Станок для сверления отверстий (стр. 4 из 11)
Рис. 1.7.2
где: 1 – цанговый штуцер для подключения шлангов, 2 – датчик положения, 3 – профиль для паза для защиты кабеля датчика и профиля от загрязнения, 4 – дроссель с обратным клапаном для регулировки скорости.
Как видно из рисунка. 1.7.2, в состав такого пневматического устройства входят элементы, необходимые для организации его работы в системе управления. Привод имеет гибкую систему крепления, позволяющую монтировать его так, как удобно конструктору – горизонтально, на боку, сверху или на торце. Направляющие скольжения обеспечивают большую жесткость и высокое сопротивление моментам и боковым усилиям. Привод и направляющие находятся в одном корпусе, за счет чего занимаемое им пространство минимально. Датчики дают возможность настройки конечных положений. Дросселя регулируют скорость перемещения исполнительного органа.
Выпускаются различные варианты приводов с направляющими. Они отличаются такими характеристиками как:
- диаметр поршня;
- величина хода;
- наличие демпфирования за счет упругих колец;
- датчики опроса положения;
- тип направляющей (направляющая скольжения или шариковая направляющая).
По этим параметрам выбирается необходимый вариант привода, который монтируется в конструкцию станка в соответствии с рисунком 1.7.4.
Процесс сверления книжного блока происходит при горизонтальном перемещении механизма фиксации в направлении вращающихся сверл. Из конструктивных соображениям величина перемещения не превышает 50 миллиметров. В конструкцию блока подачи вводится пневмоцилиндр, осуществляющий возвратно поступательное перемещение на такое расстояние (рис. 1.7.3).
рис. 1.7.3
где: 1 – дроссель с обратным клапаном для регулировки скорости, 2 – цанговый штуцер для подключения шлангов, 3 – датчик положения, 4 – амортизатор, 5 - центрирующий штырь/втулка для центрирования нагрузки.
Приведенное на рис. 1.7.3 устройство относится к классу мини-суппортов, выпускается фирмами производителями с разными значениями параметров, таких как:
- диаметр поршня;
- величина хода;
- упругое демпфирование нерегулируемое;
- датчики опроса положения и др.
рис. 1.7.4
где: 1 – книжный блок, 2 - устройство фиксации книжного блока, 3 – прижим книжного блок, 4 – пневмоцилиндр перемещения прижима книжного блока, 5 – каретка, 6– пневмоцилиндр привода каретки.
Конструкция мини-суппорта позволяет крепить на его подвижной части исполнительные механизмы, что значительно упрощает конструкцию каретки 5. На рисунке 1.7.4 показано, что каретка, выполненная в виде плиты 5, неподвижно крепится на мини-суппорте 6. Таким образом, блок подачи и его привод функционально совмещены в одном устройстве за счет применения стандартного мини-суппорта.
Совместная работа двух пневмоцилиндров обеспечивается соответствующей пневматической схемой (рис. 1.7.5). Важной частью этой схемы является блок подготовки воздуха (БПВ). Сжатый воздух, поступающий в станок из пневмосети, необходимо предварительно подготовить, т.е. очистить от влаги и грязи (Ф) и ввести в него некоторое количество масла (МР) для смазки подвижных частей пневмоцилиндров.
рис. 1.7.5
где: РЭК – ручной запорный клапан, Ф – фильтр-влагопоглотитель, РД - регулятор давления с манометром, Р – реле давления, Тр – разветвитель, МР - маслопаспылитель, Г1-Г4 – глушитель, Y1K,Y2K – пневмораспределитель с управлением, Др1-Др4 – дроссель с обратным клапаном, Ц1 – мини-суппорт, Ц2 – направляющая.
Кроме перечисленного, БПВ включает в себя элементы, позволяющие оператору включать (отключать) пневмосеть (РЭК), согласовывать ее давление с величиной, необходимой для данного станка (РД), контролировать давление в сети на заданное минимальное значение (Р), по достижении которого пневмосеть автоматически отключается.
В состав схемы подачи сжатого воздуха включены также распределители с электроуправлением (Y1K, Y2K), работающие совместно с датчиками перемещения. Смысл их управления состоит в том, что по достижении поршнем пневмоцилиндра (Ц1, Ц2) определенного положения, срабатывает соответствующий датчик положения, закрепленный в пазах пневмоцилиндра. Контакты датчика положения управляют работой распределителя, способного под их действием направлять сжатый воздух в разные части пневмоцилиндра. При этом поршень соответствующего пневмоциндра меняет направление движения и совершает необходимую для станка работу.
Наличие дросселей (Др1-Др4) позволяет за счет регулировки обратного клапана менять скорость движения поршня, т.е. управлять процессом прижима и движением каретки. Для снижения уровня шума, производимого выходящим из камер пневмоцилиндров воздухом, в схему включены глушители Г1-Г4.
1.8 Расчет сверлильной головки
В соответствии с техническими характеристиками станка (1.2) в его конструкции используется неподвижно закрепленная сверлильная головка. Устройство сверлильной головки в соответствии с 1.5 предполагает наличие привода в виде одного электродвигателя, механического привода сверлильной головки (далее привода) и устройств фиксации сверл. Представим сверлильную головку в виде схемы рис. 1.8.1. По принципу работы станка привод сверлильной головы не реверсивный, предназначен для длительной эксплуатации, при односменной работе, валы установлены на подшипниках качения. Исходные данные для проектирования приведены в Таблице 1.3.2.
рис. 1.8.1
где:
| 1 | - | электродвигатель | АД | - | вал электродвигателя |
| 2 | - | муфта | A | - | входной вал привода |
| 3 | - | закрытый привод сверлильной головки | В | - | выходные валы привода |
| 4 | - | головки для фиксации сверл | С | - | |
| 5 | - | сверла | D | - | |
| 6 | - | Книжный блок | E |
1.8.1 Силовой и кинематический расчет
Произведем расчет необходимой мощности резания отверстий в книжном блоке. За исходную величину мощности резания одного отверстия примем мощность ручного одношпиндельного станка Citoborma 111. Величина этой мощности не превышает N=0,2 кВт. Достаточность такого значение подтверждается на практике и может быть принята за основу в наших расчетах. С поправкой на количество сверл определим необходимое значение мощности резания для проектируемого станка как:
(1.8.1)где: n – количество одновременно задействованных сверл, для n=4 получим:
кВтПримем полученное значение мощности резания в качестве значения мощности привода сверлильной головки Р=0,8 кВт.
Выбор электродвигателя
Из приведенной на рис. 1.8.1 кинематической схемы следует, что вращение вала AД электродвигателя 1 передается последовательно через муфту 2 на входной вал А привода 3, который передает вращение через выходные валы B,C,D,E на фиксирующие головки 4. Закрепленные в фиксирующих головках пустотелые сверла 5 также вращаются и при поступательном движении книжного блока 6 обеспечивают сверление отверстий. Технология сверления отверстий предполагает, что все 4 сверла находятся в одной горизонтальной плоскости и концы этих сверл одинаково удалены от блока печатной продукции. Выходные валы В,С,D,Е имеют одинаковую частоту вращения и одинаковые размеры зубчатых колес.
Определим требуемую мощность электродвигателя
(1.8.2)где: Р- мощность привода сверлильной головки.
- коэффициент полезного действия КПД привода определяется как: 
(1.8.3)где
– КПД отдельных кинематических пар цепи.По Таблице 1.1 [1] принимаем следующие значения КПД:
- для муфты
;- для пары зубчатых колес (привода)
;- для каждого вала (всего их 5) с учетом потерь в опорах (подшипниках)
;Подставляя принятые значения в формулу (1.2) получим КПД привода:
Подставим значения Р и
в формулу (1.8.2) получим: 
93 кВтДля выбора типа электродвигателя и схемы привода необходимо принять во внимание заданные величины относительного расположения выходных валов (сверл), частоты их вращения и мощности привода.
В приложении П1 [1] рассчитанной величине мощности двигателя соответствует строка с ближайшим значением мощности двигателя равным 1,1 кВт. Такому значению соответствуют четыре двигателя со скоростями соответственно 3000, 1500, 1000 и 750 об/мин. Заданной скорости вращения сверл в 1350 об/мин. ближе всего по этому параметру соответствуют двигатели со скоростями в 1500 и 1000 об/мин.