ВВЕДЕНИЕ, ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СТАНКА И РЕЖИМОВ ЕГО РАБОТЫ, Технологические и конструктивные особенности станка, Требования к электроприводу — Электропривод ведущего круга круглошлифовального станка

Введение

Электрическим приводом называется электромеханическое устройство, предназначенное для приведения в движение рабочих органов машин и управления их технологическими процессами, состоящее из передаточного устройства, электродвигательного устройства, преобразовательного устройства и управляющего устройства.

Современный этап развития промышленных приводов характеризуется значительным расширением области применения регулируемых электроприводов переменного тока. Это касается большинства тех отраслей промышленности, в которых ранее использовались электроприводы постоянного тока с двигателями независимого возбуждения, обладающие наилучшими регулировочными свойствами (например, металлообрабатывающая промышленность, бумагоделательная промышленность и др.), а также отраслей, где технологические параметры средствами электропривода не регулировались (например, насосные станции и воздуходувки).

Сегодня наиболее распространенный тип электропривода с двигателем переменного тока включает в себя преобразователь частоты со звеном постоянного тока и инвертор с широтно-импульсной модуляцией. В преобразователь встроена система управления привода с микропроцессорным управлением и внешним интерфейсом, обеспечивающим пользователю максимум возможностей для использования привода в самых различных отраслях промышленности.

В преобразователях со звеном постоянного тока переменное выходное напряжение формируется автономным инвертором из напряжения постоянного тока. Поскольку обычно в качестве источника питания используется сеть переменного тока, то в состав преобразователя частоты входит управляемый или неуправляемый выпрямитель.

Такие преобразователи принципиально не имеют ограничения на максимальное значение выходной частоты. Преобразователи частоты со звеном постоянного тока подразделяются на преобразователи с автономным инвертором тока и автономным инвертором напряжения.

Индивидуальный автоматизированный электропривод в настоящее время получил широкое применение во всех сферах жизни и деятельности общества — от сферы промышленного производства до сферы быта. Благодаря этому совершенствование технических показателей электроприводов во всех областях применения является основой технического прогресса.

Целью курсового проекта является разработка электропривода ведущего круга круглошлифовального станка, отвечающего современным требованиям.

Технологические и конструктивные особенности станка

Назначение и технические данные

Станок круглошлифовальный бесцентровой предназначен для шлифования, гладких, ступенчатых, конических, а также фасонных поверхностей деталей типа тел вращения методом врезного и сквозного шлифования в диапазоне диаметров от 3 до 80мм при обработке на проход и от 4 до 80мм — при обработке врезанием.

Шлифуются детали из чугуна, стали, цветных металлов и их сплавов до и после термической обработки, изделия из различных неметаллических материалов (текстолит и др.).

Станок имеет следующие технические характеристики:

— диаметр обрабатываемой заготовки:

наибольший — 125мм;

наименьший при обработке на проход — 3мм;

наименьший при обработке врезанием — 4мм;

— наибольшая длина обрабатываемой заготовки:

при обработке на проход без специальных приспособлений до 125мм;

при обработке на проход с применением специального приспособления до 1000мм;

при обработке врезанием с номинальной высотой кругов — 155мм;

при обработке врезанием с наибольшей высотой кругов — 245мм;

— диаметр шлифовального круга:

наибольший — 500мм;

наименьший — 390мм;

— диаметр ведущего круга:

наибольший — 350мм;

наименьший — 295мм;

— пределы частот вращения шлифовального круга:

наибольшая — 2293 об/мин;

наименьшая — 1335 об/мин;

— пределы частот вращения ведущего круга:

при работе — 20?150 об/мин (бесступенчатое регулирование);

при правке — 180 об/мин;

— количество управляемых осей координат: 2;

— габариты и масса:

ширина- 2335мм;

длина-3570мм;

высота — 2120мм;

— масса станка с приставным оборудованием, приспособлениями и принадлежностями, входящих в комплект станка — 6800кг:

— род тока питающей сети:

переменный, трёхфазный, частотой — 50±2% Гц;

напряжение — 380±10% В:

— количество электродвигателей: 11.

Описание конструкции станка

Внешний вид станка изображён на рис. 1, где 1 — станина; 2 — гидроаппаратура; 3 — пульт управления врезного полуавтомата и устройство правки; 4 — амперметр; 5 — вольтметр; 6 — лимб подачи алмаза и механизма правки круга; 7 — пульт управления, включающий реле времени, пуск цикла и общий стоп;

Основанием для главных узлов станка является станина, отлитая из серого чугуна. Станина имеет направляющие, шлифовальную бабку и плоскость для установки поворотной части с ведущей бабкой.

Станина крепится на фундаменте посредством регулируемых опор, обеспечивающих точную установку станка на фундаменте.

Бабка шлифовальная установлена на направляющих качения станины и имеет возможность рабочего перемещения в направлении, перпендикулярном оси шлифовального круга.

Рис. 1 — Внешний вид круглошлифовального станка

В корпус бабки на радиальных и осевых гидростатических подшипниках смонтирован шпиндель, на котором установлена планшайба вместе с абразивным шлифовальным кругом. Привод шлифовального круга осуществляется посредством полуклиновой одноступенчатой передачи от электродвигателя переменного тока, установленного на приставном узле.

Ведущая бабка имеет возможность наладочного перемещения в направлении, перпендикулярном оси шлифовального круга. Кроме того, бабка имеет возможность поворота в горизонтальной плоскости вместе с суппортом и опорным ножом. Бабка ведущая поворотная установлена на неповоротной части бабки ведущей и имеет возможность поворота вокруг горизонтальной оси на угол, необходимый для осуществления подачи заготовки при шлифовании на проход и поджима к упору при врезном шлифовании.

В корпусе бабки на гидростатических подшипниках смонтирован шпиндель, на котором установлен ведущий круг. Механизм подачи, предназначен для осуществления рабочего (врезного), наладочного и установочного перемещения шлифовальной бабки.

Механизм правки ведущего круга установлен на бабке ведущей и осуществляет подачу алмаза для правки ведущего круга.

Механизм автоматической правки предназначен для шлифовального круга в режиме наладки.

Механизм балансировки установлен на планшайбе шлифовального круга, предназначен для уменьшения радиального биения шлифовального круга.

Механизм подачи сопла установлен на кожухе шлифовального круга и обеспечивает поддержания постоянного зазора между шлифовальным кругом и соплом охлаждения. Кожух шлифовального круга надёжно предохраняет рабочего в случае разрыва шлифовального круга. Привод ведущего круга осуществляется двигателем постоянного тока и установлен на поворотной части ведущей бабки.

Электрооборудование размещено в отдельном электрошкафу, а электропульт расположен с левого торца станка.

Станция смазки расположена на подставке электрошкафа. Агрегат охлаждения расположен с правого торца станка. Гидростанция и измерительное устройство выполнены приставными сборочными единицами.

Описание технологии работы станка

Процессы резания и формообразования заготовок на бесцентрово-шлифовальных станках осуществляется шлифовальным кругом, вращающимся с заданной скоростью. При этом заготовку не закрепляют в центрах или патроне, а базируют на обрабатываемой или окончательно обрабатываемой поверхности.

Главное движение — вращение шлифовального круга, круговая подача — вращение обрабатываемой заготовки, продольная подача — прямолинейное возвратно-поступательное движение стола с заготовкой, поперечная подача — периодическое радиальное перемещение шлифовальной бабки за один ход стола; вспомогательные движения — ручное продольное перемещение стола, ручное поперечное перемещение шлифовальной бабки, ручное перемещение пиноли задней бабки, а также установочные перемещения рабочих органов станка с помощью гидропривода.

Заготовка получает вращение от ведущего круга, скорость которого в 6?100 раз меньше окружной скорости шлифовального круга. Разностью скоростей вращения заготовки и шлифовального круга и обеспечивает процесс шлифования. Упрощенная схема процесса бесцентрового шлифования приведена на рис. 2, где: 1 — шлифовальный круг, 2 — ведущий круг, 3 — деталь, 4 -шлифовальная бабка, 5 — ведущая бабка, 6 — опорный нож.

Рис. 2 — Упрощенная схема процесса бесцентрового шлифования

Станок может работать в следующих режимах:

— шлифование на проход (сквозное шлифование);

— шлифование врезанием;

— правка шлифовального и ведущего кругов.

Методом на проход обрабатываются гладкие цилиндрические заготовки. Упрощённая схема данного способа обработки приведена на рис. 3, где: 1 — шлифовальный круг, 2 — ведущий круг, 3 — деталь, 4 — опорный нож.

Рис. 3 — Упрощённая схема шлифования методом на проход

Шлифование методом на проход выполняется при продольном перемещении заготовки. За счёт поворота ведущего круга, либо наклонна опорного ножа на определённый угол по отношению к шлифовальному кругу, производится продольная подача заготовки. Скорость заготовки V3 , определяется окружной скоростью ведущего круга и углом его поворота, либо наклона ножа.

Шлифовальный и ведущий круги находятся на постоянном расстоянии друг от друга. При прохождении заготовки между кругами с неё ошлифовывается слой металла, определяемый припуском на обработку. При этом поперечную подачу одного из кругов осуществляют только для компенсации износа кругов и настройки на требуемый диаметр обработки.

Методом врезного шлифования обрабатывают короткие цилиндрические заготовки или ступенчатые валы. При этом после установки заготовки осуществляется подача шлифовальной бабки со шлифовальным кругом на величину, определяемую припуском на обработку. В начале процесса шлифования большая часть припуска удаляется при повышенной радиальной подаче, затем подача снижается и в конце обработки заготовка в течение нескольких её оборотов шлифуется без подачи на глубину. После окончания обработки шлифовальная бабка отводится в исходное положение, и в зону обработки подают новую заготовку.

Форма поверхностей заготовок может быть цилиндрической, конической и фасонной. Шлифовальному и ведущему кругам соответствующая форма рабочей поверхности придаётся правкой. Правку следует рассматривать, как самостоятельный процесс обработки, где обрабатывающим инструментом является алмаз или его заменитель, а обрабатываемым — абразивный круг.

В процессе правки:

— восстанавливается режущая способность круга (очистка поверхности от прилипших частиц металла, остатков абразивов);

— восстанавливается первоначальная форма круга;

— придаётся рабочей зоне (кругу) определённая форма, обеспечивающая высокое качество обрабатываемых деталей и получение максимальной производительности.

Подача алмаза при правке осуществляется механизмами правки.

Требования к электроприводу

Требования к электроприводам и системам управления станками определяются технологией обработки, конструктивными возможностями станка и шлифовального инструмента.

Основными технологическими требованиями являются обеспечение: самого широкого круга технологических режимов обработки с использованием современного шлифовального инструмента; максимальной производительности; наибольшей точности обработки; высокой чистоты обрабатываемой поверхности; высокой степени повторяемости размеров деталей в обрабатываемой партии (стабильности).

Удовлетворение всем этим и другим требованиям зависит от характеристик станка и шлифовального инструмента, мощности главного привода и электромеханических свойств приводов подач и систем управления.

При всем многообразии станков требования, предъявляемые к приводам станков, определяются главным образом не тем, к какой группе относится станок, а для какого движения предназначен привод: главного, подачи или вспомогательного. Именно это определяет мощность, способ и диапазон регулирования скорости, необходимую плавность регулирования, требования к жесткости и стабильности характеристик, требования к динамике.

Исходя из технологии работы и технических данных станка, можно сформулировать основные требования к электроприводу вращения изделия:

1. Электропривод должен быть нереверсивным;

2. Диапазон регулирования скорости вращения D = 9=180/20;

3. Статический перепад скорости при изменении момента от 0 до Мн должен быть не более дзад ? 10 %;

4. Время переходного процесса при возмущающем воздействии tп.п. ? 0.5с;

5. Перерегулирование при возмущающем воздействии не должно превышать у = 15%;

6. Должно быть обеспечено эффективное торможение системы электропривода;

7. Привод должен быть надёжным и безопасным, должны быть предусмотрены необходимые защиты и блокировки.