3.3. Определение предельных частот вращения шпинделя

Предельные частоты вращения шпинделя определяются по формулам

n_max = и n_min = ,

где n_min и n_max – предельные частоты вращения шпинделя, мин^–1;

υ_min и υ_max – предельные значения скоростей резания, м/мин;

D_min и D_max – предельные значения диаметров обрабатываемых деталей или режущих инструментов, мм.

Выбор предельных расчетных диаметров обрабатываемых заготовок или режущих инструментов влияет на установление диапазона регулирования частот вращения шпинделя, а для некоторых стан-ков – и на установление проектной мощности. Для станков токарной, сверлильной и фрезерной групп рекомендуется следующее соотношение между наибольшим и наименьшим расчетным диаметром: D_max = (4 – 8)D_min.

Наибольший расчетный диаметр принимается:

а) для токарных станков D_max = (0,75–1,0)D;

б) для сверлильных D_max = (0,75–1,0)d;

в) для фрезерных D_max = (8–12) ,

где D, d, B – максимальный диаметр обрабатываемой детали над станиной, условный диаметр сверления и ширина стола для соответствующего станка, мм.

Диапазоны регулирования частот вращения шпинделя определяются как отношение предельных частот вращения:

R_n = .

3.4. Определение сил резания и мощности привода

Наибольшие значения сил резания P_x, P_y, P_z для токарных операций определяются при точении твердосплавным инструментом с наименьшей стойкостью при наибольших глубине резания и подаче.

Для сверлильных операций максимальные осевая сила Р_о и момент резания Т соответствуют сверлению с наибольшей подачей и наибольшим диаметром сверла с режущей частью из быстрорежущей стали.

Окружная сила резания P_z для фрезерных операций принимает наибольшее значение при торцевом 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.

Наибольшая эффективная мощность резания N_υ для токарных и фрезерных станков определяется по максимальной окружной силе P_z и соответствующей скорости резания υ по формуле

N_υ = ,

где N_υ – кВт; P_z – Н; υ – м/мин,

а для сверлильных станков – по максимальному моменту резания T, соответствующей скорости резания и диаметру сверла d по формуле

N_υ = ,

где – T – Н·м; υ – м/мин; d – мм.

Мощность привода должна учитывать необходимую полезную мощность, расходуемую на процесс обработки, и мощность на преодоление различных вредных сопротивлений. Полезная мощность является эффективной мощностью резания N_υ, необходимой для осуществления процесса обработки при главном движении резания. Мощность вредных сопротивлений зависит от степени быстроходности привода, 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.

Мощность привода главного движения металлорежущего станка при проектном расчете определяется по выбранному ориентировочно КПД главного привода η_υ = 0,7–0,85, который после выполнения кинематического расчета определяется через произведение КПД от-дельных элементов η_i по формуле

η_υ = ,

где η_i – КПД зубчатых передач, подшипников, муфт и т. д.

Необходимая мощность привода главного движения рассчитывается по формуле

N_эυ =