Отчет по практике в СПбГУПТД

Задачей этого работы является реконструкция горизонтально-фрезерного. За базу выбран фрезерный станок модели 6Н82. Для повышения жесткости предусматривается изменение несущей системы станка. Так же предусматривается изменение обрабатывающих характеристик. В совокупности эти изменения должны повысить производительность и качество обработки изделий данной моделью металлообрабатывающего станка.

2. Модернизация станка модели 6Н82

2.1 Обоснование реконструкции станка

В настоящее время в российской промышленности имеется большой парк морально и физически устаревших станков. Возраст этих станков достигает 30-40 лет, поэтому их конструкционные решения не отвечают современным требованиям, предъявляемым к станкам. Кроме того, высокий износ узлов и потеря точностных параметров вызывают проблемы с их эксплуатацией. Всё это требует обновления станочного оборудования, но большинство предприятий в современной экономической обстановке не имеют для этого достаточных средств. Поэтому в данных условиях экономически целесообразно производить модернизацию имеющегося оборудования, в результате чего потребитель получает современный станок, в конструкции которого воплощён наш многолетний опыт производства станков, соответствующий всем требованиям к точности (для данного станка), оснащённый современными комплектующими и системами управления. При этом заказчик, сдав станок на модернизацию, может не ждать когда пройдёт весь производственный цикл модернизации станка, а получить модернизированный станок данной модели (или станок другой модели) из имеющегося на заводе задела по станкам. При этом из цены приобретенного станка вычитается оценочная стоимость сданного станка.

Основными составляющими модернизации вертикально — фрезерных станков c ручным управлением в общем случае являются:

• установка электронной отсчётно-измерительной системы, включающей в себя фотоэлектрические преобразователи линейных перемещений типа ЛИР и устройство цифровой индикации взамен оптических отсчётных устройств;
• использование программируемого контроллера для построения схемы электроавтоматики станка взамен релейной схемы управления;
• шариковые винтовые пары и регулируемые высокомоментные электродвигатели постоянного тока в приводах перемещений стола и салазок взамен зубчато-реечных передач, простых регулируемых электродвигателей постоянного тока и червячных редукторов;
• установка пневмозажимов стола и салазок вместо электромеханических зажимов;
• механизация перемещения шпиндельной коробки;
• применение конструкции привода перемещения гильзы с регулируемым двигателем постоянного тока.

2.2 Основные технические данные фрезерного станка 6Н82

Станок консольного типа предназначен для различных универсальных работ. Универсально-фрезерным станок называется потому, что стол может быть повернут относительно вертикальной оси.

Техническая характеристика и жесткость станка позволяют полностью использовать инструменты для скоростного фрезерования.

Основные технические характеристики фрезерного станка представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 — Технические характеристики 6Н82

2.3 Расчет механических характеристик главного привода

Перед тем как выбрать преобразователь частоты, произведём расчёт характеристик при частотном регулировании.

По заданной мощности выбираем электродвигатель.

Таблица 2.2 — Технические данные асинхронного двигателя

Таблица 2.3 — Параметры схемы замещения двигателя

Произведем расчет искусственных характеристик, полученных путем регулировки частоты питающего напряжения, а именно для частот 25, 50, 75, 100 Гц. фрезерный станок привод преобразователь

При расчете будем использовать следующие формулы.

Для перевода всех значений таблицы 4 в Омы, каждое значение следует умножить на номинальное сопротивление обмотки статора, которое находится:

Номинальный ток статора:

Индуктивное сопротивление двигателя в режиме короткого замыкания:

Дополнительные расчетные параметры:

Коэффициент, учитывающий потери:

Критическое скольжение:

Относительное напряжение статора:

Критический момент:

Текущий момент:

Используя таблицы 3 и 4, а также формулы (1)…(10) произведем расчет механических характеристик для частот 25, 50, 75, 100 Гц. Результаты сведем в таблицу 2.4. Графики механических характеристик изображены на рисунке 2.1.

Таблица 2.4 — Расчетные данные механических характеристик электродвигателя

Рисунок 2.1 — Механические характеристики электродвигателя

Также по данным таблицы 6 построим кривую допустимых нагрузок на валу шпинделя. Кривая изображена на рисунке 3.

Таблица 2.5 — Расчётные данные допустимых нагрузок на валу шпинделя

Рисунок 2.2 — Кривая допустимых нагрузок на валу шпинделя

2.4 Модернизация вертикально-фрезерного станка 6Н82

Принципиально системы преобразователь-двигатель способны обеспечивать диапазоны регулирования выходной скорости (в нашем случае шпинделя станка) значительно превышающих требуемые в станке: это и тиристорный преобразователь-двигатель постоянного тока независимого возбуждения с замкнутой по скорости системой (система ТП-АД), и система преобразователь частоты-двигатель с короткозамкнутым ротором (система ПЧ-АД). Преимуществом последней системы является малая стоимость двигателя, сокращение затрат на обслуживание привода станка, меньшие вес, габариты и момент инерции двигателя, что обеспечивает снижение потерь в переходных режимах (пуск, регулирование скорости, торможение). Но полостью без редукторный вариант системы ПЧ-АД в станке потребует от двигателя значительных моментов при обработке изделий на пониженных скоростях (черновая обработка), а приведёт к значительному завышению двигателя по мощности, а следовательно по его стоимости и габаритам.

Рациональнее всего, будет использовать двигатель по мощности, рекомендуемый в станке, а для сокращения кинематической схемы (и соответственно потерь в передачах) использовать наиболее перспективные системы обеспечивающие при высоком КПД регулирование скорости.

Как известно, регулирование скорости вращения асинхронных двигателей можно осуществлять в двух зонах. В первой зоне от нулевой частоты до номинальной регулирование осуществляется с пропорциональным изменением напряжения, допустимый момент на валу двигателя при этом остаётся постоянным. Согласование по моменту с нагрузкой создаваемой станком при наименьшей скорости приведёт к завышению по мощности двигателя, а согласование при наибольшей скорости приведёт к перегрузке двигателя и быстрому его выходу из строя.

Поэтому основной режим работы асинхронных двигателей в станках с вращательным движением — это во второй зоне, когда частота питающего двигатель напряжения превышает номинальную, а напряжение питания постоянно (в этом режиме двигатель работает с постоянной мощностью, а длительно допустимый момент изменяется обратно пропорционально угловой скорости двигателя, что соответствует нагрузочной характеристике станков с вращательным главным движением (токарные, сверлильные, фрезерные и т.д.). Поэтому при использовании системы ПЧ-АД в главном приводе станка, желательно максимально сократить количество механических передач, однако полное их устранение не возможно.

2.5 Выбор преобразователя частоты

Различные ПЧ, которые нашли применение в частотных асинхронных электроприводах, можно разделить на две группы, отличающиеся используемыми техническими средствами и структурой.

Первую группу составляют так называемые электромашинные вращающиеся ПЧ, в которых для получения переменной частоты используются обычные или специальные электрические машины. Ко второй группе относятся статические ПЧ, которые получили наибольшее распространение. Статические ПЧ используют элементы, не имеющие механических частей, такие как полупроводниковые приборы, реакторы, конденсаторы и др.

Рисунок 2.3 — Принципиальная схема электромашинного преобразователя частоты с промежуточным звеном постоянного тока с использованием синхронного генератора

С учетом потерь энергии в машинах преобразователя частоты его установленная мощность будет превышать четырехкратное значение установленной мощности нагрузки, что является недостатком электромашинного преобразователя частоты. Другими его недостатками являются низкий КПД, определяемый произведением КПД отдельных машин, наличие четырех машин (двух двигателей и двух генераторов). С уменьшением нагрузки и при регулировании угловой скорости двигателей МЗ — М5 вниз от основной КПД становится еще меньше.