2.3.3 Регулирование скорости приводов станков
Для наиболее полного использования режущего инструмента и станка обработка изделий должна производиться при так называемой экономически выгодной (оптимальной) скорости резания, которая при работе станка с соответствующей подачей и глубиной резания должна обеспечить обработку детали с необходимой точностью и чистотой поверхности при минимальных приведенных удельных затратах на обработку, производительность при этом будет несколько ниже наибольшей возможной. Оптимальная скорость резания зависит от твердости обрабатываемого материала, свойств материала и геометрии режущего инструмента, а также от характера обработки. На одном и том же станке могут обрабатываться детали разных размеров, из различных материалов и различными инструментами, что является причиной изменения режимов резания. Например, на токарных станках при постоянной частоте вращения шпинделя nшп с изменением диаметра обработки dобр будет изменяться скорость резания, м/мин:
С
ледовательно,
частота вращения шпинделя станка
определяется двумя факторами - диаметром
do6p.
и скоростью резания. Рациональное
использование станка требует изменения
частоты вращения шпинделя при изменении
технологических факторов.
2.3.4 Механическое ступенчатое регулирование скорости главных приводов.
На многих станках и до настоящего времени применяют трехфазные односкоростные асинхронные двигатели с чисто механической системой регулирования скорости, осуществляемой путем переключения шестерен коробки скоростей. В современных конструкциях коробок скоростей переключения производятся дистанционно: с помощью электромагнитных фрикционных муфт, например в токарных станках средних размеров; гидравлических механизмов, например в тяжелых шлифовальных станках.
Ступенчатое механическое регулирование угловой скорости, осуществляемое переключением шестерен коробки скоростей, не обеспечивает для разных диаметров обработки наиболее выгодную скорость резания. Следовательно, станок при изменении dобр не может обеспечить высокую производительность. Кроме того, коробка скоростей представляет собой довольно сложную и громоздкую конструкцию, стоимость которой возрастает с увеличением числа ступеней.
2.3.5 Электромеханическое регулирование скорости главных приводов.
Для упрощения кинематических схем станков небольших и средних размеров при ступенчатом регулировании угловой скорости применяют многоскоростные асинхронные короткозамкнутые двигатели (двух, трех и четырёхскоростные), что позволяет существенно уменьшить механическую коробку передач и снизить её сложность и стоимость. Более значительные результаты дает упрощение кинематических схем работающего при постоянстве мощности нагрузки главного привода тяжелых станков, в которых применяются двигатели постоянного тока независимого возбуждения, позволяющие плавно регулировать угловую скорость с постоянством мощности изменением тока возбуждения двигателя в диапазоне Dэл ≥ (4-6):1 при постоянном напряжении на якоре. Но так как требуемый диапазон регулирования скорости главных приводов станков D ≥ (80 ÷ 100) : 1, то приходится вводить механическое регулирование (коробку скоростей) с диапазоном
D = D/Dэл = (60 ÷ 120):(4 ÷ 6) =(15 ÷ 20):1. В некоторых случаях при комбинированной нагрузке диапазон электрического регулирования доводят до (8 ÷ 12) : 1, используя при этом двигатели общепромышленного назначения, для которых обычно допускается ωmax= (1,6 ÷ 2)ωном и двухзонное регулирование скорости - ослаблением магнитного потока в диапазоне Dэл.ф= (1,6 ÷ 2) : 1 в зоне высоких скоростей, где обычно, мощность нагрузки постоянна, и изменением подводимого к якорю двигателя напряжения при Dэл.U = ( 5 ÷ 6) : 1 в зоне низких скоростей, где постоянен момент нагрузки. Если же во всем диапазоне Dэл мощность нагрузки постоянна, то требуется завышение установленной мощности двигателя по крайней мере в Dэл.U раз, что в большинстве случаев экономически невыгодно. В обоих случаях коробка скоростей станка оказывается сравнительно простой, имеющей две - три механические ступени скорости.