Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Министерство образования Российской федерации
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧЕРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
Кафедра теоретических основ материаловедения
В.Н Коробко, А.И. Кузнецов, С.И. Гринёва, М.М. Сычёв
СВЕРЛИЛЬНЫЕ СТАНКИ
Методические указания
к лабораторной работе
Санкт-Петербург
2004
УДК 621.914(031)
Коробко В.Н., Кузнецов А.И., Гринёва С.И., Сычёв М.М. Сверлильные станки. Методические указания к лабораторной работе/СПб., СПбГТИ(ТУ). 2003. – 18 с.
В методических указаниях описаны станки сверлильной группы: вертикально-сверлильные, радиально-сверлильные, горизонтально-расточные, координатно-расточные и алмазно-расточные. Рассмотрены кинематические схемы вертикально-сверлильного станка 2А150 и радиально-сверлильного станка 2В56. Описаны виды работ, производимых на сверлильных и расточных станках.
Предназначены для студентов 2 курса, изучающих дисциплину
«Материаловедение. Технология конструкционных материалов».
Илл. 8, библ. 6.
Рецензент: В.Г. Корсаков, д-р хим. наук, профессор каф. ХТМИЭТ СПБГТИ(ТУ).
Утверждено на заседании учебно-методической комиссии общеинженерного отделения 22.09.03.
Рекомендовано к изданию РИСо СПбГТИ(ТУ)
ВВЕДЕНИЕ
В методическом указании рассмотрены различные типы сверлильных и расточных станков, виды обработки, которые можно на них проводить и их кинематические схемы. Знакомство с этими станками необходимо студентам при изучении раздела «Обработка металлов резанием» в курсе «Материаловедение. Технология конструкционных материалов» и потребуется им при последующем изучении курса «Технология химического машиностроения», а также при работе над дипломными проектами.
По принятой классификации сверлильные станки относятся ко второй группе станков, которая делится на 10 типов:
В соответствии с классификацией маркировка станка расшифровывается следующим образом:
- первая цифра (2) указывает на принадлежность станка к сверлильной группе;
- буква после цифры, при её наличии, указывает на модернизацию станка;
- следующая цифра определяет тип станка;
- следующая цифра определяет характерный размер станка – наибольший диаметр сверления отверстий.
На сверлильных станках производят сверление и рассверливание отверстий, зенкерование, развёртывание цилиндрических и конических отверстий, нарезание внутренней резьбы метчиками, цекование (обработка торцевой поверхности отверстия).
Станок 2А150 изображён на рисунке 1а. Это станок сверлильной группы (2), модернизированный (А), вертикально-сверлильный (1), наибольший условный диаметр сверления в стали средней твёрдости (в = 500 600 МПа) составляет
50 мм.
На фундаментной плите закреплена станина, в верхней части которой расположен электродвигатель. Он вращает сверло, закреплённое в нижней части шпинделя. Вращение передаётся шпинделю через коробку скоростей, которая расположена в консольной части станка. Поступательное движение подачи передаётся сверлу от коробки подач, находящейся в подвижном кронштейне. Подача может быть автоматической или ручной.
Заготовка закрепляется на столе, который вручную может перемещаться в вертикальном направлении.
а б
Рисунок 1 – Одношпиндельный вертикально-сверлильный станок 2А150 (а)
1 – фундаментная плита; 2 рукоятка вертикального перемещения стола;
3 – станина; 4 – штурвал ручного перемещения шпинделя; 5 – подвижный кронштейн; 6 – электродвигатель;
7 – шпиндельная головка; 8 – шпиндель; 9 – сверло; 10 – стол.
Радиально-сверлильный станок 2В56 (б)
1 – фундаментная плита; 2 – колонна; 3 – разрезной хомут; 4 – поворотная гильза; 5 – консоль (траверса); 6 – винт подъёма консоли; 7 – редуктор; 8 – электродвигатель подъёма консоли; 9 – электродвигатель подачи; 10 – коробка скоростей; 11 – шпиндельная головка; 12 – рейки перемещения шпиндельной головки; 13 – коробка подач; 14 – шпиндель; 15 – съёмный стол.
При работе на сверлильных станках главное вращательное движение и поступательное движение подачи совершает инструмент. Вращение от электродвигателя через клиноремённую передачу с диаметром шкивов 173 – 173 мм передаётся на вал I коробки скоростей. С вала I на вал II движение передаётся через четырёхступенчатый передвижной блок колёс:
z = 36; 43; 30; 23 и колёс z = 47; 40; 53; 60. От вала II через зубчатую передачу 29 – 50 вращение передаётся на вал III, с которого через колесо
z = 50 и широкое колесо z = 21 и передвижной блок зубчатых колёс z = 43; 72 оно передаётся на вал IV. От вала IV через зубчатые колёса 61 – 47 шпиндель (вал V) получает 8 различных частот вращения. Через колёса 20 – 61 шпиндель получает ещё 4 частоты вращения.2
Кинематическая цепь подачи передаёт движение от вала V (шпинделя) к зубчатой рейке гильзы шпинделя. С вала V через передачи 29 – 47 и 29 – 46 вращение передаётся на коробку подач – вал VI. Отсюда через тройной блок шестерён z = 18; 24; 30 движение передаётся на вал VI и IX через тройной передвижной блок z = 18; 35; 18 вала VIII. За счёт этого шпиндель получает 9 различных скоростей подач.3
С вала IX вращение передаётся через зубчатые колёса 36 – 53 на вал X, и далее, через однозаходный червяк и червячное колесо z = 60, на реечное зубчатое колесо z = 60.
От штурвала через коническую зубчатую передачу 22 – 64, червяк и червячное колесо может осуществляться ручная подача.
Вертикальное перемещение стола производится рукояткой через конические колёса 12 – 42 и винт с шагом t = 8 мм.
Технические характеристики вертикально-сверлильного станка 2А150
Наибольший диаметр сверления, мм 50
Мощность электродвигателя, кВт 7
Количество частот вращения шпинделя 12
Диапазон изменения частот вращения шпинделя, об/мин 32 1400
Количество подач 9
Диапазон изменения подач шпинделя, мм/об 0,125 2,64
Рисунок 1.2 – Кинематическая схема станка 2А150
Радиально-сверлильные станки используются для обработки отверстий в тяжёлых и крупногабаритных заготовках, которые неудобно или невозможно установить на столе вертикально-сверлильного станка. Обрабатываемые отверстия могут находиться на значительном расстоянии друг от друга. Это возможно, благодаря тому, что ось режущего инструмента можно совместить с осью обрабатываемого отверстия без изменения положения заготовки за счёт перемещения шпиндельной бабки.
На рисунке 1б приведена конструкция радиально-сверлильного станка 2В56. На фундаментной плите станка закреплена станина с колонной и поворотной гильзой. Разрезной хомут скрепляет колонну со станиной. На колонне закреплена консоль, которая может перемещаться по колонне вверх и вниз с помощью электродвигателя, редуктора и винта. На консоли находится шпиндельная головка, в которой размещается коробка скоростей, коробка подач и шпиндель.
Шпиндельная головка может радиально перемещаться по направляющим рейкам консоли, а консоль может поворачиваться вокруг колонны на определённый угол механически или вручную.
При работе на станках этого типа заготовку можно закрепить неподвижно на съёмном столе или прямо на фундаментной плите. Ось инструмента, закреплённого в шпинделе, совмещают с осью обрабатываемого отверстия с помощью трёх перемещений:
- вертикального вдоль оси шпинделя;
- радиального, по направляющим консоли;
- вокруг колонны на определённый угол.
Кинематическая схема, изображённая на рисунке 1.3 станка включает в себя:
- кинематическую цепь главного движения – вращение шпинделя с инструментом;
- кинематическую цепь подачи;
- кинематическую цепь перемещения траверсы по колонне.
Кинематическая цепь главного движения начинается от электродвигателя мощностью 5,5 кВт и частотой вращения 1440 об/мин и включает в себя шесть валов (с I по VI) с набором зубчатых колёс. Коробка скоростей обеспечивает 12 различных частот вращения шпинделя (вал VI). Наличие сменных обратимых зубчатых колёс а и б, которые допускают переустановку а/б = 33/40 или 40/33, позволяет удвоить число скоростей шпинделя станка. При варианте а/б = 33/40 частота вращения меняется в диапазоне 55 – 1140 об/мин, при варианте а/б = 40/33 – в диапазоне 80 – 1680 об/мин.
Движение подачи шпинделя осуществляется через коробку подач, которая получает движение с вала VI от зубчатого колеса z = 31. Коробка подач имеет два передвижных тройных блока зубчатых колёс: на валу VII – 19-25-22 и на валу IX – 29-40-18. Они дают 9 переключений.
Далее, через червячную передачу с i = 1/60 и реечную передачу z = 13, m = 3, шпиндель получает поступательное перемещение: S = iк.п.×1/60×mzр.к.
iк.п. – передаточное отношение коробки подач;
zр.к. – число зубьев реечного колеса.
Реечная подача шпинделя может быть медленной. Для этого включается муфта М1 и подача осуществляется с помощью рукоятки 8. Быстрое перемещение шпинделя осуществляется при выключенной муфте М1.
Перемещение траверсы осуществляется от отдельного реверсивного электродвигателя (N = 1,3 кВт, n = 1440 об/мин) через зубчатые передачи 23 – 66 и 16 – 54 на ходовой винт с шагом t = 6 мм.
Перемещение шпиндельной головки по направляющим траверсы осуществляется вращением рукоятки 6 вместе с валом 7, который свободно вращается внутри вала реечной шестерни 9. Таким образом, движение передаётся на шестерню z = 13, которая находится в зацеплении с рейкой, закреплённой на траверсе.
Поворот траверсы вместе с гильзой колонны вокруг неподвижной внутренней колонны производится вручную. Гильза с траверсой фиксируются разрезным стягивающим кольцом при помощи дифференциального винта от отдельного электродвигателя N = 0,52 кВт через червячную передачу. Фиксирующий хомут затягивается или расходится при вращении дифференциального винта, так как гайки имеют резьбу двух типов – с шагом 6 и
5,5 мм.
Техническая характеристика радиально-сверлильного станка 2В56
Наибольший диаметр сверления, мм 60
Количество частот вращения шпинделя 12×2
Диапазон изменения частот вращения шпинделя, об/мин 801680
Количество подач 9
На станке 2А150 можно сверлить отверстия диаметром до 50 мм и глубиной до 300 мм. Так как станок имеет широкий диапазон частот вращения шпинделя и скоростей подач, на нём можно осуществлять и другие работы, как показано на рисунке 1.4.
а) сверление сквозных отверстий;
б) рассверливание отверстий;
в) зенкерование отверстий;
г) развёртывание отверстий;
д) развёртывание конических отверстий;
е) цекование (обработка торцевой поверхности отверстия);
ж) зенкование цилиндрических углублений;
з) зенкование конических углублений;
и) нарезание внутренних резьб метчиками;
к) обработка сложных отверстий комбинированным инструментом.
Рисунок 1.3 – Кинематическая схема радиально-сверлильного станка 2В56
1 – фундаментная плита; 2 – тумба; 3 – колонна; 4 – траверса; 5 – шпиндельная головка; 6, 7 – рукоятка и вал для перемещения шпиндельной головки по траверсе; 8 – рукоятка медленной подачи шпинделя; 9 – вал реечной шестерни; 10 – съёмный стол.
Рисунок 1.4 – Виды обработки заготовок на вертикально-сверлильных станках
2 РАСТОЧНЫЕ СТАНКИ
Растачивание применяется в основном для обработки отверстий с точно координированными осями в крупно- и среднегабаритных заготовках корпусных деталей. Главное вращательное движение совершает инструмент, движение подачи – инструмент или заготовка. Направление подачи может быть продольным, поперечным, радиальным и вертикальным в зависимости от характера обработки.
Расточной резец изображён на рисунке 2.1. Он работает в более жёстких условиях, чем токарные, так как испытывает значительные изгибающие нагрузки. Скорость резания при растачивании это окружная скорость вращающегося режущего инструмента: v = Dn/1000 м/мин. Подача s – перемещение режущего инструмента или заготовки относительно обрабатываемой поверхности (мм/мин или мм/об). Глубина резания t (мм) при растачивании отверстий t = (D – d)/2, где D – диаметр отверстия после обработки, мм; d – диаметр отверстия до обработки, мм.
а б в
Рисунок 2.1 – Процесс растачивания отверстий (а). Расточной блок (б)
1 – корпус; 2 – вставные регулируемые резцы; 3,4 – винты крепления.
Разъёмная расточная головка (в)
Растачивание отверстий проводится расточными резцами различных типов: проходными, подрезными, канавочными, резьбовыми. Кроме резцов используются: расточные блоки (рисунок 2.1б) – в них резцы регулируют по диаметру обрабатываемого отверстия, и расточные головки (рисунок 2.1в) для обработки отверстий большого диаметра.
2.2 Расточные станки
Горизонтально-расточные станки – наиболее распространённые расточные станки в машиностроении. Один из них изображён на рисунке 2.2.
По вертикальным направляющим стойки перемещается шпиндельная бабка, в которой расположены коробка скоростей, коробка подач и полый шпиндель. На нём закреплена планшайба с радиальным суппортом. Внутри полого шпинделя смонтирован расточной шпиндель. В задней стойке смонтирован подшипник, который поддерживает длинные расточные оправки и перемещается синхронно со шпиндельной бабкой.
Заготовка устанавливается на поворотном столе. Главным движением является вращение расточного шпинделя или планшайбы. Движение подачи может совершать стол (заготовка) или инструмент, закреплённый в расточном шпинделе, за счёт его перемещения, а также за счёт перемещения суппорта (радиального) и шпиндельной бабки (вертикального).
На расточных станках обрабатывают отверстия, наружные цилиндрические и плоские поверхности, уступы, канавки, конические поверхности, нарезают наружную и внутреннюю резьбу.
Растачивание цилиндрических отверстий позволяет исправлять форму и оси отлитых или предварительно обработанных отверстий. При растачивании отверстий длиной менее 5-ти диаметров используют консольные оправки, изображённые на рисунке 2.3а, при l/d 5 соосные отверстия растачивают в двухопорной оправке, как показано на рисунке 2.3б.
На расточных станках можно производить растачивание параллельных и взаимно перпендикулярных отверстий, конических отверстий, сверление, развёртывание, зенкование, нарезание резьб, обтачивание наружных цилиндрических поверхностей, подрезку торцов и фрезерование.
Рисунок 2.2 – Схема горизонтально-расточного станка
1 – станина; 2 – стойка; 3 – шпиндельная бабка; 4 – планшайба;
5 – радиальный суппорт; 6 – расточной шпиндель; 7 – задняя стойка; 8 – поддерживающий подшипник; 9 – салазки; 10 – каретка; 11 – поворотный стол.
Координатно-расточные станки используются для обработки точных отверстий с особо точным расположением осей. Схема такого станка изображена на рисунке 2.4а.
В верхней части стойки расположена коробка скоростей с расточной головкой и шпинделем. Главное вращательное движение и вертикальное движение подачи совершает шпиндель. Заготовка закрепляется на столе. Точность установки координатных размеров достигает 1 мкм.
Благодаря своей высокой точности координатно-расточные станки используются и для точных измерений.
Алмазно-расточные станки используются для окончательной обработки отверстий алмазными и твёрдосплавными резцами. Схема станка изображена на рисунке 2.4б.
В расположенной горизонтально расточной головке находится шпиндель, в котором закреплена оправка с резцом. Заготовка закрепляется на столе. Для обеспечения высокой точности и малой шероховатости при обработке на алмазно-расточных станках применяют высокие скорости резания – 200 1000 м/мин, малые подачи 0,01 0,1 мм/об и малые глубины резания 0,05 0,2 мм.
Рисунок 2.3 – Обработка заготовок на горизонтально-расточных станках
а – растачивание отверстия небольшой длины двухлезвейным пластинчатым резцом; б – одновременное растачивание двух соосных отверстий; в – растачивание отверстия большого диаметра и малой длины (резец закреплён в радиальном суппорте планшайбы); г – обработка конической внутренней поверхности (с использованием универсального приспособления); д – обтачивание наружной цилиндрической поверхности (резец закреплён на радиальном суппорте планшайбы); е – подрезание торцов (проходной резец закреплён на радиальном суппорте планшайбы); ж – подрезка небольших поверхностей пластинчатым резцом; з – фрезерование вертикальной плоскости.
а б
Рисунок 2.4 – Координатно-расточной станок 2450 (а)
1,2 – маховики для точной установки стола; 3 –направляющие поперечного перемещения рабочей части стола; 4 – салазки продольного перемещения рабочей части стола; 5 – стол; 6 – рукоятка включения автоматической подачи; 7 – консоль со шпиндельной бабкой; 8 – маховик вертикального перемещения шпиндельной бабки; 9 – маховик ручной подачи шпиндельной бабки; 10 – колонна; 11 – станина.
Алмазно-расточной станок (б)
1 – станина; 2 – расточная головка; 3 – стол; 4 – механизм подач.
3 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА. Сверлильные станки
3.1 Цель работы
Ознакомление с устройством, способами обработки и кинематикой вертикально-сверлильного и радиально-сверлильного станков.
3.2 Приборы и материалы
Кинематические схемы вертикально-сверлильного станка 2А150, радиально-сверлильного станка 2В56, инструмент для обработки отверстий и образцы деталей, обработанных на сверлильных станках.
3.3 Описание (содержание) работы
Для выполнения работы студенты в соответствии с индивидуальными заданиями получают кинематические схемы сверлильных станков, составляют уравнения кинематических цепей главного движения и движения подачи и рассчитывают частоту вращения шпинделя и величину подачи.
3.4 Оформление результатов работы
Результаты лабораторной работы оформляются в виде отчёта, в котором приводятся расчёты кинематических цепей главного движения и движения подачи и карандашные эскизы деталей, обработанных на сверлильных станках с указанием способов обработки и используемых при этом инструментов.
3.4. Контрольные вопросы
ЛИТЕРАТУРА
СОДЕРЖАНИЕ
Введение ………………………………………………………………………..3
1 Сверлильные станки …………………………………….………………….3
1.2 Кинематическая схема одношпиндельного
вертикально-сверлильного станка 2А150 …………………………………4
2 Расточные станки ………………………………………………………… 10
2.1 Растачивание ………………………………………………………………. 10
2.2 Расточные станки …………………………………………………………. 11
3 Лабораторная работа. Сверлильные станки ……………………………… 14
Литература …………………………………………………………………….. 16
Кафедра теоретических основ материаловедения
Методические указания
Сверлильные станки
Виктор Николаевич Коробко
Александр Иванович Кузнецов
Светлана Ивановна Гринёва
Максим Максимович Сычёв
Отпечатано с оригинал-макета. Формат 60×901/16.
Печ. л. Тираж экз.
Санкт-Петербургский государственный технологический институт (Технический университет)
198013 Санкт-Петербург, Московский пр., 26
1 Нулевой тип – резервный.
2 В соответствии с индивидуальными заданиями студенты рассчитывают скорости вращения шпинделя.
3 В соответствии с индивидуальными заданиями студенты рассчитывают величины подач (мм/об).