6. Силы резания и мощность, затрачиваемая на резание при работе на металлорежущих станках

Прибегнув к эмпирическим формулам из теории резания определим силы резания Р_х, Р_у, P_z при продольном точении заготовки из стали 40 с пределом прочности σ_в=650 МПа (≈65 кг с/мм²) резном с пластинкой из твердого сплава Т5К10. При глубине резания t=4 мм подача резца S=0,6 мм/об, скорость резания v=110 м/мин (≈1,8 м/с).

Определяем силы резания при точении

1) тангенциальная сила

P_z=C_pz∙t^x_pz∙S^Y_pz∙vⁿ_pz∙k_pz (2)

Радиальная сила

P_y=C_py∙t^x_py∙S^Y_py∙vⁿ_py∙k_py

Осевая сила

P_x=C_px∙t^x_px∙S^Y_px∙vⁿ_px∙k_px

2) Из справочной литературы выписываем значения коэффициентов и показателей степени формул. Например: для наружного продольного точения стали с σ_в =65 кгc/мм²

С_pz=300; X_pz=l; Y_pz=0,75; n_pz=-0,15;

С_pу=300; Х_pу=1; Y_py=0,75; n_py=-0,15;

С_pх=300; Х_pх=1; Y_px=0,75; n_px=-0,15.

Приведенные выше значения коэффициентов и показателей степени действительны лишь при точении стали с σ_в=65 кгс/мм². Поэтому поправочные коэффициенты для заданных условий обработки по характеру механических свойств обрабатываемой стали

k_pz=( σ_в /65)ⁿ_p; п_Р=0,65

k_py=( σ_в /65)ⁿ_p; п_Р=1,35

k_px=( σ_в /65)ⁿ_p; n_P=l

6.1. Мощность, затрачиваемая на резание

N_рез = (3)

6.2. Момент сопротивления резанию

М_с.р. = Р_z ∙ (4)

Резание возможно при N_рез ≤ N_шn. Мощность (кВт) определяется по формуле N_шn = N_д η, паспортным данным станка и исходя из кинематической схемы мощность электродвигателя N_д, а КПД η =0,79 — 0,9.

7. Выбор двигателя

(Определение мощности и частоты вращения вала электродвигателя)

Мощность двигателя зависит от требуемой мощности рабочей машины, а частота вращения его вала - от частоты вращения приводного вала коробки скоростей. Определяемая требуемая мощность рабочей машины рассчитывается по формуле N_рез =p_z∙v, где N_рез — мощность резания; P_z — сила резания, v — скорость резания. Примем = , где n_д — частота вращения вала электродвигателя. Мощность электродвигателя N_д определяется по формуле:

N_д= (5)

где η=0,75 — 0,95.

Определенная мощность электродвигателя N_д полностью соответствует требуемой мощности (см. кинематическую схему станка).

Исходя из кинематической схемы станка находим частоту вращения вала электродвигателя. По справочной литературе выбираем двигатель из пяти возможных вариантов наиболее близко подходящий по частоте.

Синхронная частота вращения вала электородвигателя, об/мин	Тип двигателя
	4АМ100S4У3	4ФМ112М4У	4АМ100L4У3	4ФМ132S4У3
1435	12кВт
1445		15кВт
1445			16кВт
1500				10кВт
1430	8кВт

8. Выбор электромагнитных муфт

Электромагнитные муфты применяются в коробках скоростей, приводах подач и вспомогательных перемещений. При конструировании механизмов станка муфты выбирают по информационным значениям показателей характеристики станка.

Конструкции муфт. Электромагнитная муфта ЭIМ-2 контактного типа, бесконтактного исполнения (ЭIМ-4), тормозные исполнения (ЭIМ-6). Серию образуют муфты 13 габаритов: от 4 до 16.

Конструкция электромагнитной муфты ЭIМ-2 контактного типа следующая. Между втулкой и корпусом, соединенными между собой немагнитным сварочным швом, имеется магнитоизолирующий кольцевой зазор. В корпус встроена катушка. Макет магнитопроводящих фрикционных дисков состоит из дисков двух типов. Внутренние диски имеют 5-8 пазов, наружные диски расположены на эвольвентных шлицах.

Электромагнитная муфта ЭIМ-4 бесконтактного типа имеет магнитопровод, состоящий из вращающегося корпуса и неподвижного катушкодержателя, предназначенного для снижения теплопередачи от фрикционных дисков к катушке.

Применение муфты ЭIМ-4 более предпочтительно по сравнению с другими муфтами, а в частности с ЭIМ-2. Муфту ЭIМ-4 рекомендуется применять при высокой частоте вращения, частых включениях, затрудненном для осмотра доступе.