICHAŁ

WYDZIAŁ MECHANICZNY studium: dzienne

KATEDRA OBRABIAREK I ROBOTÓW semestr: VIII mgr

grupa: B

rok akad.: 1997/98

PROJEKT PRZEJŚCIOWY Z OBRABIAREK DO METALI

TEMAT: Zaprojektować frezarkę wspornikową poziomą FH-20 o wielkości

BxL wg PN-90/M-55350.

Dane:

1. BxL - 200 x 800

2. materiały skrawające: stal szybkotnąca, węgliki spiekane

3. materiały obrabiane: stale, żeliwa, stopy kolorowe

4. sterowanie: centralne

Prowadzący

Bydgoszcz, dnia 12.06.98 mgr W. Lewandowski

Projekt napędu głównego obejmuje:

1. analizę zadań obróbkowych i warunków skrawania;

2. analizę kinematyczną i wybór optymalnego wariantu konstrukcyjnego;

3. obliczenia wstępne;

4. rysunki zestawieniowe napędu głównego z przekrojem przez wrzeciono

uwzględniając sterowanie i smarowanie;

5. obliczenia sprawdzające;

6. rysunek objaśniający sterowanie;

7. rysunek zestawieniowy obrabiarki;

8. rysunek ofertowy;

9. schemat kinematyczny obrabiarki;

10. schemat elektryczny obrabiarki;

11. schemat hydrauliczny obrabiarki;

12. schemat smarowania;

13. instrukcję smarowania;

14. rysunki wybranych części.

1. ANALIZA ZADAŃ OBRÓBKOWYCH I WARUNKÓW SKRAWA-

NIA.

1.1. ANALIZA ZADAŃ OBRÓBKOWYCH.

narzędzia

frezy tarczowe

frezy kątowe

frezy kształtowe

frezy walcowe

frezy piłkowe

typowe operacje

frezowanie rowków

frezowanie płaszczyzn

frezowanie wielowypustów

frezowanie powierzchni kształtowych

materiały

materiały narzędziowe: stale szybkotnące, węgliki spiekane

materiały obrabiane: stale węglowe i stopowe, żeliwo, metale kolorowe

wymiary przestrzeni roboczej (wg PN-90/M-55350)

szerokość robocza stołu 200 mm

długość robocza stołu 800

przesuw stołu:

wzdłużny 400

poprzeczny 160

pionowy 280

najmniejsza odległość stołu od osi wrzeciona 30

1.2. PRZEZNACZENIE OBRABIARKI I JEJ CHARAKTERYSTYKA.

Frezarka wspornikowa pozioma jest przeznaczona do lekkich i średnich robót frezarskich. Znajduje szerokie zastosowanie w produkcji średnio- i wielkoseryjnej.

Frezarka przeznaczona jest do pracy w cyklach automatycznych lub może być sterowana ręcznie. Obróbka w cyklach automatycznych wahadłowych eliminuje całkowicie czasy pomocnicze niezbędne do zatrzymania obrabiarki w celu wymiany obrabianych przedmiotów. Po ustawieniu w cyklach obsługa ogranicza się jedynie do wymiany obrabianych przedmiotów i przy odpowiednim oprzyrządowaniu nie wymaga wysokich kwalifikacji ze strony obsługującego.

Nawęglane i hartowane poprzeczne prowadnice konsoli i środkowa stojaka zapewniają długą żywotność obrabiarki z zachowaniem wysokiej dokładności obróbki.

Zastosowanie śrub pociągowych tocznych zapewni dokładną i wysokowydajną obróbkę.

Pozioma oś wrzeciona ułożyskowana w korpusie głównym z charakterystyczną belką z podtrzymkami dla trzpieni frezerskich.

Końcówka wrzeciona z gniazdem stożkowym Morse'a .

Mechaniczne ruchy posuwowe mogą wykonywać: sanie poprzeczne, sanie wzdłużne wraz ze stołem.

Uniwersalność obrabiarki zwiększa produkowane dla niej wyposażenie specjalne, które pozwala w maksymalnym stopniu wykorzystać jej walory eksploatacyjne.

1.3. WARUNKI SKRAWANIA.

Przeciętne wartości prędkości skrawania stosowanych przy frezowaniu.(tabl.X-9 Poradnik inżyniera. Obróbka skrawaniem. Tom I)

		Twardość	Wytrzymałość	Prędkość skrawania, m/min
Materiał obrabiany		HB	Rm	frezami ze stali szybkotnącej
			MPa	walcowymi, tarczowymi, kształtowymi	piłkowymi
Żeliwo szare		170	-	20	45
		200	-	16	25
Żeliwo ciągliwe		150	-	20	45
Stale	węglowe	140 170 220	500 600 750	24 24 20	55 55 45
	stopowe	290 -	1000 1100	18 15	30 20
Staliwo		-	520	18	45
Mosiądz		70	150	50	200
Brąz		-	280	40	150
Aluminium		35	140	300	400

Przeciętne wartości prędkości skrawania stosowanych przy frezowaniu.(tabl.X-10 Poradnik inżyniera. Obróbka skrawaniem. Tom I)

		Twardość	Wytrzymałość	Prędkość skrawania, m/min
Materiał obrabiany		HB	Rm	frezami z węglik. spiekanych
			MPa	walcowymi, tarczowymi, kształtowymi	piłkowymi
Żeliwo szare		170	-	90	145
		200	-	60	125
Żeliwo ciągliwe		150	-	90	145
Stale	węglowe	140 170 220	500 600 750	124 124 120	255 255 245
	stopowe	290 -	1000 1100	70 50	120 110
Staliwo		-	520	80	120
Mosiądz		70	150	150	200
Brąz		-	280	130	150
Aluminium		35	140	600	700

1.4. OBLICZENIE ROZPIĘTOŚCI PRĘDKOŚCI, ILORAZU CIĄ -

GU, PRĘDKOŚCI OBROTOWYCH WRZECIONA, SIŁY SKRA -

WANIA, MOC SKRAWANIA.

V

[m/min]

750

15 d [mm]

50 100 150 200 250

Wykres ilustrujący zależności prędkości skrawania od średnicy narzędzia dla frezarki poziomej.

Rozpiętość szybkości skrawania

Przyjmujemy najmniejszą średnicę freza walcowego d_min= 50 mm; maksymalna średnica freza tarczowego d_max= 250 mm.

Graniczne wartości prędkości obrotowych

obr/min

obr/min

Po przeanalizowaniu literatury przyjmuję zakres prędkości obrotowych wrzeciona:

n= 71÷2240 obr/min

Zakładam liczbę stopni prędkości wrzeciona

K=16

Rozpiętość prędkości

Iloraz ciągu

Obliczenie poszczególnych prędkości obrotowych wrzeciona.

n₁ = 71 obr/min

n₂ = n₁⋅ϕ = 90 obr/min

n₃ = n₁⋅ϕ² = 112 obr/min

n₄ = n₁⋅ϕ³ = 140 obr/min

n₅ = n₁⋅ϕ⁴ = 180 obr/min

n₆ = n₁⋅ϕ⁵ = 224 obr/min

n₇ = n₁⋅ϕ⁶ = 280 obr/min

n₈ = n₁⋅ϕ⁷ = 355 obr/min

n₉ = n₁⋅ϕ⁸ = 450 obr/min

n₁₀= n₁⋅ϕ⁹ = 560 obr/min

n₁₁= n₁⋅ϕ¹⁰ = 710 obr/min

n₁₂= n₁⋅ϕ¹¹ = 900 obr/min

n₁₃= n₁⋅ϕ¹² = 1120 obr/min

n₁₄= n₁⋅ϕ¹³ = 1400 obr/min

n₁₅= n₁⋅ϕ¹⁴ = 1800 obr/min

n₁₆= n₁⋅ϕ¹⁵ = 2240 obr/min

Siła skrawania

Siłę skrawania wyznaczymy na podstawie wzoru:[1] X-20 str.465

[N]

Do obliczeń przyjmujemy frez walcowy d =100 mm z = 16 szerokość frezowania B = 75 mm.

Na podstawie [1] tablica X-3. str.466

C_F = 820 n_F = 0,8

a_F = 1,1 w_F = 0,95

e_F = 1,1 K_γ = 0,9

K_V = 0,9

N

Przy frezowaniu przeciwbieżnym

F_CN = (0,3÷0,4)F_C = 0,4⋅9419,4 = 3767,7 N

F_F = (1,0÷1,2)F_C = 1,2⋅9419,4 = 11303,3 N

F_fN = (0÷0,3)F_C = 0,3⋅9419,4 = 2825,8 N

Przy frezowaniu współbieżnym

F_CN=(0,3÷0,4)F_C= 0,4⋅9419,4 = 3767,3 N

F_F=(0,3÷0,9)F_C= 0,9⋅9419,4 = 8477,5 N

F_fN=(0,7÷0,8)F_C= 0,8⋅9419,4 = 7535,5 N

a) b)

Rys.1. Rozkład sił skrawania podczas frezowania. a) frezowanie przeciwbieżne b) frezo-

wanie współbieżne

Moment obrotowy na wrzecionie frezarki

Nm [1] X.24 str.466

Moc skrawania

kW [1] X.25 str.466

1.5. OBLICZENIE MOCY I DOBÓR SILNIKA.

Moc silnika

Na podstawie [1] tablica X-26 str.466 zakładam sprawność układu napędowego frezarki η = 0,7.

kW

Dobór silnika.

Na podstawie katalogu silników dobieram silnik trójfazowy asynchroniczny zwarty typu Sf 112 M-2 budowy zamkniętej dla którego:

N_n = 5,5 kW M_r = 31,61 Nm

ω_n = 303,5 rad/min η = 85 %

n_n = 2900 obr/min cosϕ = 0,87 %

M_n = 13,17 N/m.

DOBRAĆ SILNIK !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

...............................................................................................................

2. ANALIZA KINEMATYCZNA I WYBÓR PTYMALNEGO WA-

RIANTU KONSTRUKCYJNEGO.

2.1. ŁAŃCUCH KINEMATYCZNY NAPĘDU GŁÓWNEGO.

4 x 2 x 2

(1,ϕ, ϕ²,ϕ³) (1, ϕ⁴) (1, ϕ⁸)

2.2. WYKRES PRZEŁOŻEŃ.

2.3. SCHEMAT KINEMATYCZNY FREZARKI POZIOMEJ.

f

F_f

F_fN

F_a

n

f

-F_f

-F_fN

-F_a

n

ϕ⁸

(1,ϕ,ϕ²,ϕ³)

(1,ϕ⁴)

(1,ϕ⁸)

---