Вопрос 28: Анализ привода главного движения, используемых в мрс. Требования к приводам главного движения.

Получение деталей требуемой формы и размеров на металлорежущих станках происходит за счет снятия с заготовок избыточного материала (припуска) в виде стружки. Процесс снятия стружки осуществляется с помощью движений формообразования исполнительных звеньев станка, на которых крепится либо инструмент, либо заготовка.

Любое движение осуществляется с помощью привода, состоящего из двигателя (источника энергии), передаточного механизма (обычно совокупность механических передач) и исполнительного звена — рабочего органа (шпиндель, суппорт, стол и т.д.).

Главное движение (движение резания) обеспечивает снятие стружки со скоростью V, которая определяется соответствующим технологическим процессом, зависит от материалов заготовки, инструмента и ряда других факторов. В станках используется два вида главного движения -вращательное (токарные, сверлильные, фрезерные, шлифовальные операции) и прямолинейное, обычно возвратно-поступательное (строгание, долбление, протягивание).

При вращательном главном движении частота вращения заготовки или ϋR

где V — требуемая скорость резания, м/мин; В — диаметр обрабатываемой заготовки или инструмента, мм.

При возвратно-поступательном движении число двойных ходов в минуту рабочего органа

где L — длина рабочего хода, мм; к = Тр/Т_х, Тр и Т_х — соответственно времена рабочего и холостого ходов.

В дальнейшем все закономерности работы привода главного движения рассматриваются на примере вращательного движения.

Основные требования к приводам главного движения.

1. Изменение частот вращения на исполнительном звене - шпинделе -в расчетном диапазоне регулирования частот вращения

V mах, V min- максимальная и минимальная скорости резания по режимам обработки в м/мин; Dmах, Dmin - максимальный и минимальный диаметры обрабатываемой заготовки или инструмента в мм.

В современных станках, особенно широкоуниверсальных, при значительных диапазонах требуемых скоростей резания V и диапазонах обработки диаметров R_п доходит до 200 и более.

2. Обеспечение необходимых для процесса резания мощности и крутящего момента.

Полезная мощность на шпинделе

где—Fz тангенциальная составляющая силы резания, Н.

При обработке на станке деталей различных размеров величины Fz и V для определенного режима в первом приближении остаются постоянными, переход на чистовые режимы приводит к уменьшению, Fz но к увеличению V. Поэтому желательно (хотя и не всегда возможно и обязательно), чтобы в приводах главного движения обеспечивалось постоянство развиваемой мощности привода по всему диапазону регулирования R_п. В этом случае крутящий момент на шпинделе

Мк = 9150Р/п (н.м),

достигает максимального значения при п = nmiп.

Часто в станках общего назначения применяют привод с комбинированным регулированием (рис. 5.31), когда до условной расчетной частоты n_р обеспечивается регулирование с постоянным моментом в диапазоне Rм, а выше — регулирование с постоянной мощностью в диапазоне Rр. Значение максимального крутящего момента в приводе уменьшается, что позволяет уменьшить его габариты и стоимость. Величина n_р, до которой используется полная мощность привода, определяется на основе анализа технологических процессов, применяемых на станке (как правило, полная мощность не используется в нижней трети общего диапазона).

3. Обеспечение включения, выключения, а также, если это необходимо, торможения и реверсирования вращения шпинделя. Названные функции осуществляются либо системой управления двигателем, либо соответствующими механическими устройствами.

4. Обеспечение высокой точности и плавности вращения шпинделя.

5. Минимальные потери на трение, т.е. высокий КПД привода.

6. Высокая надежность привода.

7. Удобство управления.

8. Простота и минимальная стоимость изготовления и эксплуатации.