Монтаж фрезерной головки в коробку скоростей станка Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

международный научный журнал «инновационная наука» УДК 621.9.06

№9/2015

ISSN 2410-6070

С.Н. Бриченков

студент КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана И.Д. Соколова к.т.н., доцент КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана г. Калуга, Российская Федерация

МОНТАЖ ФРЕЗЕРНОЙ ГОЛОВКИ В КОРОБКУ СКОРОСТЕЙ СТАНКА

Аннотация

В статье рассмотрено решение проблемы надежного монтажа фрезерной головки к модернизированной коробке скоростей вертикально-фрезерного станка модели 65А90ПМФ4. Модернизация была необходима для расширения технологических возможностей станка - обеспечение ранее невозможной для станков данной модели обработки наклонных поверхностей заготовок. Кроме того, в модернизированном станке можно обрабатывать заготовку с пяти сторон. Установку фрезерной головки следует производить по направляющим и закреплять с помощью болтов. Это обеспечит легкость монтажа данного приспособления и упростит изготовление коробки скоростей. Для обеспечения закрепления фрезерной головки выполнены расчеты резьбовых соединений, которые потребовались для правильного подбора диаметров болтов, способных надежно выдержать установленную фрезерную головку и обеспечить ее стабильную работу. При расчете осевой силы учитывались массы фрезерной головки, режущего инструмента и смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ). В результате проведенного исследования были выбраны крепежные элементы необходимого размера и требуемого количества.

Ключевые слова

Коробка скоростей, фрезерная головка, резьбовое соединение, расчетная схема, коэффициент запаса

затяжки, коэффициент внешней нагрузки

Большинство оборудования российских предприятий после длительного времени эксплуатации являются морально и физически устаревшими. Однако затраты на переоборудование производства являются неподъемными для заводов и вынуждают их руководство принимать решения о восстановлении имеющихся у них станков по возможности с их одновременной модернизацией. Эта тенденция характерна не только для России, но и для развитых зарубежных стран. [1]

Поэтому авторами предлагается произвести модернизацию вертикально-фрезерного станка с крестовым столом, ЧПУ и МАСИ модели 65А90ПМФ4. Станок предназначен для обработки в автоматическом режиме по программе с автоматической сменой инструмента деталей из черных и цветных металлов, высоколегированных и жаропрочных сплавов, а также обработку деталей из легких сплавов сложной конфигурации.[2], [3] Модернизация заключается во встраивании фрезерной головки в коробку скоростей станка (рис. 1). Коробка скоростей при этом также подвергается конструктивным изменениям.

Для обеспечения монтажа фрезерной головки выполнены расчеты резьбовых соединений, которые потребовались для правильного подбора диаметров болтов, способных выдержать установленную фрезерную головку и обеспечить ее стабильную работу. [4], [5]

На рисунке 2 приведен схематичный чертеж вида спереди корпуса коробки скоростей с посадочным местом и отверстиями под болты для крепления фрезерной головки.

64

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №9/2015 ISSN 2410-6070

Рисунок 1 - Коробка скоростей станка 65А90ПМФ4 со встраиваемой фрезерной головкой: 1 - корпус коробки скоростей, 2 - входной вал, 3 - промежуточный вал, 4 - выходной вал, 5 - корпус фрезерной

головки, 6 - шпиндель

Для упрощения расчетов резьбовых соединений, а также для создания некоторого запаса прочности, разобьем общую схему соединения фрезерной головки к коробке скоростей на две расчетные схемы и приведем отдельно расчет каждой из них.

Расчетная схема 1 (рис. 3): на болты действует осевая сила, раскрывающая стык (соединение торца фрезерной головки к коробке скоростей).

Осевая сила образована массой фрезерной головки - 500 кг, массой режущего инструмента - до 25 кг и массой СОЖ. Общую массу примем равной

65

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА»

№9/2015

ISSN 2410-6070

600 кг. Тогда осевая сила р = m • g = 600 • 9,81 = 5886H « 6000H. [6] Далее принимаем: число болтов (Ст.3) z = 8, коэффициент запаса затяжкик = 3, коэффициент внешней нагрузки % = 0,3 .

1.

2.

3.

Рисунок 3 - Расчетная схема 1

Определяем внешнюю нагрузку, приходящуюся на один болт:

F = Fa = 6000 = 750H

z 8 .

Находим расчетную нагрузку, воспринимаемую одним болтом:

Fp = 1,3kт (1 - %)FeH + %FeH = 1,3 • 3 • (1 - 0,3) • 750 + 0,3- 750 = 2273Н

Вычисляем расчетный внутренний диаметр резьбы болта:

[a\ = f^ = — = 40МПа d = J4

L \ [s \ 5 1 V3,1

dl =

4F„

где

[4•2273 f 3,14 • 40

= 8,5мм,

\л[аХ ' ' [s\

5

Принимаем болт М12х1,75 (p = 10,106 мм).

Расчетная схема 2 (рис. 4): болты поставлены с зазором и воспринимают поперечную нагрузку (соединение боковой части фрезерной головки к коробке скоростей). Внешняя сила, создающая поперечную нагрузку: FeH =m • g = 600 • 9,81 = 5886H « 6000H . [6] Далее принимаем:

число болтов (Ст.3) z = 6, коэффициент запаса затяжки k =3, коэффициент внешней нагрузки

% = 0,3.

Рисунок 4 - Расчетная схема 2

1. Определяем расчетное усилие, приходящееся на один болт:

q=Fh=60ОО=1000я.

Z 6

2. Необходимая сила затяжки: р = kQ , где f = 0,15 - коэффициент трения, i = 1 - число

fzi

стыков, к = 1,8 - коэффициент запаса.

F:М = 1.0:1000 = 2000я

fzi 0,15 • 6 • 1

66

международный научный журнал «инновационная наука»

№9/2015

ISSN 2410-6070

3.

4.

Находим расчетную нагрузку, воспринимаемую одним болтом:

Fp = 1,3Fm = 1,3- 2000 = 2600Н Вычисляем расчетный внутренний диаметр резьбы болта:

d =

1 V

4Fp где г т И 200 , 4 - 2600

—?- где Ы = —^ =------= 40МПа d = J---------

L J \st] 5 1 V 3,14 - 40

Ж

И

Принимаем болт М12х1,75 (d = 10,106мм).

9,1мм,

Расчеты показали, что для закрепления фрезерной головки на коробке скоростей достаточно 14 болтов М12» 1,75.

Вывод. В результате данной работы произведены расчеты резьбовых соединений для крепления фрезерной головки к корпусу коробки скоростей вертикально-фрезерного станка модели 65А90ПМФ4. В ходе работы, с изменением коробки скоростей, стало возможно из вертикально- фрезерного станка, способного обрабатывать только перпендикулярные и параллельные столу станка поверхности, получить станок с расширенными технологическими возможностями, способный обрабатывать заготовки различной конфигурации с пяти сторон.

Список использованной литературы

1. [Электронный ресурс] Ремонт, восстановление и модернизация шлифовальных станков: американский подход/ Пер. Потапова В.А. из журнала «METALWORKING WORLD»: http://stanki-katalog.ru/st_3.htm.

2. ГОСТ 9726-89. Станки фрезерные вертикальные с крестовым столом. Терминология. Размеры. Нормы точности и жесткости // Государственный комитет СССР по стандартам. - С. 36.

3. Станок фрезерный вертикальный с крестовым столом, ЧПУ и МАСИ 65А90ПМФ4. - Руководство по эксплуатации. - 1991. - 86 с.

4. Алексеева Н.А., Джамай В.В., Серпичева Е.В. Основы проектирования и конструирования узлов и деталей машин и механизмов. Учебное пособие к расчетной работе - М.: МАИ, 2006. - 104 с.

5. Дмитриев В.Г., Иванов С.Д., Гузенков П.Г. Детали машин. - М.: МГОУ, 2001. - 304 с.

6. Детали машин и основы конструирования / М. Н. Ерохин, С. П. Казанцев, А. В. Карп и др.; Под ред. М. Н. Ерохина. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: КолосС, 2011. - 512 с.

© С.Н. Бриченков, И.Д. Соколова, 2015

УДК 621.9.06

С.Н. Бриченков

студент КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана И.Д. Соколова к.т.н., доцент КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана г. Калуга, Российская Федерация

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОВОРОТНОГО СТОЛА НА

ФРЕЗЕРНОМ СТАНКЕ

Аннотация

В статье исследовано одно из решений проблемы расширения технологических возможностей металлорежущего станка - установка поворотного стола в вертикально-фрезерном станке. В станках с ЧПУ

67