Модернизация электромеханической части вертикально-фрезерного станка

№83-1,

технические науки

В рамках данной работы предполагается рассмотреть основные способы контроля состояния металлорежущего инструмента, применяемые в современной промышленности, оценить их точность и надежность, подобрать привод главного движения вертикально – фрезерного станка и произвести его расчет.

Похожие материалы

Введение

При создании любой современной производственной системы в первую очередь следует учитывать, что для ее нормального функционирования необходимо использовать специальные средства диагностики. Наиболее приемлемым является автоматический контроль состояния основных процессов в узлах станка. При этом повышенное внимание следует обращать на металлорежущий инструмент, несвоевременное обнаружение неправильной работы которого может привести к тяжелым последствиям — от появления брака до создания аварийной ситуации. В работе [1] отмечается, что важным резервом повышения производительности универсальных станков является решение задач по устранению потерь времени при переходе от производства одного вида продукции к другому за максимально короткое время.

При этом внимание будет уделено, главным образом, прямым измерениям, являющимся наиболее удобными и точными из-за отсутствия неизбежно возникающих в этом случае математических и иных погрешностей. Если говорить о надежности металлорежущего инструмента в более широком смысле, то, необходимо отметить, что она может быть подразделена на безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость. Однако применительно к режущим кромкам инструмента мы, главным образом можем говорить о долговечности и сохраняемости, которые и проверяются на тестовом и функциональном контроле. Конечной целью такой диагностики является установление необходимости коррекции инструмента, определяющаяся либо при изготовлении или ремонте инструмента (тестовый контроль) или при проводимых через определенные интервалы времени проверках по мере эксплуатации инструмента (функциональный контроль).[2]

Главной целью является модернизация электромеханической части станка.

Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:

  • Подобрать привод главного движения;
  • Произвести расчет данного двигателя.

Основная часть

Модернизация универсального вертикально-фрезерного станка, например, модели 65А60Ф1, будет включать в себя подбор и оснащение привода главного движения преобразователем частоты питающего переменного тока, имеющего возможность плавно бесступенчато регулировать число оборотов и построения для него информационно-управляющей системы. Такая система в диалоговом режиме с оператором (станочником) возьмёт на себя ряд функций, которые связаны с назначением и оперативной коррекцией режимов резания, т.е. функций управления качеством и стабильностью процесса металлообработки в зависимости от изменяющихся условий производства, что ведет за собой значительную технико-экономическую выгоду.

Прежде всего, это касается проблемы выбора точного расчётного значения допустимой скорости фрезерования, которая призвана обеспечить задаваемое время надёжной работы (стойкость) фрезы, качество обработанной поверхности, расчётную производительность при назначенных на этапе проектирования параметрах технологического процесса и геометрии инструмента.[3]

Линейное напряжение составляет 380В.

Синхронная частота вращения поля статора составляет:

n_{0}= \frac{120\ast f}{2\ast p}=\frac{120\ast 5}{2\ast 3}=1000 об/мин (1)

Номинальная частота вращения ротора:

n_{2nom}=n_{0}\ast \left ( 1-S_{nom} \right )=1000\ast \left ( 1-0.018 \right )=982 об/мин (2)

Критическое скольжение рассчитаем по формуле:

S_{kp}=S_{nom}\ast \left ( \lambda _{M} +\sqrt{\lambda _{M}^{2}}-1\right )=0.018\ast \left ( 2.9+\left ( \sqrt{2.9^{2}}-1 \right ) \right )=0.1 (3)

Критическая частота вращения ротора:

n_{kp}=n_{0}\ast \left ( 1-S_{kp} \right )=1000\ast \left ( 1-0.1 \right )=900 об/мин (4)

Номинальная мощность, потребляемая из сети:

P_{1}=\frac{P_{2nom}}{\eta _{nom}}=\frac{20}{0.905}=18.1 кВт (5)

Номинальный ток привода рассчитывается по формуле:

I_{lnom}=\frac{P_{2HHO}}{\sqrt{3}\ast U_{l}\ast cos_{\varphi nom}}=\frac{20000}{\sqrt{3}\ast 380\ast 0.88\ast 0.905}=38.3 А (6)

Найдем пусковой ток привода:

I_{lpusk}=m_{1}\ast I_{lnom}=7\ast 38.3=268.1 А (7)

Номинальный вращательный момент:

M_{nom}=9.54\ast \frac{P_{2HHO}}{n_{0}}=9.55\ast \frac{20000}{982}=1945 Н*м (8)

Максимальный вращательный момент:

M_{max}=\lambda _{M}\ast M_{nom}=2.9\ast 1945=5640.5 Н*м (9)

Момент при пуске:

M_{pusk}=\frac{2\ast M_{max}}{\frac{1}{S_{kp}}+\frac{S_{kp}}{1}}=\frac{2\ast 5640.5}{\frac{1}{0.1}+\frac{0.1}{1}}=1116.9 Н*м (10)

Вычислим кратность пускового момента по формуле:

K_{p}=\frac{M_{pusk}}{M_{nom}}=\frac{1116.9}{1645}=0.5711 (11)

Произведем выбор привода. Выбор производится по номинальной мощности. В данном случае выбираем асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором модели АИР180S2.

Электродвигатель АИР180S2 будем использовать как привод главного движения.

Электродвигатель трехфазный асинхронный с короткозамкнутым ротором, выполненный в закрытом исполнении и предназначенный для продолжительного режима работы от сети переменного тока частотой 50Гц.

Габаритные размеры электродвигателя отображены в таблице 1.

Таблица 1. Габаритные размеры электродвигателя АИР180S2

Тип

l30*

h31*

d24

l1

l10

l31

d1

d10

d20

d22

d25

b10

n

h

l21*

l20*

h10*

h5

b1

АИР 180 S2

700

455

400

110

203

121

48

15

350

19

300

279

4

180

15

5

23

51,5

14

АИР 180 S4

55

59

16

На рисунке 1 изображен общий вид электродвигателя АИР180S2/

Общий вид электродвигателя АИР180S2
Рисунок 1. Общий вид электродвигателя АИР180S2

Выводы

В результате модернизации электромеханической части станка появляется возможность точного регулирования числа оборотов привода главного движения с точностью до одного оборота в минуту, что нельзя было осуществить при наличии ступенчатой коробки скоростей. С помощью предложенной системы управления достигается повышение производительности, а также функциональности, эффективности и автоматизации производства. Применение данной системы обеспечит меньшую трудоемкость наладочных работ из-за автоматического управления и полного исключения работы оператора.

Список литературы

  1. Хоменко, И. В. Обзор: состояние станкостроения в России / И.В. Хоменко, С.П. Ушко // Аналитические материалы «Т.Р.О.С.». - [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://tros-stanko.ru/analitika.ru. - 2012. - C. 1-7.
  2. Быков, С.Ю. Методы уменьшения времени переналадки металлообрабатывающего оборудования / С.Ю. Быков, Ю.М. Быков // Известия ВолгГТУ. Серия "Прогрессивные технологии в машиностроении". Вып. 7 :межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. - Волгоград, 2011. - № 13. - C. 7-9.
  3. Прогрессивные режущие инструменты и режимы резания металлов: справочник / ред. В. И. Баранчиков. - М. : Машиностроение, 1990. – 399 с.