5 Розрахунок потужності та вибір електродвигунів для головного привода фрезерних верстатів

Потужність електродвигуна головного привода фрезерувального верстата визначається режимом різання. При розрахунку режиму різання враховують тип і розміри інструменту, матеріал його різальної частини, матеріал і стан заготовки, тип устаткування, тощо. При цьому слід пам’ятати, що елементи режиму різання знаходяться у взаємній функціональній залежності, яка встановлюється емпіричними формулами. Глибина різання t і подача S безпосередньо впливають на стійкість Т інструменту, з якою, у свою чергу, зв’язана швидкість різання. При виконанні завдання відсутні дані та розрахункові коефіцієнти слід вибирати по [21]. Деякі з цих коефіцієнтів наведені у табл. 5.1, 5.2.

При фрезеруванні головним рухом є обертання різального інструменту. При фрезеруванні швидкість різання, м/хв., визначається на підставі емпіричної формули [7]:

, (5.1)

де C_V – коефіцієнт, який залежить від матеріалу, що обробляється, охолодження фрези та виду обробки (груба або чистова);

d – діаметр фрези, мм;

Т – стійкість фрези, яка приймається звичайно для циліндричних, торцевих, дискових та фасонних фрез 180 хв. при обробці сталі, ковкого чавуну, бронзи (для обробки сірого чавуну Т = 240 хв.); для кінцевих фрез Т = 90 хв.;

S – подача на зуб фрези, мм/зуб;

t – глибина різання (глибина шару металу, який знімається за один прохід);

В – ширина фрезерування, мм;

Z – кількість зубів фрези.

У залежності від типу фрези (циліндричні, торцеві, дискові, прорізні тощо), матеріалу, який обробляється, величини подачі, якості фрези, а також наявності охолодження, буде змінюватися коефіцієнт C_V та показники ступеня.

Зусилля різання, Н, тобто окружне зусилля при фрезеруванні:

. (5.2)

Величини показників ступеня та коефіцієнтів залежать від типу фрези, матеріалу, який обробляється і беруться з довідника по режимам різання [21, табл. 39]. Деякі коефіцієнти наведені в табл. 5.1 і 5.2.

Таблиця 5.2 – Коефіцієнти та показники ступеня при фрезеруванні

Типи фрез	Матеріал різальної частини інструмента	Коефіцієнт і показники ступеня
		CF	XF	YF	u	і
Обробка конструкційної вуглецевої сталі в = 736 Н/мм2
Торцеві	Т15К6	82,5	1,0	0,75	1,1	1,3
	Р18	82,2	0,95	0,8	1,1	1,1
Циліндричні	Т15К6	101	0,88	0,75	1,0	0,87
	Р18	68,2	0,86	0,72	1,0	0,86

Швидкість обертання шпинделя верстату, об/хв., розраховується за формулою:

, (5.3)

де d_фр – діаметр фрези, мм

Передатне відношення розраховується за формулою:

, (5.4)

де п_дв – швидкість обертання вала двигуна.

При відомих значеннях зусилля та швидкості різання потужність різання, кВт, можна визначити за формулою:

. (5.5)

Потужність на валу двигуна при різанні, кВт, з урахуванням втрат у механічних передачах верстата розраховується за формулою [7, с. 243]:

, (5.6)

де _верст. – ККД верстату при номінальному навантаженні, в.о. (звичайно складає 0,75 ... 0,8).

Втрати у верстаті при номінальному навантаженні [7, с. 243], кВт:

. (5.7)

Тому, що на період пауз верстат не відключається, то потужність на його валу дорівнює потужності втрат холостого ходу верстата, кВт, яку визначаємо з [7]:

. (5.8)

На рис. 5.1 побудована навантажувальна діаграма головного привода фрезерного верстата (без урахування перехідних процесів).

Р кВт

Р_дв.

Р_дв.0

t_p t₀ t, c

Т_ц

Рисунок 5.1 – Навантажувальна діаграма головного привода фрезерних і

свердлильних верстатів

Еквівалентна потужність за цикл роботи двигуна, кВт, розраховується за формулою

. (5.9)

З умови нагріву випливає, що номінальна потужність двигуна повинна бути не менше еквівалентної потужності з навантажувальної діаграми. Двигун вибирається з довідника [3, 4, 20] з дотриманням вимоги .