Автоматизированный электропривод главного движения универсального фрезерного станка модели 6Н81

Анализ кинематической схемы, определение параметров, составление расчетной механической части электропривода, построение статических характеристик. Окончательная проверка двигателя по нагреву. Проектирование схемы электроснабжения и защиты установки.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Реферат

Рассматривается автоматизированный электропривод главного движения универсально-фрезерного станка модели 6Н81.

Цель проекта: модернизация устаревшей системы электропривода.

Произведен расчет и выбор электродвигателя номинальной мощностью 4 кВт. Выбран комплектный преобразователь частоты MICROMASTER Vector фирмы Siemens.

Данный электропривод целесообразно применять для привода главного движения фрезерных станков, требующих высокой точности поддержания скорости вращения и большого диапазона регулирования скорости.

Экономическая эффективность выражается в снижении затрат на эксплуатацию оборудования в течение прогнозируемого периода эксплуатации, равного 20 годам.

ВВЕДЕНИЕ

Металлорежущие станки являются распространенными производственными машинами, предназначенными для механической обработки заготовок из металла режущими инструментами. Современный металлорежущий станок оборудован сложной системой автоматизированного электропривода, которую разделяют на два основных типа: провод главного движения и привод подачи. От надежной и синхронизированной работы которых зависит качество выпускаемой продукции. Поэтому при проектировании автоматизированного электропривода станков одной из важных задач является правильный выбор электродвигателя по мощности. Для этого необходимо произвести расчет режимов резания для всех типовых деталей, обрабатываемых на данном станке, и по результатам этих расчетов выбрать типоразмер двигателя, который обеспечивает обработку при наибольшей нагрузке.

Развитие в области силовой и вычислительной электроники создали предпосылки к появлению более надежных, точных и недорогих систем электропривода, что в свою очередь привело к необходимости модернизации существующих громоздких, дорогих приводов.

Кроме того, в начале 90-х годов наметился кардинальный переход к полной автоматизации промышленных предприятий, т.е. к «безлюдным» технологиям, в которых человек выполняет общую контролирующую роль, а всем техпроцессом управляет автоматизированная система управления технологическим предприятием (АСУ ТП).

Таким образом, поставленные перед данным дипломным проектом задачи по модернизации привода главного движения универсально фрезерного станка модели 6Н81 и его автоматизация, являются актуальными.

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Описание промышленной установки и анализ технологического процесса

Металлорежущие станки являются распространенными производственными машинами, предназначенными для механической обработки заготовок из металла режущими инструментами. Путем снятия стружки заготовке придаются требуемая форма, размеры и чистота поверхности. В зависимости от характера выполняемых работ, вида применяемых инструментов и формы образуемой поверхности металлорежущие станки подразделяются на девять групп, среди которых можно выделить станки фрезерной группы [1, 2].

Фрезерные станки предназначены для обработки наружных и внутренних плоских и фасонных поверхностей, прорезки прямых и винтовых канавок, нарезки резьбы и т.п. Характерная особенность фрезерных станков - работа вращающимися многолезвийными режущими инструментами - фрезами. На рис. 1.1 показана схема фрезерования.

Рис. 1.1- Схема фрезерования

Главным движением Z является вращение фрезы 2, движением подачи П - перемещение изделия 1. Каждое лезвие фрезы снимает стружку в течение лишь доли оборота фрезы, причем сечение стружки s непрерывно меняется от нуля до наибольшей величины. Цикл фрезерования состоит из следующих операций: включение шпинделя с инструментом, перемещение стола с заготовкой на быстром ходу, переход на рабочую подачу с учетом припуска, фрезерование заготовки, быстрое перемещение стола в сторону от инструмента.

Отличительной особенностью станка 6Н81 является расположение шпинделя, ось которого устанавливается горизонтально. Это позволяет обрабатывать поверхности плоскими цилиндрическими фрезами, прорезать канавки дисковыми фрезами, обрабатывать линейные поверхности фасонными фрезами.

На станке 6Н81 могут обрабатываться как стальные заготовки, так и заготовки из чугуна [3].

Фрезерные станки общего назначения большей частью работают в продолжительном режиме с постоянной нагрузкой. В этом случае мощность двигателя привода главного движения определяется по расчетной, исходя из технических показателей, наибольшей нагрузке, возможной на данном станке.

Основной несущей конструкцией станка является станина 1. В верхней части станины расположена фрезерная головка 2, в которой с двух сторон крепиться инструмент 3. В нижней части станины расположена консоль 4, которая может передвигаться вверх и вниз по вертикальным направляющим станины. По горизонтальным направляющим перемещаются несущие салазки 5. В свою очередь по направляющим салазок перемещается рабочий стол 6, на котором крепится заготовка. Таким образом, станок 6Н81 имеет три взаимно перпендикулярных движения подачи, осуществляемым через коробку подач. Вращение фрезе сообщается от асинхронного двигателя 7 через коробку скоростей, расположенных внутри станины. На станине и консоли располагаются рукоятки ручного управления станком.

Универсально фрезерный станок 6Н81 имеет следующие данные:

габаритные размеры станка, мм:

длина 2060

ширина 1940

высота 1600

вес станка, кг 2100

размер рабочей площади стала, мм:

длина 1000

ширина 250

наибольший угол поворота стола, град ±45

электродвигатель шпинделя:

число оборотов, об/мин 1450

мощность, кВт 4,0

электродвигатель подачи:

число оборотов, об/мин 1420

мощность, кВт 1,5

максимальный диаметр инструмента, мм 200;

быстрый ход стола, мм/мин 8 000;

1.2 Анализ взаимодействия оператор-промышленная установка

Взаимодействие оператора со станком 6Н81 осуществляется путем управления оператором работой станка. Возможны два режима работы станка: ручной и полуавтоматический.

Ручной режим работы является наладочным и осуществляется от рукояток и маховичков ручного привода. Оператор, в данном режиме, имеет возможность осуществлять управление перемещением стола вперед - назад, скорость при этом значительно ниже, чем при номинальном режиме работы. В этом режиме также осуществляется переключение зубчатых колес в коробке скоростей и подач.

Управление станком в полуавтоматическом режиме осуществляется от панели управления, которая расположена на передней части консоли. С помощью панели управления можно производить следующие действия: включение и отключение привода подач, включение и отключение привода главного движения

Контроль перемещения по всем координатам осуществляется при помощи линейных шкал, установленных вдоль направляющих.

1.3 Анализ кинематической схемы, определение параметров и проектирование расчетной схемы механической части электропривода

Кинематическая схема механизма продольной подачи стола станка представлена на рис. 1.2.

Рис. 1.2



На рис. 1.2. приняты следующие условные обозначения:

М - двигатель,

СМ - соединительная муфта,

КС - коробка скоростей (,),

Ш - шпиндель.

Механическая часть электропривода (ЭП) состоит из движущейся части электродвигателя, коробки скоростей, шпинделя с инструментом. Приведенная схема наглядно отражает то положение, что механическая часть электропривода представляет собой систему связанных масс, движущихся с различными скоростями вращательно. При нагружении элементы системы деформируются, так как механические связи не являются абсолютно жесткими. При изменениях нагрузки массы имеют возможность взаимного перемещения, которое при данном приращении нагрузки определяется жесткостью связи.

Для анализа движения механической части ЭП осуществляется переход от реальной кинематической схемы к расчетной, с которой массы и моменты инерции движущихся элементов и их жесткости, а так же силы и моменты, действующие на эти элементы, заменены эквивалентными величинами, приведенными к одной и той же скорости.

Для наиболее характерного режима работы ЭП, когда двигатель создает движущийся момент, а исполнительный орган - тормозящий, уравнение движения принимает вид:

.

Расчетная схема механической части электропривода представлена на рис. 1.3.



Рис. 1.3

В случае приведения к валу двигателя суммарный приведенный момент инерции ЭП JУ может быть выражен общей формулой:

JУ = Jдв + Jмуф + Jкс + Jш,

где Jдв - момент инерции ротора двигателя,

Jмуф - момент инерции муфты,

Jкс - момент инерции редуктора,

Jш - момент инерции шпинделя с инструментом.

2. ВЫБОР СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА И АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОМЫШЛЕННОЙ УСТАНОВКИ<...