Кинематическая настройка станка 1К62 на нарезание резьбы М24×2

Министерство образования Республики Беларусь
Белорусский национальный технический университет
Машиностроительный факультет
Кафедра «Технологическое оборудование»
Курсовая работа
по учебной дисциплине «Металлорежущие станки»
Кинематическая настройка токарно-винторезного станка модели 1К62
на нарезание резьбы М24×2-6g на длине 30 мм
в детали из стали 40Х (σв=930 МПа)
резцом с пластиной из твёрдого сплава Т15К6
Исполнитель
И. И. Семёнов,
студент группы 10301224
Руководитель
А. В. Гордиенко,
ассистент
2026
СОДЕРЖАНИЕ
1 Основные сведения о станке……………………………………………..3
2 Расчёт режима резания…………………………………………………...6
3 Настройка кинематической цепи главного движения………………...11
4 Настройка кинематической цепи движения подачи…………….…….14
Список использованных источников…………………………………….16
2
1 Основные сведения о станке
Согласно [1, с. 3], универсальный токарно-винторезный станок модели
1К62 предназначен для выполнения разнообразных токарных работ, в том
числе для нарезания резьб: метрической, дюймовой модульной, питчевой и
архимедовой спирали с шагами 3/8 и 7/16".
Внешний вид станка показан на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 – Внешний вид станка модели 1К62 [2, с. 25]
Станина 1 установлена на передней 2 и задней 3 тумбах и несёт на себе
основные узлы станка. Слева на станине расположена передняя бабка 4. В ней
размещена коробка скоростей со шпинделем, на переднем конце которого
3
закреплён патрон 5. Справа установлена задняя бабка 6. Её можно перемещать
вдоль направляющих станины и закреплять в зависимости от длины заготовки
на требуемом расстоянии от передней бабки. Резцы закрепляются в
резцедержателе суппорта 7.
Продольная и поперечная подачи суппорта осуществляются с помощью
механизмов, расположенных в фартуке 8 и получающих вращение от ходового
вала 9 или ходового винта 10. Первый используется при точении, второй – при
нарезании резьбы. Величину подачи суппорта устанавливают настройкой
коробки подач 11. В нижней части станины имеется корыто 12, куда
собирается стружка и стекает охлаждающая жидкость.
Краткая техническая характеристика станка приведена в таблице 1.1.
Таблица 1.1 – Краткая техническая характеристика станка модели 1К62 [1, с.
3, 9, 22, 23, 26]
Наименование параметра
Значение параметра
Наибольший диаметр изделия, устанавливаемого
над станиной, мм
Наибольший диаметр точения над нижней частью
суппорта, мм
400
220
Наибольшее расстояние между центрами, мм
710; 1000; 1400
Наибольшая длина обтачивания, мм
640; 930; 1330
12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40;
Значения частоты прямого вращения шпинделя,
об/мин
50; 63; 80; 100; 125; 160;
200; 250; 315; 400; 500;
630; 800; 1000; 1250;
1600; 2000
Пределы продольных подач, мм/об
0,070-4,16
Пределы поперечных подач, мм/об
0,035-2,08
Значения шага нарезаемой метрической резьбы, мм
1-192
Диаметр отверстия в шпинделе, мм
38
4
Наименование параметра
Значение параметра
Наибольшие размеры державки резца, мм:
- ширина
25
- высота
25
Мощность электродвигателя главного движения,
кВт
10
Габаритные размеры, мм:
- длина
2522; 2812; 3212
- ширина
1166
- высота
1324
Масса, т
2,065; 2,2; 2,3
5
2 Расчёт режима резания
Исходные данные:
- материал обрабатываемой заготовки – сталь 40Х (σв=930 МПа);
- выполняемая работа – нарезание метрической резьбы М24×2-6g на
проход на длине l=30 мм;
- режущий инструмент – резец с пластиной из твёрдого сплава Т15К6.
Согласно межгосударственному стандарту [3], заданная резьба имеет
номинальный диаметр d=24 мм, шаг P=2 мм, номинальный диаметр по дну
впадины d3=21,546 мм.
Расчёт режима резания ведём по справочнику [4]. Нарезание резьбы
выполняется способом радиального врезания, при котором направление
движения врезания перпендикулярно оси резьбы. В качестве СОЖ
используется 3…10-процентная эмульсия на базе эмульсола «Росойл-503» [5,
с. 299].
Используем резьбовой резец с креплением многогранной пластины из
твёрдого сплава прихватом, сечением (25×20) мм, с размерами l1=150 мм,
h1=25 мм, f=20 мм, b=26 мм (рисунок 2.1) [6, с. 207].
Рисунок 2.1 – Резьбовой резец
6
Предполагаем, что стойкость, требуемая по условиям производства,
составляет T=15 мин и равна расчётной стойкости.
Расчётную величину скорости резания v′, м/мин, определим по формуле
𝑣 ′ = 𝑣табл ∙ 𝐾𝑣м ∙ 𝐾𝑣и ,
где
(2.1)
vтабл – табличная величина скорости резания, м/мин;
Kvм – поправочный коэффициент на скорость резания в зависимости от
обрабатываемого материала;
Kvи – поправочный коэффициент на скорость резания в зависимости от
инструментального материала.
Согласно карте 1.1 (обрабатываемый материал – конструкционная сталь,
материал инструмента – Т15К6; для наружной резьбы с шагом P=2 мм
vтабл=113 м/мин; для нарезания резьбы нужны пять проходов.
Согласно
карте 1.8
(с.
17), для
обрабатываемой
стали
40Х
с σв=810-930 МПа Kvм=0,84; для марки твёрдого сплава Т15К6 Kvи=1,00.
По формуле (2.1) получим
𝑣 ′ = 113 ∙ 0,84 ∙ 1,00 ≈ 94,9 м⁄мин.
Расчётную частоту вращения шпинделя n′, об/мин, определим по
формуле
𝑛′ =
1000 ∙ 𝑣′
.
𝜋∙𝑑
По формуле (2.2) получим
7
(2.2)
𝑛′ =
По
паспортным
предварительно
1000 ∙ 94,9
≈ 1,26 ∙ 103 об⁄мин.
𝜋 ∙ 24
данным
принимаем
станка,
частоту
приведённым
вращения
в
разделе
шпинделя
1,
равной
n=1250 об/мин. При этом фактическая скорость резания составляет
𝑣=
𝜋∙𝑑∙𝑛
.
1000
(2.3)
По формуле (2.3) получим
𝑣=
𝜋 ∙ 24 ∙ 1250
≈ 94,2 м⁄мин.
1000
Согласно таблице 1.1 (с. 7), для универсальных станков скорость
резания
должна
соответствовать
обусловленному
эргономическими
соображениями неравенству
𝑣≤
0,03 ∙ 𝜋 ∙ 𝑑 ∙ 𝑙
.
𝑃
(2.4)
Неравенство (2.4) в нашем случае приводит к ограничению
𝑣≤
0,03 ∙ 𝜋 ∙ 24 ∙ 30
≈ 33,9 м⁄мин.
2
При v=94,2 м/мин это ограничение не соблюдено. Значит, нужно уменьшить
частоту вращения шпинделя так, чтобы она не превышала
33,9
∙ 1250 ≈ 450 об⁄мин.
94,2
8
По паспортным данным станка окончательно принимаем частоту
вращения шпинделя равной n=400 об/мин.
На рисунке 2.2 показана схема получения профиля впадины резьбы.
Рисунок 2.2 – Схема получения профиля впадины метрической резьбы при
нарезании способом радиального врезания: Sri – перемещение резца в
движении врезания при i-ом проходе; ti – глубина врезания при i-ом проходе
В таблице 2.1 приведены величины глубины врезания согласно карте 1.1
(с. 9) и перемещения резца в движении врезания для каждого прохода.
Таблица 2.1 – Величины глубины врезания и перемещения резца в движении
врезания для каждого прохода
Номер прохода i
1
2
3
4
5
1,07
1,23
Глубина врезания ti, мм
0,17
0,43
0,78
Величина перемещения резца в движении врезания, Sri, мм
0,17
0,26
0,35
0,29
0,16
Рассчитаем длину обработки L, мм, за один проход по следующей
формуле из [7, с. 455]:
𝐿 = 𝑙 + (2 … 3) ∙ 𝑃.
9
(2.5)
По формуле (2.5) получим
𝐿 = 30 + (2 … 3) ∙ 2 = 34 … 36 мм.
Принимаем L=36 мм.
Основное время обработки Tо, мин, определим по формуле (7) [7, с. 455]:
𝑇о =
где
𝐿∙𝑤
,
𝑛∙𝑆
(2.6)
w – число проходов;
S – продольная подача, мм/об.
При нарезании однозаходной резьбы продольная подача численно равна
шагу резьбы P. По формуле (2.6) получим
𝑇о =
36 ∙ 5
≈ 0,23 мин.
400 ∙ 2
10
3 Настройка кинематической цепи главного движения
Кинематическая схема станка модели 1К62 показана на рисунке 3.1.
Рисунок 3.1 – Кинематическая схема станка модели 1К62
11
Как видно из рисунка 3.1, в кинематической цепи главного движения от
электродвигателя через поликлиновую передачу 142/254 вращается вал I
коробки скоростей. На этом валу колёса z=56 и z=51 служат для прямого
вращения шпинделя и z=50 – для обратного. Вращение этих колёс
осуществляется через двойную многодисковую фрикционную муфту M10. Вал
II получает две частоты прямого вращения при передаточных отношениях
56/34 и 51/39. При помощи тройного блока между валами II и III
осуществляются три передаточных отношения: 29/47, 21/55, 38/38; между
валами III и VI при помощи двойного блока осуществляются два
передаточных отношения: 22/88, 45/45; между валами IV и V при помощи
двойного блока тоже осуществляются два передаточных отношения: 22/88,
45/45. Дальше вращение шпинделя осуществляется либо от вала V через
передачу 27/54, либо непосредственно от вала III через передачу 65/43.
Для наглядного представления о частотах прямого вращения шпинделя
и о передаточных отношениях передач, на рисунке 3.2 показан график частот
вращения.
Рисунок 3.2 – График частот вращения станка модели 1К62
12
При обратном вращении шпинделя движение с вала I на вал II
передаётся через передачи 50/24 и 36/38 (с участием промежуточного
зубчатого колеса), а дальше – как при прямом вращении [8, с. 46 – 48].
В разделе 2 было установлено, что частота вращения шпинделя должна
составлять n=400 об/мин. Конечными звеньями кинематической цепи
главного движения являются электродвигатель и шпиндель. Расчётные
перемещения: частоте вращения вала электродвигателя, равной 1450 об/мин,
соответствует частота вращения шпинделя, паспортное значение которой
равно 400 об/мин. Из приведённого выше описания и графика частот вращения
следует, что уравнение кинематического баланса цепи для частоты вращения
шпинделя с этим паспортным значением следующее:
𝑛 = 1450 ∙
142
56 29 45 45 27
∙ 0.985 ∙
∙
∙
∙
∙
≈ 406 об⁄мин.
254
34 47 45 45 54
13
4 Настройка кинематической цепи движения подачи
Продольное
перемещение
суппорта
при
нарезании
резьбы
осуществляется так: от шпинделя через передачу 60/60, далее через передачи
42/42 или 28/56, гитару сменных колёс 42/95·95/50 вращается вал IX коробки
подач. При включении муфты колесо M1 вращает конус зубчатых колёс с
числами зубьев 26, 28, 32, 36, 40, 44, 48 и от него накидное колесо z=36. Далее
через
передачу
25/28
и
включённую
муфту
М 4;
двойной
блок,
осуществляющий передаточные отношения 18/45 или 28/35; двойной блок,
осуществляющий передачи 15/48 или 35/28; подвижный блок с двумя
зубчатыми колёсами z=28, который входит в зацепление с муфтой M3,
вращение передаётся ходовому винту с шагом 12 мм. Маточная гайка,
замкнутая с винтом, перемещается вместе с суппортом.
Для настройки кинематической цепи движения подачи удобно
воспользоваться таблицей 4.1 [9, с. 59].
Таблица 4.1 – Значения шага нарезаемой метрической резьбы в зависимости
от передаточных отношений механизмов кинематической цепи движения
продольной подачи станка модели 1К62
Передаточные отношения
Передаточные отношения
конуса зубчатых колёс
множительной группы
18 15 1
∙
=
45 48 8
28 15 1
∙
=
35 48 4
18 35 1
∙
=
45 28 2
28 35
∙
=1
35 28
26
36
28
36
32
36
36
36
1
40
36
44
36
1,25
48
36
1,5
1,75
2
2,25
2,5
2,75
3
3,25
3,5
4
4,5
5
5,5
6
6,5
7
8
9
10
11
12
14
В соответствии с данными этой таблицы составим уравнение
кинематического
баланса
цепи
движения
продольной
подачи,
обеспечивающей нарезание однозаходной метрической резьбы с шагом
P=2 мм. Конечными звеньями являются шпиндель и суппорт. Расчётные
перемещения:
одному
обороту
шпинделя
соответствует
продольное
перемещение суппорта на шаг нарезаемой резьбы, равный 2 мм. Уравнение
имеет следующий вид:
1 об. шп.∙
60 42 42 95 32 25 28 15
∙
∙
∙
∙
∙
∙
∙
∙ 12 = 2 мм.
60 42 95 50 36 28 35 48
15
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1 Токарно-винторезный станок, модель 1К62. Руководство по уходу и
обслуживанию. – М.: ЦБТИ, 1962. – 54 с.
2 Металлорежущие станки. / Под ред. проф. В. К. Тепинкичиева. – М.:
Машиностроение, 1973. – 472 с.
3 ГОСТ 24705-2004 Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба
метрическая.
Основные
размеры.
–
URL:
https://gostrf.com/normadata/1/4293855/4293855125.pdf.
4 Общемашиностроительные нормативы режимов резания: Справочник:
В 2 т. Т. 2 / А. Д. Локтев, И. Ф. Гущин, Б. Н. Калашов и др. – М.:
Машиностроение, 1991. – 304 с.
5 Мычко В. С. Токарная обработка. Справочник токаря: пособие. –
Минск: РИПО, 2012. – 356 с.
6 Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 2 / Под ред.
А. М. Дальского, А. Г. Суслова, А. Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова. – М.:
Машиностроение, 2003. – 944 с.
7 Справочник нормировщика-машиностроителя: в 4 т. / пред. редкол.
А. Д. Гальцов. – Т. 2. – М.: Машгиз, 1961. – 892 с.
8
Локтев
Д.
А.
Металлорежущие
станки
инструментального
производства. – М. Машиностроение, 1968. – 304 с.
9 Локтев Д. А. Сборник задач по настройке металлорежущих станков. –
М.: Машиностроение, 1972. – 320 с.
16