2.4 Предварительное определение мощность электродвигателя главного движения.

Предварительное определение мощность электродвигателя главного движения (до определения кинематической структуры привода) определяется по формуле

где ‑ КПД цепи главного движения (для станков с вращательным главным движением =0,7-0,85).

‑ полезная мощность резания

, кВт

где ‑ наибольшее значение сил резания необходимо определять при следующих условиях:

1. обрабатываемый материал заготовки сталь =750 МПа;

2. материал режущей части резца - быстрорежущая сталь;

3. глубина резания и подача наибольшие

Мощность потребляемую на подачу определяют по формуле

,

где =0,15-0,2 - КПД цепи подачи;

‑ эффективная мощность подачи, кВт

где ‑ тяговая сила подачи, даН;

‑ скорость подачи, мм/мин.

Тяговую силу можно определить по следующим формулам.

Для продольных суппортов токарных станков с треугольными и комбинированными направляющими

,

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

Для столов фрезерных станков с направляющими в форме ласточкина хвоста

Для шпинделей сверлильных станков

где ‑ составляющая силы резания в направлении подачи, даН;

‑ составляющая сил резания, прижимающая каретку суппорта

или стола к направляющим, даН;

‑ масса перемещаемых частей, кг;

‑ крутящий момент на шпинделе, даН м;

‑ диаметр шпинделя, мм;

‑ коэффициент трения между пинолью и корпусом, на шлицах

или шпонках шпинделя;

‑ приведенный коэффициент трения на направляющих;

‑ коэффициент, учитывающий влияние опрокидывающего момента.

Для токарных станков с призматическими или комбинированными направляющими =1,15 и =0,15-0,18; для токарных и револьверных станков с прямоугольными направляющими =1,1 и =0,15; для столов фрезерных станков =1,4 и =0,2; для пинолей сверлильных станков =0,15.

3. Технические требования к приводу станка

Основная задача, стоящая перед конструктором, ‑ создание металлорежущих станков, удовлетворяющих следующим основным требованиям:

а) обеспечение заданной точности и чистоты обрабатываемых деталей;

б) высокая производительность;

в) надежность в работе;

г) удобство и безопасность в обслуживании;

д) простота и дешевизна в изготовлении;

ж) повышение эргономических свойств.

4 Кинематический расчет привода станка

Общий порядок кинематического расчета следующий:

1. Распределяют общее передаточное отношение на частные по группам передач и строят оптимальный график частот вращения выходного вала.

2. Определяют числа зубьев шестерен групповых передач по обычной методике [15-18,32,35,40,41,49] .

3. Делают проверку погрешности кинематики привода.

4.1. Разработка кинематической схемы

4.1.1 Построение графика частот вращения (подач).

Структурная сетка не дает фактических значений частот вращения и передаточных отношений передач в группах. Для определения этих величин строят второй график - график частот вращения. Для его построения должны быть известны

а) знаменатель ряда частот вращения ;

б) фактические частоты вращения от до ;

в) частота вращения выбранного привода двигателя ;

г) полная кинематическая схема привода, которая кроме групповых передач может иметь и одиночные передачи.

Построение графика частот вращения (подач) может быть выполнено в соответствии с рекомендациями [15-19].

При заданных значениях подач необходимо перейти к числу оборотов выходного вала коробки подач по формуле

где - подача, мм/об;

- шаг тягового устройства для передачи колесо-рейка (для привода с ходовым винтом $

- передаточное отношение от выходного вала коробки подач до вала реечной шестерни. Если подача задана в мм/мин, то будет мин^-1.

4.1.2 Выбор чисел зубьев и определение действительных частот вращения (подач). В станкостроении межосевые расстояния, суммы чисел зубьев пары сопряженных колес, числа зубьев червячных колес и модули нормализованы [17-18]. Поэтому, в ряде случаев, приходится округлять расчетное значение параметров зубьев до стандартных.

Отступления от установленных нормалью межосевых расстояний допускают в следующих случаях:

а) если есть необходимость иметь точное соотношение между угловыми и линейными перемещениями кинематически связанных элементов (при нарезании резьбы, затыловании и т.п.);

б) расстояние между осями определяются координатами мест обработки [17].

Определение чисел зубьев косозубых и червячных передач можно выполнить по работе [15-18,32,35,40,41,49].

После выбора чисел зубьев колес производится определение действительных значений чисел оборотов и степень их отклонения от стандартного ряда в процентах.

4.1.3 Кинематическая схема привода. При разработке кинематической схемы станка в первую очередь необходимо решить вопрос выбора типа привода. Привод - источник движения и совокупность механизмов, передающих движение к конечным звеньям станка.

Станок может иметь один или несколько источников движения. Применение нескольких двигателей позволяет сократить кинематические цепи, упростить управление, механизировать и автоматизировать станок. Если же между отдельными кинематическими цепями требуется строгая взаимосвязь, то они должны получать движение от общего двигателя. Выбор привода имеет существенное значение при проектировании нового станка, так как это является одним из основных условий создания высококачественной и экономичной продукции.

Наиболее характерные варианты схем кинематических цепей привода главного движения в станках представлены в работах [16-17].

4.1.4 Особенности разработки резьбовых коробок подач. Нарезание резьб нормальной точности осуществляется на универсальных токарно-винторезных станках, имеющих коробку подач для резьб и ходового винта. Кинематическая цепь в этом случае состоит из следующих элементов: шпиндель - гитара - коробка подач - ходовой винт (представляющий тяговый вал суппорта).

Нарезание точных резьб производится на специальных резьбонарезных станках и на токарно-винторезных станках с настройкой на укороченную цепь подач через гитару, минуя коробку подач. Кинематическая цепь подач при этом включает: шпиндель - гитару - ходовой винт.

При расчете коробки подач для резьб стремятся подобрать пере даточные отношения зубчатых колес так, чтобы стандартные резьбы

(метрические, дюймовые, модульные и питчевые) были получены с возможно минимальным числом нестандартных значений.

При расчете гитары настройки для резьб стремятся получить набор из минимального количества зубчатых колес. При этом особенности разработки резьбовых коробок подач различных типов изложены в [18].