1.4 Техническая характеристика станка

Разработка основных параметров технической характеристики выполняется в соответствии с технологическим процессом обработки детали-представителя.

Максимальные габариты детали и условия ее обработки, а именно, вид и размеры используемых инструментов, условия крепления заготовки на станке необходимость перемещения инструмента или детали на входе и выходе с обрабатываемой поверхности и другие определяющие размеры стола или хода суппорта условия принимаются по станку базовой модели.

По технологическому процессу обработки детали-представителя определяют: предельные значения частот вращения шпинделя, предельные значения подач по видам движения: продольная, поперечная, вертикальная и другая или по координатным осям: x, y, z и др., мощность привода, укажем этапы

1. Предельные значения частот вращения шпинделя устанавливаются по скорости резания из выражений: в следующей последовательности

n_max= ·10³ мин^-1; n_min= ·10³мин^-1, (1)

где n_max(min) - частота вращения шпинделя, мин^-1;

V_max(min) - скорость резания, м/мин;

d_max(min) - максимальный (минимальный) диаметр обрабатываемой поверхности или инструмента, мм.

2. Пределы изменения подач устанавливаются также по технологическому процессу (S_p) и сравниваются с подачами станка базовой модели (S).

S_max S_{max p} S_min S_{min p .}

3. Определяются эффективная и требуемая мощности привода главного движения P_эгд

Р_эгд= кВт, . (2)

где Р_эгд- эффективная мощность резания, кВт. Если используется многоинструментальная обработка, то

Р_Э = , . (3)

где К - число одновременно работающих инструментов:

F_{z max} - максимальная составляющая силы резания, Н.

4. Эффективная мощность привода подачи (ПП) определяются по тяговой силе и величине подачи для оптимального режима обработки

Р_эпп = кВт, (4)

где F_max - максимальная тяговая сила, Н;

S_max- максимальная подача при данном режиме обработки, мм/мин.

Мощность двигателей приводов главного движения (ПГД) и подач определяется с учетом потерь в механической и электрической частях приводов. Кроме того, учитывая неравномерность действия нагрузок, допускается кратковременная перегрузка двигателя до 25 %. Таким образом, в общем случае имеем

P_Д = , (5)

где η - приближенное значение коэффициента полезного действия (к.п.д.).

Ориентировочное значение к.п.д. электромеханического привода со ступенчатым регулированием принимается:

- η = 0,75-0,85.

Для комплектных бесступенчато регулируемых приводов - η = 0,96.

По структурному построению приводы станков могут быть независимыми (раздельными) или кинематически связанными, с одним электродвигателем для ПГД и ПП.

Если проектируемый станок имеет общий двигатель для ПГД и ПП, то мощность, затрачиваемая на подачу, прибавляется к мощности ПГД.

Обычно у токарных и револьверных станков мощность привода продольной подачи составляет 15 - 20 % мощности ПГД, поперечной подачи 10 – 15 %; фрезерных и расточных -20 – 30 %; сверлильных – 5 – 10 %.

Пользуясь этими соотношениями для предварительных расчетов можно принять мощность электродвигателя ПП по следующей зависимости: Р_ПП = КР_ГД, где К - коэффициент учитывающий затраты мощности на подачу в процентном соотношении соответственно:

К_ТПР=0,15…0,20; К_ТПОП=0,1…0,15; К_Ф=0,20…0,30; К_С=0,05…0,1.

5. Точность станка базовой модели определяется по буквенному индексу в обозначении модели и сравнивается с требуемой точностью лимитирующей обрабатываемой поверхности детали-представителя.

При обозначении модели принято: без индекса - нормальная точность Н;

П – повышенная точность;

В – высокая точность;

А – особо высокая точность;

С – высокоточные мастер – станки.

В зависимости от класса точности станка изменяются параметры, определяющие точность отдельных механизмов станка. В частности, изменяется класс точности подшипниковых опор шпинделя и валов коробки скоростей. Изменяется допустимая величина упругого перемещения переднего конца шпинделя или другие элементы конструкции.

Каждому виду обработки соответствует определенный квалитет точности размеров, это является определяющим для установления пределов допустимых перемещений переднего конца шпинделя под действием сил резания. Эти перемещения возникают в результате изгиба тела шпинделя, податливости опор и сдвига, вызванного защемляющим моментом в опорах.

Величина допустимых упругих перемещений конца шпинделя принимается в пределах одной трети допуска на лимитирующую (наиболее точную) обрабатываемую поверхность при условиях автоматического получения размера (при партионной наладке станка).

В таблице 1 приведены рекомендации экономической точности обработки в зависимости от класса точности станка .

Таблица 1 - Точность обработки на металлорежущих станках

Тип станка	Класс точности	Квалитет точности допуска	Примечание
1	2	3	4
Токарный	Н П В	8 7 7 6 6 5	Более точный квалитет для внутренних поверхностей

Продолжение таблицы 1

Тип станка	Класс точности	Квалитет точности допуска	Примечание
1	2	3	4
Токарно-карусельный	Н П	8 - 7 7 - 6	Более точного квалитет допуска для диаметров обработки свыше 2000мм
Токарно-револьверный 1) обработка не мерным инструментом 2) обработка развертками и головками	Н	12 8
Токарные многорезцовые	Н П В	8 7 6
Токарные одношпиндельные и многошпиндельные автоматы	Н П	8 9 7
Токарные автоматы продольного точения	В	5 6
Токарные многошпиндельные вертикальные полуавтоматы 1) последовательного действия 2) параллельного действия	Н П Н П	8 9 6 7 10 11 6 7	6 квалитет при спец. настройке на отдельных позициях
Сверлильные	Н	12 13	При специальной наладке 8 – 10 квалитета
Фрезерные	Н П В	11 2 8 9 5	Спец. настройка
Отделочно-расточные	В	4 5
Круглошлифовальные	Н П В	7 8 6 7 5 6
Круглошлифовальные бесцентровые	Н П	7 6 5 6

Окончание таблицы 1

Внутришлифовальные	Н П В	9 8 7
Плоскошлифовальные	Н П	7 6 5 6

Величина допуска зависит от размера лимитирующей поверхности, обрабатываемой на данном станке. Стандартные значения допусков для размеров деталей среднего машиностроения приведены в таблице 2 [1].

Таблица 2 - Технологические допуски на размер

Интервал размеров, мм	Квалитеты точности допуска
	5	6	7	8	9	10	11	12	13
Допуски, мкм
Свыше 10 до 18	8	11	18	27	43	70	110	180	270
Свыше 18 до 30	9	13	21	33	52	84	130	210	330
Свыше 30 до 50	11	16	25	39	62	100	160	250	390
Свыше 50 до 80	13	19	30	46	14	120	190	300	460
Свыше 80 до 120	15	22	35	54	87	140	220	350	540
Свыше 120 до160	18	25	40	63	100	160	250	400	630
Свыше 160 до180	18	25	40	63	100	160	250	400	630
Свыше 180 до225	20	29	46	72	115	185	290	460	720
Свыше 225 до250	20	29	46	72	115	185	290	460	720
Свыше 250 до315	23	32	52	81	130	210	320	520	810
Свыше 315 до400	25	36	57	89	140	230	360	570	890
Свыше 400 до500	27	40	63	97	155	250	400	630	970

Продолжение таблицы 2

Свыше 500 до630		44	70	110	175	280	440	700	1500
Свыше 630 до800		50	80	125	200	320	500	800	2000
Св. 800 до 1000		56	90	140	230	360	560	900	2200
Св. 1000 до 1250		66	105	165	260	420	660	1050	2400
Св. 1250 до 1600		78	125	195	310	500	780	1250	2600
Св. 1600 до 2000		92	150	230	370	600	920	1500	3000
Св. 2000 до 2500		110	175	280	440	700	1100	1750	3500
Св. 2500 до 3150		136	210	330	540	860	1350	2100	4000
Св. 3150 до 4000	115	165	260	410	660	1050	1650	2600	4500
Св. 4000 до 5000	140	200	320	500	800	1300	2000	3200	5000
Св. 5000 до 6300	170	250	400	620	990	1550	2500	4000	5500
Св. 6300 до 8000	215	310	490	760	1200	1960	3100	4900	6500
Св. 8000 до 10000	270	380	600	940	1500	2400	3800	6000	7000

Полученные скоростные параметры и расчетные значения мощности приводов станка сравниваются с параметрами технической характеристики базовой модели станка.

Предельные значения подач и частоты вращения шпинделя приводятся в соответствие с рекомендованными стандартными значениями [4].

Сравнивается класс точности станка с требуемой экономической точностью обработки детали-представителя. В случае отклонения полученных параметров технической характеристики проектируемого станка от базовой модели определяются пути модернизации и направление патентных исследований для осуществления этой модернизации.