1. Скоростная характеристика

Её определяют числом оборотов шпинделя и значением подач рабочего исполнительного органа. Рассмотрим цепь главного движения. Предельные числа оборотов шпинделя определяют:

n_max = 1000 V_max / π d_min

n_min = 1000 V_min / π d_max

где V_max и V_min – предельные скорости резания (м/мин),

d_max и d_min – предельные диаметры обработки (или инструментов) (мм).

Предельные скорости резания выбираются на основе теории резания. При определении V_max принимают глубину резания и подачу наименьшими – чистовая обработка. При определении V_min принимают глубину резания и подачу наибольшими – черновая обработка.

Максимальный диаметр обработки d_max (или инструмента) по некоторым группам станков регламентируются соответствующими ГОСТами, а минимальный диаметр d_min принимают из соотношения d_max / d_min < 4  8.

2. Силовая характеристика.

Силовые параметры процесса резания – усилия резания и мощность резания обеспечиваются механизмами станка.

Мощность электродвигателей характеризует возможность станка обеспечить требуемые нагрузки.

Мощность электродвигателей главного движения

N_дв = N_э/η + N_х

где N_э – мощность затрачиваемая на резание; N_х – мощность холостого хода; η – КПД цепей, связывающих двигатель с рабочими органами станка.

Величина η при предварительных расчетах принимается:

η = 0,7  0,85 – для станков с вращающимся главным движением.

η = 0,6  0,7 – для станков с возвратно-поступательным главным движением.

N_х – это мощность, затрачиваемая источником энергии на вращение привода при отсутствии полезной нагрузки.

Эта мощность затрачивается:

1. На работу сил трения в опорах, возникающих под действием :

   1. веса движущихся частей

   2. предварительного натяжения ременных передач и подшипников

   3. различного рода перекосов валов в подшипниках, являющихся результатом неизбежных отклонений при обработке и сборке деталей привода.

   4. центробежных сих, появляющихся вследствие дисбаланса быстровращающихся деталей

   5. динамических нагрузок, возникающих из-за ошибок изготовления зубчатых колёс и других элементов.

2. На работу сил трения, возникающих в уплотнениях подшипников и других элементов.

3. На работу сил трения в зубчатых колёсах, возникающих вследствие ошибок изготовления зубчатых колёс и других причин.

4. На работу сил трения, возникающих между дисками расцеплённых фрикционных муфт.

5. На перемещение масла в масляной ванне.

6. На аэродинамические потери в подшипниках качения и быстровращающихся деталях.

Точное расчетное определение N_x при различных скоростях шпинделя является весьма затруднительным, поэтому для приближенных расчетов используют формулу:

N_x = K_м · d_ср/10⁵ · (n_I + n_II + ....K_шп · d_шп/d_ср · n_шп)

кВт

где K_м = 3  6 (меньшие значения для простых схем) – коэффициент, характеризующий конструкцию элементов привода и качества изготовления;

n_I + n_II … - числа оборотов промежуточных валов привода, соответствующие данной скорости шпинделя;

d_ср – средний диаметр всех промежуточных валов привода (см);

d_шп – диаметр шпинделя в передней опоре (см);

К_шп – коэффициент, учитывающий дополнительные потери в шпиндельном узле; при подшипниках скольжения К_шп = 2; при подшипниках качения К_шп = 1,5.

Эффективная мощность резания.

N_э = P_z · V / 102 · 60 + P_т · S_м / 102 · 60 · 1000

кВт

мощность на мощность на

вращение детали подачу

P_z – тангенциальная составляющая усилия резания (кг);

V – скорость резания (м/мин);

S_м – минутная подача (мм/мин);

Р_т – тяговая сила подачи (кг);

Затраты мощности на подачу невелики:

• для токарных станков и револьверных – 3  4 % от мощности привода главного движения

• для сверлильных станков – 4  5 %

• для фрезерных станков – 15  20 %

При отдельных двигателях для главного движения и подачи, необходимую мощность подсчитывают отдельно.

Вообще тяговую силу Р_т можно определить по формулам, данным в нормали станкостроения Н48-61.

Для продольных суппортов токарных станков с призматическими или комбинированными направляющими:

Р_т = kР_х + f '(Р_z + G)

Для продольных суппортов токарных и револьверных станков и столов фрезерных станков с прямоугольными направляющими:

Р_z

Р_т = kР_х + f '(Р_z + Р_y + G)

Р_y

Для столов фрезерных станков с направляющими в форме ласточкиного хвоста:

Р_т = kР_х + f '(Р_z + 2Р_y + G)

Для шпинделей сверлильных станков:

Р_т = (1 + 0,5f)Р_х + f 2М_к/d ≈ Р_х + f 2М_к/d

где Р_х – составляющая силы резания в направлении подачи (кг);

P_z – составляющая силы резания, прижимающая каретку суппорта или стол к направляющим (кг);

P_y – составляющая силы резания, отрывающая каретку суппорта или стол от направляющих (кг);

G – вес перемещаемых частей (кг)

М_к – крутящий момент на шпинделе (кг · мм);

d – диаметр шпинделя (мм);

f – коэффициент трения между пинолью и корпусом на шлицах;

f ' – приведённый коэффициент трения на направляющих;

k – коэффициент учитывающий влияние опрокидывающего момента.

Значение коэффициентов трения f ' при нормальных условиях смазки направляющих неодинаково:

а) для токарных станков с призматическими или комбинированными направляющими k = 1,15 и f ' = 0,15  0,18

б) для токарных и револьверных станков с прямоугольными направляющими k = 1,1 и f ' = 0,15

в) для столов фрезерных станков k = 1,4 и f ' = 0,2

г) для пинолей сверлильных станков f ' = 0,15

После определения мощности, в зависимости от назначения электродвигателя и необходимых чисел оборотов, по соответствующим каталогам подбирается тип электродвигателя.