4. Описание кинематической схемы станка

Главное движение. Шпиндель VIII получает вращение от асинхронного электродвигателя через коробку скоростей с тремя передвижными блоками зубчатых колес и передачи , в шпиндельной головке. Механизм переключения блоков обеспечивает получение 18 частот вращения и позволяет выбирать требуемую частоту вращения без последовательного прохождения промежуточных ступеней. Уравнение кинематической цепи:

Вертикальная подача ползуна со смонтированным в нем шпинделем осуществляется от высокомоментного двигателя через зубчатую пару и передачу винт-гайка качения с шагом . Предусмотрено ручное перемещение ползуна. На валу установлен датчик обратной связи – трансформатор типа ВТМ-1В.

Рисунок 2.4.1 – Кинематическая схема станка модели 6Р13Ф3

Поперечная подача салазок осуществляется от высокомоментного двигателя , через беззазорный редуктор и винт-гайку качения с шагом .

Продольная подача стола происходит от высокомоментного электродвигателя через беззазорный редуктор и винт-гайку качения с шагом . В редукторах продольного и поперечного перемещений установлены датчики обратной связи - трансформаторы типа ВТМ-1В.

Вспомогательные движения станка 6Р13ФЗ. Специальными шестигранными выводами можно производить ручные перемещения по координатам . Установочная вертикальная подача консоли осуществляется от электродвигателя через червячную пару и ходовой винт

9. Определение оптимальных режимов резания

Для правильного решения вариационной технико-экономической задачи определения оптимальных режимов резания большое значение имеет выбор критерия оптимальности.

В большинстве случаев при определении режимов резания на металлорежущих станках в качестве критерия оптимальности принята себестоимость одной операции или одной детали. Иногда в качестве такого критерия принимается производительность операции. Такие критерии, как капиталоемкость, энергопотребление и т. п., при расчете режимов резания почти не применяются.

В условиях рыночных отношений себестоимость продукта наиболее полно отражает количество затраченного на его производство общественно необходимого труда, независимо от времени и места его приложения. Сюда входят затраты не только живого труда, непосредственно затрачиваемого при эксплуатации станка (труд производственных и вспомогательных рабочих, инструментальщиков, заточников, ремонтников и т. п.), но также и затраты прошлого овеществленного труда, учитываемые амортизацией основных средств производства. Себестоимость учитывает труд, затраченный на добычу топлива, производство электроэнергии, полуфабрикатов, вспомогательных материалов и т. п.

Уравнение для определения критерия оптимальности, как функции от элементов режима резания п, s, t, называется оценочной, или целевой функцией.

В качестве оценочной функции при определении оптимальных режимов резания для работы в один проход будем принимать уравнение вида

где – любой постоянный коэффициент.

Уравнение является уравнением оценочной функции и в том случае, когда в качестве критерия оптимальности принята наибольшая производительность процесса.

В тех случаях, когда обработка производится в несколько проходов, уравнение оценочной функции принимает следующий вид:

где – глубина резания, мм.

При расчете режимов резания на металлорежущих станках необходимо принимать во внимание ряд факторов, действующих в процессе обработки детали и накладывающих ограничения на режимы резания, называемые техническими ограничениями.

Техническими ограничениями могут быть различные элементы технологического процесса, относящиеся к заготовке – величина припуска на обработку, жесткость заготовки, заданная чистота обработанных поверхностей и другие; к станку – мощность электромотора, наибольшее допустимое усилие подачи, жесткость и прочность узлов и деталей станка; к инструменту – прочность и жесткость инструмента, геометрия, марка твердого сплава и др.

Наряду с техническими ограничениями могут быть ограничения и организационно-производственного характера – заданная производительность станка, такт поточной или автоматической линии и другие, а также экономические показатели – норма расхода инструмента, расход электроэнергии и т. п.

Поскольку наличие тех или иных ограничений в большинстве случаев снижает эффективность процесса, их необходимо по возможности устранять путем введения различных технологических, конструктивных и организационно-производственных усовершенствований.

Таким образом, при расчете оптимальных режимов резания необходимо учитывать минимум ограничений, которые оказалось невозможно или нецелесообразно устранить.

При обработке на металлорежущих станках наиболее важными ограничениями, которые необходимо учитывать, являются следующие:

1) режущие возможности инструмента, определяемые его материалом, геометрией, расчетной стойкостью и условиями обработки;

2) мощность электромотора привода главного движения станка или силовой головки;

3) заданная производительность станка;

4) наименьшая допустимая скорость резания;

5) наибольшая возможная скорость резания (число оборотов), допускаемая кинематикой станка или режущими свойствами инструмента;

6) наибольшая допустимая подача;

7) наименьшая подача, допускаемая кинематикой станка;

8) наибольшая подача, допускаемая кинематикой станка;

9) наименьшая технологически приемлемая глубина резания для данного инструмента;

10) наибольшая возможная глубина резания.

Произведем расчет технологических ограничений заданного вертикально-фрезерного станка с ЧПУ 6Р13Ф3:

1. Режущие возможности инструмента, определяемые его материалом, геометрией, расчетной стойкостью и условиями обработки:

При фрезеровании окружная скорость фрезы определяется по формуле [1, стр.282]:

C другой стороны:

Приравняв правые части, получим уравнение, характеризующее первое ограничение для фрезерования:

где – период стойкости наибольшей производительности, мин;

– постоянный коэффициент, зависящий от условий обработки;

– показатели степеней;

– общий поправочный коэффициент;

– диаметр обработки, мм.

мм.

Согласно таблице 39 [1, стр.286]:

Период стойкости соответствующий наибольшей производительности , мин, определим по ГОСТ 9140-78, таблица 3б:

Общий поправочный коэффициент для скорости резания , определим по формуле [1, стр.282]:

где – коэффициент, учитывающей влияние материала заготовки,

– коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;

– коэффициент, учитывающий материал инструмента.

Определим коэффициент по таблицам 1-4 [1, стр.261-263]:

где – коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости. Определяется по таблице 2 [1, стр.262]:

при обработке стали 45 инструментом из быстрорежущей стали Показатель степени:

По таблице 5 [1, стр.263] исходя из того, что обрабатываемой заготовкой является прокат с коркой

По таблице 6 [1, стр.263] при обработке стали 45 инструментом, оснащенным пластиной из быстрорежущей стали Р6М5:

Обозначив через , , получим уравнение первого ограничения:

2. Мощность электромотора привода главного движения станка или силовой головки:

Согласно исходным данным для обработки применяется станок 6Р13Ф3 с мощностью привода главного движения 7,5 кВт.

Коэффициент полезного действия привода главного движения станка:

где КПД муфты;

КПД пары подшипников;

КПД цилиндрической передачи;

КПД конической передачи.

Эффективная мощность:

Определим окружную силу [1, стр.282]:

Приравняв уравнения, получаем что уравнение, характеризующее второе ограничение для фрезерования, будет иметь вид: