1.3 Определение частот вращения и подач

1.3.1. Предельные частоты вращения шпинделя определяются по

формулам

и ,

где n_min и n_max в мин^-1; v_min и v_max в м/мин; D_min и D_max в мм.

1.3.2. Диапазоны регулирования коробки скоростей R_n или подач R_s определяются соответственно как отношение предельных частот вращения шпинделя , или предельных подач суппорта, стола и т.д. .

1.3.3. Знаменатели геометрического ряда частот вращения φ_n или подач φ_s определяются в зависимости от числа ступеней Z_n, или Z_s и диапазонов регулирования по формулам , или и скругляются до стандартных значений, равных 1,06; 1,12; 1,26; 1,41; 1,58; 1,78; 2,00.

3.4. Промежуточные значения частот вращения n_i или подач s_i определяются соответственно следующим образом:

или и округляются до стандартных значений соответствии с нормальными рядами чисел в станкостроении.

1.4 Определение сил резания и эффективных мощностей

1.4.1. Наибольшие значения сил резания Р_x, Р_y, Р_z для то­карных станков определяется при точении твердосплавным инструмен­том с наименьшей стойкостью при наибольших глубине резания и по­даче.

Для сверлильных станков максимальные осевая сила Р_О и момент резания М соответствуют сверлению с наибольшей подачей и наибольшим диаметром сверла с режущей частью из быстрорежущей стали.

Окружная сила резаний Р_z для фрезерных станков принимает наибольшее значение при торцовом фрезеровании с твердосплавной режу­щей частью фрезы, а при цилиндрическом - из быстрорежущей стали с наибольшим диаметром фрезы и ее наименьшей стойкостью. Глубина ре­зания и подача на зуб фрезы, а также ширина .фрезерования принимаются наибольшими.

1.4.2. Наибольшая эффективная мощность резания N_эv для токарных и фрезерных станков определяется по максимальной силе Р_z и соответствующей ей скорости резания v по формуле , где N_эv в кВт, Р_z в Н, v в м/мин; а для сверлильных станков - по максимальному моменту резания М и соответствующим ему скорости резания v и диаметру сверла d по формуле , где М в Н·м, v в м/мин, d в м.

1.4.3. Максимальная тяговая сила подач Р определяется в замисимости от типа направляющих по формулам: для токарных станков с призматическими и комбинированными направляющими , токарных, револьверных и фрезерных станков с прямоугольными направляющими ,фрезерных станков с направляющими в форме "ласточкиного хвоста" P и для пиноли шпинделя сверлильных станков , где Р_x, Р_y, Р_z в Н, G - вес движущихся частей в Н, k - коэффициент влияния опрокидывающего момента, f - приведенный коэффициент трения, М - кру­тящий момент в Н·м, d - диаметр сверла в м.

1.4.4. Эффективная мощность подачи определяется по максималь­ной тяговой силе Р и соответствующей ей минутной подаче s по формуле где в кВт, Р в Н, s в мм/мин.

1.5 Определение мощности привода

1.5.1. Мощность привода должна включать необходимую полезную мощность, расходуемую на процесс обработки и мощность на преодоление различных вредных сопротивлений. Полезная мощность состоит из эффективной мощности , необходимой для осуществления главно­го движения резания и эффективной мощности движения подач . Мощность вредных сопротивлений зависит от степени быстроходности механизмов, величины полезной нагрузки и других факторов и возрастает при их увеличении. Она состоит из мощности, затрачиваемой на холостой ход и мощности на дополнительные потери при передаче по­лезной нагрузки.

1.5.2. Мощность общего привода металлорежущего станка для главного движения и подач определяется в следующем порядке. Выби­рается ориентировочно КПД привода главного движения 0,70...0,85 (при вращательном главном движении) или 0,60...0,70 (при возвратно-посту­пательном), который после выполнения кинематического расчета опре­деляется через КПД отдельных элементов η_i no формуле η_v=n η_i. Необходимая мощность привода главного движения рассчитывается по формуле , а для универсальных станков с учетом пере­грузки электродвигателя, используя зависимость . Мощность , требуемая на подачу, может определяться в процентном отношении к мощности привода главного движения и составляет для токарных и револьверных станков 3…4%, сверлильных – 4…5% и фрезерных – 15...20%. Тогда общая мощность привода равна . Выбор электродвигателя осуществляется предварительно на основании расчетной мощности привода и затем уточняется с учетом анализа мощностей электродвигателей, существующих станков сходных типоразмеров.

1.5.3. Металлорежущие станки с независимыми приводами главного движения и подач имеют отдельные электродвигатели и требуе­мые мощности рассчитываются соответственно отдельно для каждой из кинематических цепей. Мощность привода главного движения опре­деляется по вышеприведенной методике. Мощность привода подач оп­ределяется по формуле где и в кВт; - КПД кинематической цепи подач, который может приниматься ориенти­ровочно 0,15...0,20, а после кинематического расчете уточняется че­рез КПД отдельных элементов по выражению . По каталогу подбирается электродвигатель, приемлемый по мощности и частоте вращения, на основании расчета и анализа приводов подач станков прототипов.