АннотацияЗагиров Ф.Ф. Модернизация электропривода подачи станка 16К20Т1.- Усть-Катав: У-КМТ,ЭМ4-98; 2012,77
В данном дипломном проекте обоснована необходимость замены гидропривода подач на электропривод серии КЕМРОН. Выполнен проверочный расчет двигателя по мощности. Произведен выбор силового согласующего трансформатора и проверка его по запасу напряжения для статического режима работы. Решены вопросы охраны труда, экологии, гражданской обороны. В связи с модернизацией электрооборудования, в экономической части, произведено сравнение базового и проектного вариантов, рассчитаны экономические показатели. Технический уровень машиностроительного оборудования определяется следующими основными показателями: гибкостью, производительностью, точностью, надежностью, удельной металлоемкостью и удельным энергопотреблением. Развитие в машиностроении прогрессивных технических средств, обеспечивающих значительное сокращение вмешательства обслуживающего персонала в процесс функционирования оборудования, требует создания и внедрения принципиально новых систем автоматизированного электропривода. Создаются и внедряются в машиностроительном оборудовании качественно новые электроприводы, построенные на базе двигателей постоянного и переменного тока. Принципиально новые решения в области автоматизированного электропривода позволяют существенно повысить эксплуатационные характеристики станков и машин. Разрабатываются и внедряются в ГПМ бесколлекторные электроприводы переменного тока с асинхронными двигателями для механизмов главного движения и вентильными (синхронными) двигателями для механизмов подачи станков и промышленных роботов с цифровыми и цифроаналоговыми регуляторами, с микропроцессорным управлением и развитой диагностикой, с энергонезависимой памятью. Это позволяет увеличить скорость резания в 2 – 3 раза; уменьшить время вспомогательных перемещений в 1,5 – 2 раза; сократить время поиска и устранения неисправностей в электроприводах в 3 – 5 раз; уменьшить время технического обслуживания приводов в 2 – 4 раза; повысить точность обработки в 1,5 – 2 раза; уменьшить массогабаритные показатели приводов в 1,5 – 2 раза. Новым подходом в области станочного электропривода является создание локально – распределительных электромеханических систем, представляющих собой унифицированные узлы ГПМ (поворотные и координатные столы, инструментальные головки, шпиндели и т.д.) со встроенными элементами двигателя и системы управления.
Особенностью преобразователей практически всех электроприводов является применение силовых блоков (тиристорных или транзисторных), смонтированных в теплопроводящем изолирующем (не токопроводящем) корпусе, что позволяет монтировать их на едином охладителе (радиаторе). В системах управления широко применяются микросхемы средней и высокой степени интеграции, а также термостабильные элементы. С целью экономии производственных площадей, занимаемых электрооборудованием, наметились тенденции выполнения конструктивов преобразователей, вертикального исполнения с уменьшенной шириной преобразователя. Преобразователи выпускаются открытого исполнения (степень защиты IP00) и предназначены для встройки в электрошкаф. В ряде электроприводов предусмотрены встраиваемые устройства диагностики. Наиболее совершенной является модульная конструкция преобразователя. Преобразователь для управления синхронными двигателями состоит из модуля питания (одного для всех осей) и отдельных осевых модулей. Модуль питания осуществляет выпрямление напряжения питающей сети и сглаживание пульсацией выпрямленного напряжения с помощью конденсаторов. Осевой модуль осуществляет бесконтактную коммутацию обмоток статора в функции задающего сигнала и положения ротора. Современной тенденцией является применение микропроцессорной системы управления. Большинство преобразователей имеют развитую систему диагностики, возможность подключения к дисплейным устройствам с цифровым отображением информации по скорости, току, текущей координате положения механизма и другим параметрам. Преобразователи имеют интерфейсные устройства, обеспечивающие возможность стыковки с цифровыми управляющими машинами, персональными компьютерами.
1. Общая часть1.1 Назначение и технические характеристики станка 16К20Т1Станок токарный с числовым программным управлением модели 16К20Т1 предназначен для выполнения разнообразных токарных работ наружных и внутренних поверхностей деталей тел вращения со ступенчатым и криволинейным профилем в один или несколько проходов по замкнутому автоматическому циклу в условиях мелкосерийного и серийного производства.На станке можно производить наружное точение, растачивание, а также нарезание резьбы при оснащении станка соответствующей системой ЧПУ. Форма образующих обрабатываемого изделия: цилиндрическая, конусная и фасонная. Диапазон регулирования чисел оборотов шпинделя и подач позволяет производить обработку изделия, как из обычных черных, цветных металлов, так и жаропрочных сталей.Токарный станок мод. 16К20Т1 аналогичен по конструкции станку мод. 16К20Ф3, но оснащен 2-координатной контурной оперативной системой числового программного управления с УЧПУ Н22-1М с УШП.Система обеспечивает линейно-круговую интерполяцию и является замкнутой: перемещения рабочих органов по обеим координатам (X и Z) осуществляются с помощью следящих приводов подач с фотоимпульсными датчиками обратной связи.Система ЧПУ станка – Н22-1МКласс точности станков – П ГОСТ 8-71.Технические характеристики станка 16К20Т1 представлены в таблице 1Таблица 1 Технические характеристики станка 16К20Т1
Наименование параметров
|
|
Данные
|
1
|
2
|
3
|
Наибольший диаметр обрабатываемого изделия,мм
|
Над станиной
|
500
|
Над суппортом
|
220
|
Наибольшая длина обрабатываемого изделия,мм
|
|
1000
|
Наибольшая длина обработки, мм
|
|
900
|
Конец шпинделя по ГОСТ 12593-72, м
|
|
6К
|
Диаметр прутка проходящего через отверстие шпинделя, мм
|
|
53
|
Размер центра в пиноли задней бабки по ГОСТ 13214-67
|
Конус Морзе
|
5
|
Число управляемых осей координат всего/управляемых
|
|
2/2
|
Предельное число оборотов шпинделя,об/мин.
|
|
12,5-2000
|
Число ступеней скоростей шпинделя
|
|
24/12
|
Пределы рабочих подач,мм/об.
|
продольных
|
0,01-120
|
поперечных
|
0,005-10
|
Скорость быстрого перемещения, мм/мин.
|
продольной
|
7500
|
поперечной
|
5000
|
Пределы шагов резьб, мм
|
|
0,01.. 40,95
|
Дискретность отсчета по осям координат, мм
|
продольной
|
0,010
|
поперечной
|
0,005
|
Габариты станка,мм
|
длина
|
3700
|
ширина
|
1700
|
высота
|
2145
|
Масса станка,кг
|
|
3800
|
1.2 Кинематическая схема станкаОт электродвигателя помещенного на стенке станины, вращение передается клиновыми ремнями на приводной шкив автоматической коробки скоростей (далее АКС), которая обеспечивает получение 12 чисел оборотов выходного вала. С выходного вала АКС вращение передается упругой муфтой на входной вал шпиндельной бабки изделия. Шпиндель получает 36 ступеней скоростей вращения.Кинематическая схема главного движения станка представлена на рисунке 1.Данные к кинематической схеме представлены в таблице 2Таблица 2 Перечень к кинематической схеме
Куда входит
|
Позиция
|
Число зубьев зубчатых колес, мм
|
Модуль, мм
|
Ширина обода зубчатого колеса, мм
|
Материал
|
Автоматическая коробка скоростей АКС
|
1
|
47
|
3
|
27
|
Сталь 40Х ГОСТ 4543-71 HRC48-52
|
2
|
47
|
3
|
27
|
3
|
45
|
3
|
25
|
4
|
45
|
3
|
25
|
5
|
60
|
3
|
25
|
6
|
30
|
3
|
54
|
7
|
18
|
3
|
25
|
8
|
72
|
3
|
25
|
9
|
30
|
3
|
25
|
10
|
48
|
3
|
27
|
Автоматическая коробка скоростей АКС
|
11
|
60
|
3
|
25
|
Сталь 40Х ГОСТ 4543-71 HRC48- 52
|
12
|
60
|
3
|
25
|
13
|
60
|
4
|
25
|
14
|
56
|
3
|
25
|
15
|
30
|
4
|
25
|
16
|
24
|
4
|
26
|
17
|
48
|
4
|
46
|
18
|
24
|
4
|
40
|
19
|
50
|
4
|
22
|
20
|
50
|
3.5
|
52/32
|
Бабка шпиндельная
|
21
|
42
|
3,5
|
32
|
22
|
30
|
4
|
50
|
23
|
36
|
4
|
27
|
|
24
|
14
|
4
|
29
|
Сталь 40Х ГОСТ 4543-71 HRC58-62
|
|
25
|
30
|
4
|
49
|
Сталь 20Х ГОСТ 4543-71 HRC58-62
|
|
26
|
48
|
4
|
22
|
Сталь 40Х ГОСТ 4543-71 HRC 50
|
|
27
|
48
|
4
|
22
|
|
28
|
48
|
4
|
49
|
|
29
|
90
|
2
|
36
|
|
30
|
40
|
2
|
15
|
|
31
|
40
|
2
|
15
|
Рисунок 1. Кинематика привода подачи1.3 Описание электрооборудованияПитание электрооборудования осуществляется от цеховой сети переменного тока 380 В, 50 Гц от четырехпроводной линии.Питание цепей управления переменного тока осуществляется напряжением 110 В от понижающего трансформатора Тр2.Вся аппаратура управления и питания электрооборудования смонтирована в одном электрошкафу, расположенном около станка.Управление электроприводом станка при работе вручную кнопочное дистанционное осуществляется со следующих мест:- пульта управления на передней бабке,- пульта управления на ограждении,- пульта управления на устройстве Н22-1М,- пульта управления станине станка.Подсоединение электрооборудования к цеховой сети осуществляется посредством вводного автомата ВА1 с током уставки 430А.Защита электродвигателей и цепей управления от токов короткого замыкания и перегрузок производится автоматическими выключателями, тепловыми реле и реле максимального тока.Главный привод на станке реверсивный и осуществляется от асинхронного электродвигателя М1.Пуск электродвигателя в соответствующую сторону осуществляется с помощью кнопок КНЧ «Влево» и КНБ «Вправо», причем предварительно необходимо включить станцию смазки и гидростанцию.При нажатии на кнопку КНЧ (КНБ) включается реле РП1(РП2), которое своими контактами включает тиристорный пускатель Р1, после чего включается электродвигатель М1.Останов М1 осуществляется нажатием на кнопку КН5 «Стоп».Для включения шпинделя в работу в ручном режиме необходимо после включения электродвигателя М1 поставить в одно из шести положений переключатель скорости ВП1 и в соответствующее 1 или 2 положение переключатель ВТ1, затем нажать на кнопку КН 9 «Пуск шпинделя».При этом включается промежуточное реле РП4, которое своим контактом замыкает цепь питания на блок управления АКС. В зависимости от положения переключателей ВП1 и ВТ1 замыкаются цепи питания соответствующих электромагнитных муфт из ряда ЭМ1-ЭМ6, ЭМ17.При работающем электродвигателе М1 шпиндель начинает вращаться с заданной скоростью.Для быстрого останова шпинделя при его отключении предусмотрена схема торможения , которая срабатывает при нажатии на стоповую кнопку КН10, а также при нажатии на кнопки КН2,КН3,КН5,КН8,КН15.В результате цепь «Торможение» становится замкнутой, включаются муфты ЭМ6,ЭМ17, одновременно загорается сигнальная лампа Л1. Происходит торможение и останов шпинделя.