3. Проверка выполнимости выбранного режима резания по возможностям станка

Шпиндель станка получает вращательное движение от электродвигателя через коробку скоростей, с помощью которой изменяется частота его вращения. Часть мощности при этом затрачивается на преодоление сил трения в кинематических парах и на опорах.

В коробке скоростей станка имеются слабые звенья, которые могут не обеспечить передачу всей подводимой мощности. Поэтому различной частоте вращения соответствуют различные мощность N_шпи крутящий момент М_шп на шпинделе, которые определяются на основании паспортных данных станка.

Для некоторых станков (например, токарных) величинаМ_шп приводится для каждой частоты вращения шпинделя, для других (например, сверлильных) – указывается только мощность двигателя N_дви коэффициент полезного действия привода главного движения η.

Следовательно, мощность на шпинделе можно найти по соотношению:

. . (1.10)

Поэтому в первом случае (для токарных станков) проверку выполнимости назначенного режима резания целесообразно производить по условию (1.11), во втором случае (для сверлильных станков) – по условию (1.12).

Очевидно, что выбранный режим резания можно осуществить на станке только при условиях, если моменты и мощности удовлетворяют следующим неравенствам:

М_ср≤М_шп, (1.11)

N_рез≤N_шп. (1.12)

Момент сопротивления резаниюМ_ср (Н×м) и эффективная мощность резания N_рез (Вт) определяются следующим образом.

Для точения:

= (1.13)

, (1.14)

где −касательная составляющая силы резания, Н.

Для операций сверления, зенкерования и развертывания:

, (1.15)

. (1.16)

Если одно из условий (1.11) или (1.12) выполняется, то расчёт заканчивается.

Однако в ряде случаев условия (1.11) или (1.12) при выбранныхn,tиs не могут быть выполненными и, следовательно, для реализации оптимальных режимов резания мощность или момент на шпинделе станка недостаточны, т.е. станок «слабее» инструмента. В этих случаях скоростная ступень определяется из условия максимального использования возможностей станка.

Для металлорежущих станков, в паспорте которых указаны моменты на шпинделе для всего ряда частот вращения (например, для токарных), оптимальные режимы резания устанавливаются следующим образом.

По соотношению (1.13) определяется М_ср для t, s₀иn_x. Найденная величина М_ср будет находиться между значениями и ,которым соответствуют скоростные ступени и , т.е.:

.

Работа на ступени с частотой врашения возможна только при <s₀.

Величину можно определить из выражения (1.13), приняв и решив его относительно :

. (1.17)

Найденную величину следует сравнить с паспортными значениямистанка и выбрать из них ближайшую меньшую – s₀″.

Для работы на скоростной ступени n_y должна быть использована величина s₀. Следовательно, имеем два режима, которые сравниваем по минутным подачам:

= ,

.

Наивыгоднейшим режимом будет тот, которому соответствует большая минутная подача. На этом режиме резания (t,s₀, n_yилиt, , ) будут полностью использованы возможности станка, но недоиспользованы режущие свойства инструмента.

Для станков (например, сверлильных), в паспорте которых отсутствуют указания на величины М_шп или N_шп, для каждой из частот вращения шпинделя оптимальные режимы резания устанавливаются (уточняются) следующим образом.

Определяется скоростная ступень по выражению (1.16) при подстановке в негоN_рез=N_шп:

(1.18)

и округляется до ближайшего меньшего значения, имеющегося на станке. Для этой скоростной ступени минутная подача будет определяться по соотношению:

. (1.19)

С другой стороны, по тому же выражению (1.16) для оптимальной n, приняв N_рез=N_шп и , рассчитывается подача:

. (1.20)

Полученная величина подачи согласовывается с паспортными данными и округляется до ближайшей меньшей, имеющейся на станке – .Для скоростной ступени n определяется минутная подача:

. (1.21)

Сопоставлением величин минутных подач (1.19) и (1.21), окончательно решается вопрос о наивыгоднейшем режиме резания, которым будет режим, дающий наибольшую величину минутной подачи или, что то же самое, – наибольшую производительность.