Расчет силовых параметров процесса резания

Силу резания, возникающую в процессе обработки, рассчитывают для двух предельных значений.

Наибольшее усилие резания в процессе обработки изделия будет действовать при снятии наибольшей стружки (t_б, S_б) при обработке самого твердого материала. Сила резания или составляющие силы резания определяются по формулам, приведенным ниже, в зависимости от типа станка и выполняемых операций.

Для токарных и строгальных станков:

– при точении, растачивании, строгании, кН,

=0,279*4,6¹*1,53^0,75*150^0,35=10,2 кН;

=2,7*10^-5*4,6^0,9*1,53^0,75*150²=3,3 кН;

=2,1*10^-4*4,6^1,2*1,53^0,65*150^1,5=3,17 кН;

– при отрезке и прорезке резцами, кН,

=0,34*4,6¹*1,53¹*150^0,35=12,20 кН;

=3,1*10^-5*4,6^1,2*1,53⁰⁷⁵*150^0,75=0,01 кН.

Значения С, x, y,n приведены в табл. П 1.32[6]. Сила P_z определяет нагрузку на привод главного движения, крутящий момент и эффективную мощность резания; P_y – отжим резца от детали и величину ее прогиба; P_x – нагрузку в цепи механизма подачи.

Для фрезерных станков:

– при цилиндрическом фрезеровании, кН,

=0,015*0,06^0,7*48¹*1/64²=2,45*10^-5 кН.

Значения С, x, y, z, n принимаются по табл. П 1.32[6].

Расчет эффективной мощности привода и мощности электродвигателя

Максимальная мощность, необходимая на резание, как известно из теории резания металлов, будет при отделении стружки наибольшего сечения и при обработке наиболее мягкого материала.

Для токарных станков. Эффективная наибольшая мощность привода, потребная для точения, определяется по формуле, кВт,

=12,20*211,5/61,2=42,16 кВт,

где – наибольшая сила резания, кН; V – скорость резания, м/мин.

Мощность электродвигателя главного движения N_д определяется по наибольшей эффективной мощности резания, кВт,

Nд=Nэ/kη=42,16/1,2*0,8=43,92 кВт,

где k – коэффициент перегрузки станка, k≈1,2–1,3; η – КПД привода главного движения; η=0,76–0,85.

При осуществлении подачи и других движений станка от отдельных электродвигателей их потребная мощность N_n подсчитывается отдельно для каждой кинематической цепи по формуле, кВт,

N_n=N_э/η_n, (80)

где η_n – КПД цепи привода подачи, η = 0,15 – 0,2; N_э – потребная мощность, равная, кВт,

N_э=QS/102·60·100=5,812*1,53/102*60*100=0,014 кВт,

где Q – тяговая сила подачи, Н; S – величина подачи, мм/мин.

Тяговую силу подачи Q можно определять по формуле:

– для продольных суппортов токарных и револьверных станков и столов фрезерных станков с прямоугольными направляющими

Q=kP_x+ƒ′(P_z+Р_y+G)=1,15*3,17*10³+0,16*(10,2*10³+3,3*10³+40)=5812 Н;

где P_x – составляющая силы резания в направлении подачи, Н; P_z – составляющая силы резания, прижимающая каретку суппорта или стола к направляющим, Н; G – масса перемещаемых частей, Н; ƒ′ – приведенный коэффициент трения на направляющих; k – коэффициент, учитывающий влияние опрокидывающего момента.

Значения коэффициентов k и ƒ′ при нормальных условиях смазки направляющих неодинаковы: для токарных станков с призматическими или комбинированными направляющими ƒ′=0,15–0,18, k=1,15;

Заключение

Был разработан технологический процесс обработки детали «корпуса» и определены движения формообразования.

Были рассмотрены несколько компоновок токарных станков, подходящих для обработки данной детали. Проанализировав достоинства и недостатки каждого типа конструкций, была выбрана компоновка токарного обрабатывающего центра с револьверной головкой, противошпинделем и приводным инструментом.

Токарные станки с числовым программным управлением обладают рядом принципиальных преимуществ, таких как высокий уровень автоматизации производства, минимальное количество производимых вручную операций, увеличение производительности технологического процесса, уменьшение цикла обработки, возможность производить широкий спектр операций на одном станке за один установ детали.

Для выполнения полного цикла обработки на одном станке без переустановки детали и переналадки зачастую необходимо, чтобы существовала возможность обрабатывать ту часть заготовки, которая первоначально была зажата в патрон (цангу). В числе прочих и эту задачу позволяет решить токарный центр с противошпинделем. Это станок, в состав которого входят два шпинделя и, как правило, две револьверные головки. Такая конструкция позволяет проводить как обработку детали с передачей из одного шпинделя в другой, так и одновременную независимую обработку двух деталей. Это позволяет до двух раз увеличить производительность одного станка.

Токарные центры с противошпинделем могут так же оснащаться приводным инструментом, что ещё больше расширяет область их применения. Так один токарный центр с функцией фрезерования и противошпинделем может заменить несколько токарных и фрезерных станков.

По вычисленным значениям предельных режимов обработки и сил резания можно произвести расчет двигателей основного привода и приводов подачи, основных узлов станка.