3535

радиальную Fy, направленную вдоль поперечной подачи, которая отжимает резец и учитывается при расчете прочности инструмента и механизма поперечной подачи станка. Составляющая силы резания Fy изгибает заготовку в горизонтальной плоскости и при недостаточной жесткости системы станок – приспособление – инструмент – деталь (СПИД) вызывает вибрацию.

Тангенциальная составляющая Fz совместно с радиальной составляющей Fy через инструмент действуют на суппорт и станину и, через заготовку, на заднюю бабку и шпиндель. Осевая составляющая силы резания Fx действует через инструмент на механизм продольной подачи и, через заготовку, на шпиндель и его опоры в осевом направлении.

На рис. 1.9, помимо указанных выше усилий, введены обозначения: S –– подача, то есть перемещение резца, приходящееся на один оборот изделия; величина t –– глубина резания (расстояние между

ограничений по мощности оборудования, жесткости системы передачи движения принимается равной припуску на обработку; при чистовом точении припуск срезается за два прохода и более. На каждом последующем проходе следует назначать меньшую глубину резания, чем на предшествующем.

При параметре шероховатости обработанной поверхности Rа=3,2 мкм принимают t=0,5… 2,0 мм; при Rа больше 0,8 мкм, но меньше 3,2 мкм принимают t=0,1 …0,4 мм.

Подача s при черновом точении выбирается максимально допустимой по мощности оборудования, жесткости системы передачи движения, прочности режущей пластины и прочности державки.

Максимальные величины подач (мм/об), допустимые прочностью пластины из твердого сплава при точении конструкционной

Следует отметить, что в зависимости от механических свойств стали на табличные значения подачи вводить поправочный коэффициент

коэффициент 1,6.

Табличное значение подачи умножать на поправочный

коэффициент 1,4 при =300; 1,0 при =450; 0,6 при =600 и 0,4 при

=900.

При обработке с ударами подачу необходимо уменьшать на 20% .

в=500 ... 700 МПа значение подачи умножить на коэффициент Кs=0.45;

Требования, предъявляемые к приводам главного движения и подач

Требования к электроприводам и системам управления станками определяются технологией обработки, конструктивными возможностями станка и режущего инструмента /3/.

Основными технологическими требованиями является обеспечение:

самого широкого круга технологических режимов обработки с использованием современного режущего инструмента;

максимальной производительности; наибольшей точности обработки; высокой чистоты обрабатываемой поверхности;

–высокой степени повторяемости размеров деталей в обрабатываемой партии (стабильности).

Требования, предъявляемые к приводам главного движения и приводам подач приведены в табл. 1.5 /7/.

Диапазон регулирования частоты вращения определяется пределами скоростей резания и диаметрами обрабатываемых изделий. Это объясняется тем, что на универсальных станках могут обрабатываться детали из различных материалов и разных размеров. Для обработки изделий одинакового диаметра из различных материалов согласно технологии обработки необходимо

обеспечить определенный диапазон регулирования скорости резания. С другой стороны, рациональная обработка изделий из одного и того же материала, но разных диаметров, требует постоянной окружной скорости резания ν, м/мин ,

где d –– диаметр изделия, мм;

n –– частота вращения шпинделя, об/мин.

Соблюдение условия ν = const достигается регулированием скорости привода с диапазоном регулирования D, определяемым диапазоном диаметров. Так, для станков с диаметром устанавливаемых изделий d от 320 до 1000 мм требуемый диапазон регулирования частот вращения D равен 50.

На скоростях ниже номинальных регулирование осуществляется с постоянным моментом. Таким образом, получается двухзонное регулирование скорости.

Динамические характеристики электропривода по нагрузке практически определяют точность и чистоту обработки изделия, а также стойкость инструмента. Устойчивый процесс резания при необходимой точности и чистоте поверхности возможен, если параметры настройки привода обеспечивают при набросе номинального момента нагрузки максимальный провал скорости не более 40 % при времени восстановления, не превышающем 0.25 с /7/.

Необходимые параметры привода главного движения

Электропривод должен обеспечивать работу в четырех квадрантах.

Время восстановления номинальной частоты вращения электродвигателя при случайном приложении нагрузки от холостого хода до 0,75 допустимой мощности, не более 1 с.

В системе автоматического регулирования частоты вращения длительный момент и мощность должны составлять 75% от допустимого значения.

При нагрузке, превышающей максимальный момент для главного привода, электропривод должен отключаться за время не более одной секунды.

Электропривод должен иметь систему контроля нагрева электродвигателя.

Масса электродвигателя в главном приводе не должна быть более

120 кг.

Необходимые параметры электроприводов подач

Электропривод подачи должен обеспечивать работу в четырех квадрантах. Стабильность точностных характеристик, при изменении

нагрузки, изменении направления вращения двигателя, изменении температуры окружающей среды.

Диапазон регулирования D=10000. Электропривод должен

привода подачи, электропривод должен отключаться за время не более одной секунды.

При отключении питающей сети электропривод тормозится с максимальным темпом до полной остановки двигателя.

Электропривод подач должен иметь систему контроля нагрева электродвигателя.

Масса электродвигателя привода подачи - не более 50 кг.

Расчет составляющих сил резания

Для выбора двигателя необходимо рассчитать усилия, которые возникают в процессе работы. Так как для определения мощности двигателя нужно знать максимальные нагрузки /6/, то расчет режимов резания проведем для черновой обработки согласно /4/.

Расчет тангенциальной силы резания

При наружном точении эмпирическая формула для определения тангенциальной силы резания Fz (Н) имеет вид

где Cp, Kp –– коэффициенты; t –– глубина резания, мм; s –– подача, мм/об; x, y, n –– показатели степени.

Постоянная Ср и показатели степени x, y, n для конкретных условий обработки каждой из составляющих силы резания приведены в табл. 20 /4/.

Поправочный коэффициент Кр представляет собой произведение ряда коэффициентов (Кр= Кmр·Кφр·Кγр·Кλр), учитывающих фактические условия резания. Численные значения этих коэффициентов приведены в табл.1.6, 1.7.

Таблица 1.6

Поправочный коэффициент Кмр для стали и чугуна, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силовые зависимости

Например, поправочные коэффициенты, учитывающие влияние геометрических параметров режущей части инструмента на

Поправочные коэффициенты, учитывающие влияние геометрических параметров режущей части инструмента на составляющие силы резания при обработке стали и чугуна

Расчет осевой силы резания

При наружном точении эмпирическая формула для определения тангенциальной силы резания Fx (Н) имеет вид

где Cp, Kp –– коэффициенты; t –– глубина резания, мм; s –– подача, мм/об; x, y, n –– показатели степени.

Величину глубины резания и подачи берут, как и при расчете тангенциальной силы резания. Постоянная Ср и показатели степени x, y, n для конкретных условий обработки для каждой из составляющих силы резания приведены в табл. 20 /5/. Коэффициенты, входящие в состав поправочного коэффициента Kp, выбираем из табл. 1.6, 1.7 для осевой силы резания.

Расчет скорости резания

Скорость резания VU (м/мин) при наружном продольном и поперечном точении и растачивании рассчитывают по эмпирической формуле

где Т –– стойкость –– период работы инструмента до затупления, приводимый для различных видов обработки, соответствует условиям одноинструментной обработки, мин;

t––глубина резания, мм; s––подача, мм/об;

Кν –– коэффициент является произведением коэффициентов, учитывающих влияние материала заготовки Кмν, (см. табл. 8, 9 /4/),

в

где kг – коэффициент, характеризующий группу стали по

обрабатываемости;

nv – показатель степени.

Например, для стали марки 14Х17Н2 ( в =1300·106 Н/м2 )

коэффициент kг =0,8, показатель степени nv=1. Подставляя значения в формулу (1.44), получим

Коэффициенты, учитывающие состояние поверхности заготовки и состояние инструментального материала kпv=0,90 и kиv=1,90.

kv 0,460,901,90 0,79.

Сν –– коэффициент; x, y, m –– показатели степени.

Значение коэффициента Сv, показателей степени x, y и m приведены в табл. 7 /4/.

Среднее значение стойкости Т при одноинструментной обработке

– 30-60 мин.

Расчет мощности электродвигателя главного движения токарного станка

Для проведения расчетов главного привода необходимо иметь

Порядок расчета

1)Рассчитывается скорость резания VU ,м/мин.

2)Определяется усилие резания Fz, H.

.

Аналогичные вычисления выполняются для режима чистовой обработки.