Станки дома .1. Назначение и виды электроприводов шлифовальных станков
>>> Перейти на мобильный размер сайта >>>
Учебное пособие
Электроприводом называют электромеханическое устройство, состоящее из трех основных частей:
- электрического двигателя, осуществляющего электромеханическое преобразование энергии;
- механических передач, обеспечивающих передачу энергии;
- системы пускорегулирующей аппаратуры, аппаратуры защиты и электроизмерительных приборов, обеспечивающей надежную эксплуатацию электропривода.
Электропривод в станках используется для обеспечения главного движения и движения подач, выполняемых различными узлами и элементами станков.
Электропривод главного движения станков имеет достаточно высокую мощность (обычно в пределах 1—200 кВт), длительно работает при постоянной заданной частоте вращения (обычно в пределах 750—3000 об/мин), рассчитан на использование максимальной мощности во всем диапазоне скоростей движения и на любой заданной частоте вращения шпинделя станка, имеет большие приведенные массы и моменты инерции.
Электропривод подач должен обеспечивать требуемые режимы обработки в заданном диапазоне регулирования подач от максимального до минимального значений, требуемое быстродействие и отсутствие резонансов при колебательном движении в системе электропривода, преодолевать силы сопротивления при перемещении элементов станка.
По роду тока различают электроприводы переменного и постоянного тока. Самым распространенным, дешевым, надежным и экономичным является асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором. В комплекте с многоступенчатой коробкой перемены скоростей такой электропривод обеспечивает требуемый диапазон регулирования и поддержание требуемой частоты вращения на заданном уровне при изменении нагрузки в достаточно широких пределах.
Диапазон регулирования скоростей вращательного движения в станках достаточно большой, может доходить до 100 и более (иногда до 10000). В тех случаях, когда необходимо управлять характеристиками двигателя при пусковых и тормозных режимах или регулировать скорость движения бесступенчато, применяют регулируемые электродвигатели постоянного тока и тиристорное управление. Тирисюр — это полупроводниковый прибор на монокристалле с четырехслойной структурой, обладающий свойствами управляемого электрического вентиля. Электропривод с двигателем постоянного тока и тиристорным преобразователем может работать с малой и большой мощностью, обеспечивает высокую стабильность по частоте вращения, может бесступенчато изменять частоту вращения в автомашческом режиме, имеет малую продолжительность переходных процессов.
Типовым для станков является электропривод с двумя тиристорными преобразователями: один мощный для регулирования напряжения на якоре электродвигателя, другой — менее мощный для регулирования напряжения возбуждения. Регулируемый электродвигатель часто соединяют с упрощенной коробкой скоростей, имеющеи автоматическую схему управления, и с необходимыми блокировками.
Частота п вращения ротора (об/мин) асинхронного электродвигателя зависит от частоты f тока питающей сети, числа р пар полюсов в обмотке статора и величины скольжения S = 0,02—0,05:
Многоскоростные электродвигатели выпускают на две, три и четыре скорости, например 3000—1500—750 об/мин Специальные электродвигатели могут питаться от источников повышенной частоты, например электродвигатели привода шлифовального круга для обработки отверстий малого диаметра оснащают асинхронными электродвигателями с частотой вращения 15 000—150 000 об/мил.
Внутришлифовальные станки
Внутришлифовальные станки (ВШС) предназначены для круглого внутреннего шлифования сквозных и глухих отверстий с образующей прямолинейной и конической формы. На этих станках можно также проводить подшлифовку торцов.
На рис. 4.36 приведены схемы внутреннего шлифования, на которых указаны необходимые движения.
Наиболее распространенными являются схемы обработки, когда деталь вращается вокруг оси обрабатываемой поверхности, поперечная подача осуществляется перемещением либо шлифовального круга, либо детали.
При шлифовании открытых (сквозных) отверстий с прямолинейной образующей применяется относительное прямолинейное перемещение вдоль оси круга — осцилляции Ds1. Для закрытых и профильных поверхностей шлифование является методом врезания (без движения Ds2).
Качество обрабатываемых деталей определяется опорами шпинделя изделия и шлифовального круга.
Круглошлифовальные станки
Круглошлифовальные станки (КШС) предназначены для обдирочной и чистовой обработки наружных поверхностей. В станках используются шлифовальные и алмазные круги, которые обеспечивают высокую точность размеров и геометрической формы и малую шероховатость поверхностей детали.
В зависимости от основных перемещений заготовки относительно круга различают шлифование: осциллирующее (проходное), врезное и комбинированное. При осциллирующем шлифовании круг изнашивается более равномерно и не оказывает заметного влияния на прямолинейность образующей.
Достигается наилучший параметр шероховатости, минимальное тепловыделение. При врезном шлифовании изнашивание круга непосредственно влияет на форму образующей. Врезное шлифование применяют для обработки поверхностей, ограниченных буртами, ступенчатых и фасонных форм, также при необходимости одновременно шлифовать шейку и торец. При комбинированном шлифовании цилиндрическая часть шлифуется осциллирующим методом, а торцовая поверхность – врезным.
Метод шлифования, способ базирования и назначение станка определяют его компоновку. Основные компоновочные схемы приведены на рис. 4.35, на котором дуговыми стрелками отмечены узлы, которыми проводится регулировка и настройка углового положения, прямолинейными отрезками – линейного положения детали относительно круга.
Компоновки станков, в которых относительное перемещение вдоль оси заготовки и подача осуществляется кругом, применяются достаточно редко для обработки заготовок большого диаметра и массы.
Станок может дополнительно комплектоваться для внутреннего шлифования.
Общие сведения о шлифовальных станках
Шлифовальные станки (ШС) работают абразивным инструментом. В парке МРС они составляют до 20%, а в массовом производстве доля ШС достигает 60%.С помощью ШС выполняются высокопроизводительные операции по обдирке отливок, отрезке, шлифованию из целого прутка высоколегированного материала, спиральных и шпоночных канавок, специальных и сложных профилей и т.д.
Кинематический процесс шлифования на всех типах ШС осуществляется путем вращения шлифовального круга и вращения или перемещения обрабатываемой заготовки относительно рабочей поверхности круга (периферии или торца). Относительное перемещение заготовки проводиться по прямолинейной или дуговой траектории.Основные кинематические цепи станков:
- — вращение шлифовального круга от индивидуального привода,
- — продольное перемещение стола от гидравлики,
- — вращение обрабатываемой заготовки или стола от индивидуального привода,
- — поперечная подача шлифовального круга или заготовки – электромеханическая или гидравлическая,
- — подача круга на глубину – электромеханическая или гидравлическая,
- — правка круга – ручная, гидравлическая, электромеханическая.
Плоскошлифовальные станки
Различают две основные группы плоскошлифовальных станков (ПШС): шлифование периферией круга (станки с горизонтальным расположением шпинделя) и шлифование торцом круга (станки с вертикальным расположением шпинделя).
По степени автоматизации эти станки подразделяются на универсальные, полуавтоматические и автоматические.
Метод шлифования периферией круга обеспечивает высокую точность обработки, но малопроизводителен. Метод шлифования торцом круга высокопроизводителен вследствие большой дуги контакта круга с деталью. Однако благодаря большим нагрузкам в зоне резания происходит нагрев детали, снижающей точность обработки.
Привод шпинделя для шлифовального станка?
Вопрос по скорости на новый AC мотор…
Сейчас у нас DC мотор на 1700 rpm/min и операторы реально используют максимальную скорость 1700rpm, новый мотор из стандартной линейки моторов Siemens 1LE… есть скорость 3000 () или 1500 (1475).
Какой лучше взять на 1500 или 3000?
На 1500 будет работать медленне чем существующий, на 3000 rpm нужно понижать частоту, чтобы скорость упала до 1700 rpm (а это потеря момента, хуже охлаждение, нужно будет брать с принудительной вентиляцией…
Но главный вопрос…это размеры нового мотора, чтобы его можно было установить на станок,
На фото показан старый DC привод (фланцевое крепление), замерили размеры
Ширина x Высота x Глубина = 350 x 300 x 700 мм.
Посмотрел чертеж стандартного привода 1LE1001-1DB42-2FB4
Он «по идее» может быть установлен, правда на старом DC моторе борно двигателя как-то спрятоно вглубине, а на новой расположено снаружи (сверху)..
Поэтому, наверное надо брать что-то из 1PH8…
1PH8163-1HB02-0GA2
Расчет электропривода шлифовальных станков
Формируемая компетенция:
ПК 1.1. Выполнять наладку, регулировку и проверку электрического и электромеханического оборудования.
Цель работы:
1. Повторить теоретический материал.
2. Освоить методику расчета электропривода шлифовальных станков
Выполнив работу, Вы будете:
уметь:
— определять электроэнергетические параметры электрических машин и аппаратов, электротехнических устройств и систем;
— организовывать и выполнять наладку, регулировку и проверку электрического и электромеханического оборудования;
Материальное обеспечение:
калькулятор, конспект лекций, справочник
Задание:
1. Определить мощность главного привода
2. Вычислить требуемое передаточное число iП
Краткие теоретические сведения:
Шлифовальные станки применяются для чистовой обработки деталей шлифовальными абразивными кpyгaми, снимающими с поверхности детали тонкий слой мeталла. На шлифовальных станках можно обрабатывать плоские, цилиндрические наружные и внутренние поверхности, шлифовать зубья шестерен, затачивать различные инструменты и т. д. Шлифовальные станки получили широкое распространение во всех отраслях промышленности в качестве станков общего и специального назначения.
Станки общеrо назначения делятся на следующие основные типы: а) круглошлифовальные; б) внутришлифовальные; в) плоскоошлифовальные; г) бесцентровые круrло — и внутришлифовальные.
В плоскошлифовальных станках кроме главного движения — вращения кpyгa, различают следующие виды движений:
а) в станках с прямоугольным столом и при обработке деталей периферией кpyгa стол с деталью совершает возвратно-поступательное движение подачи и шлифовальная бабка (или стол) — периодическое перемещение на величину, несколько меньшую ширины кpyгa, после каждого хода стола, а кpyг получает вертикальное перемещение — подачу на глубину резания после очередной обработки всей плоскости шлифования.
б) в станках с круглым столом при обработке деталей торцом кpyгa столу сообщается движение круговой подачи, а кpyгy – вертикальное периодическое перемещение.
В шлифовальных станках различают следующие виды электроприводов: главный привод (вращение шлифовального кpyгa), привод вращения изделия, при вод подачи, вспомогательные приводы и специальные электромеханические устройства.
В шлифовальных станках малых и средних размеров при мощности главного привода до 10 кВт вращение кpyгa обычно осуществляется от односкоростных асинхронных короткозамкнутых двигателей. На внутришлифовальных станках обработка ведется кругами небольших размеров, поэтому в них применяют ускоряющие передачи от двигателя к шпинделю или используют специальные высокоскоростные асинхронные двигатели, встраиваемые в корпус шлифовальной бабки.
Для вспомогательных приводов шлифовальных станков (приводы насосов смазки и охлаждения, насосов гидропривода, быстрого перемещения шлифовальной бабки и др.) также применяются асинхронные короткозамкнутые двигатели.
Порядок выполнения работы:
1. Определить мощность главного привода шлифовального станка в соответствии с заданным вариантом по таблице 88.
2. Вычислить требуемое передаточное число iП
Ход работы:
Алгоритм расчета
Схемы движений в шлифовальных станках показаны на рисунке 62.
Мощность шлифования (выбрать нужную формулу, исходя из заданных значений):
— при шлифовании торцом круга РZТ, кВт
— при шлифовании периферией круга РZП, кВт
где СР – мощностной коэффициент обработки материала, отн. ед. принимается по таблице 86, СР = ____;
ХР, YР, rР , qР , zР – показатели степени принимаются по таблице 86, ХP = ___; YP = ___; rP = ___; qP = ___;
t — глубина шлифования, принимается по таблице 87, t = ___ мм;
VИ — скорость изделия окружная –при круглом шлифовании или линейная – при плоском шлифовании, VИ = vП принимается из таблицы 87, VИ = ___ м/мин;
S1 – подача в направлении оси шлифовального круга принимается по таблице 87;
Таблица 86 – Мощностные коэффициенты и показатели степени при шлифовании
Таблица 87 – Режимы работы при шлифовании
Рисунок 62 — Схемы движений в шлифовальных станках
Расчетная мощность на валу главного привода РДР, кВт
где ηСТ – КПД станка при номинальной нагрузке, отн.ед., ηСТ =0,75…0,85
Согласно условия РНОМ ≥ РДР выбирается асинхронный двигатель типа _______________
РНОМ = ____ кВт
n1 = ____ об/мин
КПД = ____ %
UНОМ = 380 В
SНОМ = ___%
cosφ = _____
МП/МНОМ = __
ММАХ/МНОМ = ___
ММИН/МНОМ = ___
JД = ___ кг м2
Требуемое передаточное число iП
где nНОМ – номинальная частота вращения вала двигателя, об/мин
где n1 – синхронная частота вращения выбранного двигателя, об/мин
Форма представления результата:
Работа в тетради. Ответы на контрольные вопросы:
1.Укажите назначение шлифовальных станков
2. Перечислите типы шлифовальных станков
3. Укажите типы приводов шлифовальных станков
Таблица 88 – Исходные данные
Продолжение таблицы 88
§
Формируемая компетенция:
ПК 1.1. Выполнять наладку, регулировку и проверку электрического и электромеханического оборудования.
Цель работы:
1. Повторить теоретический материал.
2. Освоить методику расчета электропривода пресса
Выполнив работу, Вы будете:
уметь:
— определять электроэнергетические параметры электрических машин и аппаратов, электротехнических устройств и систем;
— организовывать и выполнять наладку, регулировку и проверку электрического и электромеханического оборудования;
Материальное обеспечение:
калькулятор, конспект лекций, справочник
Задание:
1. Рассчитать и выбрать ЭП пресса
2. Построить нагрузочную диаграмму пресса
3. Проверить выбранный двигатель на перегрузочную способность
4. Проверить выбранный двигатель на динамическую устойчивость
Краткие теоретические сведения:
Основной недостаток обработки металлов резанием состоит в том; что значительное количество металла уходит в стружку. При обработке металлов давлением (ковка, rорячая и холодная штамповка, прессование, прокатка, волочение, гибка) снижаются отходы металла, улучшаются механические свойства обрабатываемых деталей, повышается производительность. Обработка металлов и материалов давлением производится как в горячем, так и в холодном состоянии.
Все кузнечно-прессовые машины разделяются на несколько основных групп: молоты, прессы, кривошипные машины, кузнечно-штамповочные автоматы для горячей и холодной высадки.
Кузнечные молоты предназначены для деформации металла ударами падающих частей. На молотах выполняются все технологические операции свободной ковки (осадка, вытяжка, прошивка, рубка и т. д.), а также горячей штамповки. Наибольшее распространение получили механические молоты с электрическим приводом, применяемые главным образом в массовом производстве, когда требуется изготовление большого количества мелких несложных деталей.
В механических молотах ударное действие осуществляется с помощью фрикционного или кривошипного механизма, приводимого в движение электродвигателем. Соответственно различают два вида механических молотов: фрикционные и кривошипные.
Отличие прессов от молотов заключается в том, что деформация металла на прессах производится постепенным давлением, а не ударом, поэтому не требуется больших и сложных фундаментов, исключаются сотрясения грунта и зданий. На прессах выполняются операции свободной ковки, горячей и холодной штамповки.
Прессы разделяют на два основных вида: гидравлические, в которых используется в качестве рабочей жидкости вода под давлением до 20-30 МПа, а в тяжелых прессах — до 50-60 МПа, и механические с электроприводом.
В механических прессах движение от двигателя к nолзуну передается кривошипно-шатунным механизмом, эксцентриками, фрикционной или реечной передачей и т. п.
Кузнечные молоты и прессовые машины работают в режиме резкопеременой ударной нагрузки, когда периоды пика момента чередуются с холостым ходом. Это обстоятельство является определяющим фактором для выбора мощности двигателя и типа электропривода. .
Главные электроприводы кузнечно-прессовых машин можно разделить на две группы: электроприводы механических кузнечно-прессовых машин, имеющих маховики (кривошипные прессы, ковочные машины и др.), и электроприводы механических кузнечно-прессовых мaшин без маховиков (реечные прессы, правильные и отрезные машины и др.).
В зависимости от характера обработки, а также материала, величины, формы и температуры заготовки приходится изменять скорость деформации. Для проведения наладочных работ необходимо перемещать рабочий оргaн вхолостую с малой скоростью. Все это может быть обеспечено изменением скорости главного привода кузнечно-прессовой машины. В настоящее время в приводах таких машин применяются все существующие виды механического и электрического регулирования скорости в диапазоне до 4: 1, включая коробки скоростей, мexaнические вариаторы, асинхронные двигатели с переключением полюсов и бесступенчатое регулирование посредством изменения угловой скорости двигателей постояннoго тока.
Основным типом электропривода для большинства кузнечно-прессовых машин является привод от асинхронных двигателей с короткозамкнутым и фазным ротором, преимущественно в закрытом обдуваемом исполнении. В настоящее время для кузнечно-прессовых машин разрабатываются и внедряются различные приводы переменного тока с плавным регулированием скорости. К ним относятся приводы от трехфазных асинхронных двигателей с частотным и импульсным управлением т.е. с регулированием угловой скорости двигателей изменением частоты питающего двигатель тока или изменением подводимого к двигателю напряжения.
Другим видом плавно регулируемого электропривода переменного тока для кузнечнопрессовых машин является привод с асинхронной электромагнитной муфтой скольжения (ЭМС) в комплекте с нерегулируемым двигателем переменного тoкa.
Электродвигатели кузнечно-прессовых машин работают в продолжительном, повторно-кратковременном и кратковременном режимах.
Порядок выполнения работы:
1. Рассчитать и выбрать ЭП пресса в соответствии с заданным вариантом по таблице 89.
2.Построить нагрузочную диаграмму пресса
3.Проверить выбранный двигатель на перегрузочную способность
4.Проверить выбранный двигатель на динамическую устойчивость
Ход работы:
Алгоритм расчета
Максимальный момент на валу двигателя при пиковой нагрузке М1, Нм
Расчетный момент удара МР, Нм
где t0 – время холостого хода, с
где tЦ – время цикла, с
Расчетная мощность удара РР, кВт
Мощность электропривода РДР, кВт
где ПВК – каталожная продолжительность включения двигателя, ПВК = 100 %;
КЗ – коэффициент загрузки двигателя, КЗ =1,1…1,3;
ПВР – продолжительность включения двигателя при ударе, %
По каталогу выбирается асинхронный двигатель повышенного скольжения из условия: 
Тип двигателя __________________
РНОМ = ____ кВт
UНОМ = 380 В
nНОМ = ____ об/мин
SНОМ = ____%
ηНОМ = ___
cosφ = ___
МНОМ = ____ Нм
МП/МНОМ = ____
ММАХ/МНОМ = ____
IНОМ = ___ А
IП/IНОМ = ___
JД = ______ кг м2
Проверка выбранного двигателя на перегрузочную способность
Проверка осуществляется, исходя из условия:
Нагрузочная диаграмма пресса показана на рисунке 63.
Рисунок 63 — Нагрузочная диаграмма пресса
Проверка выбранного двигателя на динамическую устойчивость
Условие динамической устойчивости:
где JΣ – суммарный момент инерции пресса, кг м2
где n0 – синхронная скорость выбранного двигателя, об/мин
τК – относительное критическое время, отн.ед. определяется по рисунку 64 в зависимости от μ0 и μ – коэффициенты относительных нагрузок при холостом ходе и пиковой нагрузке механизма, отн.ед.
где ММАХ – критический момент выбранного двигателя, Нм
Рисунок 64 — Зависимости для пресса τК = f (μ0, μ)
Так как 
Форма представления результата:
Работа в тетради. Ответы на контрольные вопросы:
1.Укажите назначение прессов и молотов
2. Перечислите типы прессов
3. Перечислите типы молотов
4. Укажите типы приводов прессов и молотов
Таблица 89 – Исходные данные для расчета
Информационное обеспечение
1 Фотиев М.М. Электрооборудование предприятий черной металлургии [Текст]: учеб. для проф. образ. /М.М. Фотиев. – М.: Металлургия, 1980. — 312с.: ил., табл. (Среднее проф. образование)
2 Рапутов Б.М. Электрооборудование кранов металлургических предприятий [Текст]: учеб. для проф. образ. / Б.М. Рапутов. – М.: Металлургия, 1990., — 272с.: ил., табл. (Среднее проф. образование)
3 Варварин В.К. Выбор и наладка электрооборудования: Справочное пособие [Текст]: – 2-е изд., /В.К.Варварин. — М.: ФОРУМ, 2022. – 240с.: ил., табл.
4 Шеховцов В.П. Электрическое и электромеханическое оборудование – [Текст]: 2-е изд., /В.П.Шеховцов. — М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2009. – 407с.: ил., табл.
5 Шеховцов В.П. Справочное пособие по электрооборудованию и электроснабжению [Текст]: /В.П.Шеховцов. — М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2009. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2009. – 136с.: ил., табл.
6 Москаленко В.В. Системы автоматизированного управления электропривода [Текст]: Учебник / В.В. Москаленко. – М.: ФОРУМ, 2022. – 208с.: ил., табл.
7 Шеховцов В.П. Расчет и проектирование ОУ и электроустановок промышленных механизмов [Текст]: учеб. пособие / В.П.Шеховцов. – М.: ФОРУМ, 2022. –352с.: ил., табл.
8 Шеховцов В.П. Аппараты защиты в электрических сетях низкого напряжения [Текст]: учеб. пособие /В.П.Шеховцов – М.: ФОРУМ, 2022. – 160с.: ил., табл.
Станки бесцентрового шлифования
Использование при обработке в качестве базовой шлифуемую поверхность позволяет резко увеличить жесткость системы инструмент-деталь и повысить производительность и точность обработки. Для ряда деталей это единственный способ обеспечения требуемой точности.
Бесцентровое шлифование используется как черновой способ обработки валов и прутков, так и в качестве отделочной операции для прецизионных деталей из различных материалов с точностями менее 1 мкм в диапазоне диаметров 0,5-320 мм и более и длиной до нескольких метров. В практике встречается несколько схем обработки деталей методом бесцентрового шлифования.
Для примера на рис. 4.37 показаны две схемы шлифования для наружной и внутренней обработки деталей.
При наружном шлифовании заготовка 2 размещается между шлифовальным кругом 1 и ведущим кругом 3, опираясь на поддерживающий нож 4.
Круги вращаются в одном направлении: 
Скорость резания:
Загрузка...