Автоматизация шлифовального процесса путем разработки автоматической системы управления регулируемым натягом (стр. 4 из 18)

t=0.4 mm;

V=30 м/сек;

S=400 мм/дв.ход;

i=1.

. (1.13)

При малых t Р_у=8-10*Р_z рекомендуемая нагрузка P_z=50 H, Py=500 H. Используя график зависимости осевого смещения подшипников от схем монтажа и осевой нагрузки от процесса обработки Рис.1.1 получим предельное смещение опоры узла D=6мкм., что произойдет при осевой жесткости подшипников этой серии j=250 H/мкм (монтаж по предложенной схеме увеличивает осевую жесткость на 20-25%, то j=300 H/мкм) достаточно для эффективной обработки с заданными параметрами.

Рис 1.1 Зависимость осевого смещения подшипников от схем монтажа и преднатяга. Подшипники типа 46216. осевой преднатяг: легкий А₀=190 Н; средний А₀=560 Н

Полученные результаты будут использоваться как база для расчета возможностей привода при осевом смещении ротора.

1.9 Техническое нормирование

Технически обоснованной нормой времени называется время, необходимое для выполнения операции в определенных организационно-технологических условиях, наиболее благоприятных для данного производства.

На основании габаритных размеров обрабатываемой заготовки и найденных режимов резания определяется основное время операции, вспомогательное время, оперативное время, время технического обслуживания, организационного обслуживания, время перерывов в работе по естественным надобностям, подготовительно-заключительное время на операцию, штучное и штучно-калькуляционное время.

Расчет производится по следующим формулам:

Т_шт=t₀+t_B+t_обс+t_n, (1.14)

где

t_В – вспомогательное время на операцию составляет 15% от оперативного времени, мин

t₀=S t₀j- основное время на операцию (машинное время). (мин.)

t₀j- основное время на выполнение j перехода обработки элементарной поверхности.

, (1.15)

где

L - длинна обрабатываемой поверхности (мм.).

l - длинна перебега и глубина врезания инструмента.

i- число рабочих ходов.

n- частота вращения заготовки.

S- подача на один оборот.

Для первой операции.

t₀₁=t₀₁₁+t₀₁₂

t₀₁- основное время на первый переход.

t₀₁₁- основное время для чернового точения на первый переход.

t₀₁₂ - основное время для чистового точения на первый переход.

t₀₁=t₀₁₁+t₀₁₂=0,061+0,51=0,571мин

Для второй операции.

t₀₂=t₀₂₁+t₀₂₂

t₀₂- основное время на второй переход.

t₀₂₁- основное время для чернового точения на второй переход.

t₀₂₂ - основное время для чистового точения на второй переход.

t₀₂=0,23+0,58=0,81мин

Для третей операции.

t₀₃- основное время на третий переход.

Для четвертой операции.

t₀₄- основное время на четвертый переход.

Для пятой операции.

t₀₅=t₀₅₁+t₀₅₂

t₀₅- основное время на пятый переход.

t₀₅₁- основное время для чернового точения на пятый переход.

t₀₅₂ - основное время для чистового точения на пятый переход.

t₀₅=0,12+0,11=0,23мин

t₀=0,57+0,81+0,2+0,12+0,23=1,931 мин.

t_в= t_вy+t_mB, (1.16)

где

t_в- вспомогательное время на операцию.

t_вy=1,31мин.- время на установку и снятие заготовки.

t_mB=0,19 мин. - вспомогательное время.

t_в=1,5 мин.

t_обс- время на обслуживание оборудования– время (уборка стружки, смазка), мин.

t_обс= 10% t_о,(1.17)

t_обс= 10% *1,931=0,1931

t_п- время на личные потребности.

t_п= 0,05 t_о

t_п= 0,05 *1,931=0,0965 мин.

Т_шт=1,931+1,5+0,1931+0,0965=3,72 мин.

Определим штучно калькуляционное время.

, (1.18)

где

Т_ПЗ- подготовительно заключительное время.

n – партия деталей, шт.

,

где

N – годовой объем выпуска, шт.;

250 – кол-во рабочих дней в году;

5 - кол-во дней хранения заготовки на складе;

шт.

Т_ПЗ= Т_{ПЗ 1}+ Т_{ПЗ 2} + Т_{ПЗ 3}

где

Т_{ПЗ 1}=6.2 мин.

Т_{ПЗ 2} -=25,5 мин. – время учитывающее дополнительные работы.

Т_{ПЗ 3}=10,5 мин. – время на пробную обработку.

Т_ПЗ=6,2+25,5+10,2=42,2 мин.

Т_шт.к=3,72+(42,2:30)=5,12 мин

2. Конструкторский раздел

2.1 Анализ влияния величин натяга на производительность и точность обработки

В настоящее время большее количество станков выпускаются со шпиндельными узлами на подшипниках качения. Поэтому очень важно в каждом случае выбрать оптимальную конструкцию шпиндельного узла.

Все конструктивные схемы разбиты на три группы: низкоскоростные, среднескоростные и высокоскоростные, по мере увеличения их быстроходности, однако при этом происходит уменьшение жесткости и несущей способности (передаваемой мощности).

Шпиндели, работающие на приделах своих скоростей, неизбежно дают погрешности на точность обработки за счет линейного расширения от нагрева, повышенных вибрации в опорах. Эти параметры учтены таблицами и решаются еще на технологическом этапе проектирования узлов станка, но их также можно регулировать в процессе обработки за счет величин зазор-натяга в подшипниках несущих опор. Этим достигается уменьшение температурного удлинения переднего конца шпинделя, увеличивается жесткость и виброустойчивость при резании (в зависимости от режимов).

Влияние внутреннего зазора-натяга переднего двухрядного конического подшипника на показатели работоспособности шпиндельного узла показано на рис.2.1 и 2.2.

Рис 2.1. Зависимость жесткости С, динамической податливости К, некруглости обработанных деталей Dr, момента трения М_m. и коэффициента демпфирования h от осевого зазора-натяга в конических роликоподшипниках.

Рис. 2.2 Зависимость жесткости С, предельной стружки Dt, некруглости обработанных деталей Dr и избыточной температуры нагрева от радиального зазора-натяга в конических роликоподшипниках

Как видно для обеспечения высокой жесткости и виброустойчивости и незначительного нагрева необходимо устанавливать при сборке требуемый внутренний зазор-натяг. Для опор с радиальными и радиально-упорными подшипниками натяг создается путем смещения наружного кольца относительно внутреннего, а также за счет натяга посадки. Смещение колец подшипника определяет преднатяг опоры - легкий, средний и тяжелый. С увеличением преднатяга жесткость увеличивается, а предельная частота вращения уменьшается, и это уменьшение значительно (рис. 2.3).

Рис. 2.3 Зависимость быстроходности d nспаренных (дуплекс) радиальных шарикоподшипников класса точности 2 от силы преднатяга A₀.

Но потеря в скорости обработки, а соответственно и в производительности компенсируется точностью обработки см. Рис.2.4

Рис. 2.4 Зависимость жесткости j, биения вращения Dd, некруглости деталей D r, избыточного нагрева D t, предельной стружки t от зазор-натяга H посадки наружных колец подшипников 3102110(а) и 46208(б)

Жесткость шпиндельных узлов в значительной мере определяет точность обработки детали на металлорежущих станках. Упругие отжимы шпинделя возникают в результате податливости опор шпинделя, собственного прогиба шпинделя, деформации сопряженных с подшипником детали.

Упругие смешения в опорах качения складываются из упругих сближений d^/_г тел качения и колец, контактных деформаций d^//_г на поверхность посадки колец на шпиндель и в корпус.

Общее упругое сближение:

d_г =d^/_г+d^//_г. (2.1)

Параметры контактных деформаций d^//_г и величены упругого смещения также определяются величиной зазор-натяга, входящей в их расчетные формулы и коэффициенты их определяющие.

d^/_г=К₁Р^а (мм), (2.2)

где

К₁,а - коэффициент и показатель степени для опор различных типов.

Р- нагрузка (кГ).

Р=izC_dd_rf(r),.3)

где

r=e/2d_r;

f(r)=1/p

;

z - число тел качения в одном ряду подшипника;

i - количество рядов. e-предварительный натяг (мм);

f(r) - интервал распределения нагрузок;