2.4.3 Расчёт мощности двигателей сверлильных и расточных станков
При сверлении нормативная скорость резания, м/мин, может быть определена по формуле
(2.15)
где С - коэффициент, зависящий от материала изделия и сверла; d - диаметр сверла, мм; T - стойкость сверла, мин; s - подача, мм/об; m, zv, yv - показатели степени, зависящие от материала изделия и диаметра сверла.
По найденному значению скорости резания рассчитывается частота вращения шпинделя об/мин:
Nшп = 103 v/(πd); (2.16)
Вращающий момент на шпинделе при сверлении, Нм, определяется по формуле
;
(2.17)
Коэффициенты и показатели степени в (2.15) и (2.17) находят в справочнике по режимам резания, там же даются пояснения к формуле (2.17).
Зная момент и частоту вращения шпинделя, можно найти мощность резания при сверлении: кВт:
Рz
=
(2.18)
При расточке резцами скорость резания определяется по формуле (2.1), мощность резания - по (2.4). Рассчитав мощность резания для каждой операции, машинное и вспомогательное время, можно построить нагрузочную диаграмму станка и, используя ее, определить мощность двигателя.
Мощность двигателя подачи, кВт, угловая скорость которого регулируется изменением только напряжения на якоре, в случае естественного охлаждения или принудительной вентиляции двигателя определяется по формуле
(2.19)
где Fn,max - наибольшее усилие подачи, действующее на рабочей части диапазона, Н;
vб,п - наибольшая скорость быстрого перемещения, м/мин; ηп - КПД передачи.
Если учесть, что при быстрых перемещениях требуется усилие подачи в 6 - 8 раз меньше по сравнению с наибольшим рабочим усилием, то регулирование скорости электропривода в этом случае можно производить ослаблением потока двигателя. Это даёт возможность уменьшить номинальную мощность двигателя подачи в nmax/nном раз и легче осуществить автоматическое регулирование частоты вращения.
2.4.4 Электропривод и схема управления радиально-сверлильного станка.
Рассмотрим электропривод и схему управления (рис. 2.6) радиально-сверлильного станка модели 2А55, предназначенного для обработки отверстий диаметром до 50 мм сверлами из быстрорежущей стали. Станок имеет пять асинхронных короткозамкнутых двигателей: вращения шпинделя М1 (4,5 кВт), перемещения траверсы М2 (1,7 кВт), гидрозажима колонны МЗ и шпиндельной головки М4 (по0,5кBт) и электронасоса М5 (0,125 кВт).
Частота вращения шпинделя регулируется механическим путем с помощью коробки скоростей в диапазоне от 30 до 1500 об/мин (12 скоростей). Привод подачи выполнен от главного двигателя М1 через коробку подач. Скорость подачи регулируется от 0,05 до 2,2 мм/об, наибольшее усилие подачи Рп,тax=20 000 Н. Траверса может поворачиваться вокруг оси колонны на 360° и вертикально перемещается по колонне на 680 мм со скоростью 1,4 м/мин. Зажим траверсы на колонне производится автоматически. Все органы управления станком сосредоточены на сверлильной головке, что обеспечивает значительное сокращение вспомогательного времени при работе на станке.
Все электрооборудование, за исключением электронасоса, установлено на поворотной части станка, поэтому напряжение сети 380 В подается через вводной выключатель QS на кольцевой токосъемник XA и далее, через щеточный контакт в распределительный шкаф, установленный на траверсе.
Перед началом работы следует произвести зажим колонны и шпиндельной головки, что осуществляется нажатием кнопки SB1- «Зажим», Получает питание контактор КM5 и главными контактами включает двигатели MЗ и M4, которые приводят в действие гидравлические зажимные устройства. Одновременно через вспомогательный контакт контактора KM5 включается реле KV, подготавливающее питание цепей управления через свой контакт после прекращения воздействия на кнопку «Зажим» и отключения контактора КM5. Для отжима колонны и шпиндельной головки при необходимости их перемещения нажимается кнопка
SB2 - «Отжим», при этом теряет питание реле KV, что делает невозможным работу на станке при отжатых колонне и шпиндельной головке.
Рис. 2.6 Электрическая схема управления электроприводами станка модели 2А55.
Управление двигателями шпинделя M1 и перемещения траверсы M2 производится при помощи крестового переключателя SM1, рукоятка которого может перемещаться в четыре положения: «Влево», «Вправо», «Вверх» и «Вниз», замыкая при этом соответственно контакты SM1- SM4. Так, в положении рукоятки «Влево» включается контактор КМ1, и шпиндель вращается против часовой стрелки. Если рукоятку переместить в положение «Вправо» включается контактор КМ2, и шпиндель станка будет вращаться по часовой стрелке. При установке рукоятки крестового переключателя SM, например, в положение «Вверх» включается контактором КМ3 двигатель М2. При этом ходовой винт механизма перемещения вращается вначале вхолостую, передвигая сидящую на нем гайку, что вызывает отжим траверсы (при этом замыкается контакт конечного выключателя SQ3, переключателя автоматического зажима), после чего происходит подъем траверсы. По достижении траверсой необходимого уровня переводят рукоятку SM в среднее положение поэтому отключается контактор КМ3, включается контактор КМ4 и двигатель М2 реверсируется. Реверс его необходим для осуществления автоматического зажима траверсы благодаря вращению ходового винта в обратную сторону и передвижению гайки до положения зажима, после чего двигатель разомкнувшимся контактом SQ3 отключается. Если теперь установить рукоятку переключателя SM в положение «Вниз», то сначала произойдет отжим траверсы, а затем ее опускание и т.д. Перемещение траверсы в крайних положениях ограничивается конечными выключателями SQ1 и SQ4, разрывающими цепи питания контакторов КM3 или КM4.
Защита от к.з. в силовых цепях, цепях управления и освещения производится плавкими предохранителями FU1– FU4. Двигатель шпинделя защищен от перегрузки тепловым реле KK. Реле KV осуществляет нулевую защиту, предотвращая самозапуск двигателей M1 и M2,включенных переключателем SM, при снятии и последующем восстановлении напряжения питания. Восстановление цепи управления возможно только при повторном нажатии кнопки «Зажим».