3535

Двигатель подачи обеспечивает усилие Fпод, необходимое для линейного перемещения стола, которое в общем случае равно сумме усилия резания, трения и прилипания /5/

перемещающихся механизмов подачи m (масса перемещаемого органа привода вместе с деталью и инструментальным механизмом) и составляющими усилия резания Fy и Fz , направленными нормально к направляющим (Н)

где – коэффициент трения стола о направляющие; g – ускорение свободного падения, g=9,8 м/с2.

Усилие прилипания возникает при трогании стола с места в начале движения

где Sпр – площадь поверхности прилегания направляющих стола, взаимно трущихся с направляющими салазок, см2;

– удельное усилие прилипания, принимаемое 0,5 Н/см2 /5/.

Все составляющие усилия подачи одновременно не действуют, подача производится вхолостую до начала процесса резания. Поэтому при определении нагрузки двигателя подачи рассматривают отдельно два характерных режима его работы: трогание с места и рабочую подачу.

При трогании с места (режим холостого хода) действуют только усилие трения от массы перемещающихся частей механизма подачи и усилие прилипания, возникающее в начале трогания. Усилие подачи при трогании стола

При рабочей подаче в процессе резания, когда стол уже движется с установившейся скоростью, усилие подачи определяется усилием резания и трения по формуле

Аналогично рассчитывается мощности двигателя продольной подачи при чистовой обработке. При расчѐте следует учитывать диаметр заготовки после черновой обработки, материал резца для чистовой обработки, глубину резания t при подаче s, период стойкости резца.

Далее определяются расчетная и действительная скорости резания при чистовой обработке, рассчитываются тангенциальная составляющая и усилие подачи при чистовой обработке. Определяется частота вращения шпинделя, соответствующая найденной скорости резания, и скорость подачи при чистовой обработке. Полученные данные позволяют определить мощность подачи при чистовой обработке.

Расчет статического момента двигателя продольной подачи

Статический момент определяется усилием, передаваемым в направлении подачи при установившемся движении органа станка. От усилия подачи на валу ходового винта стола возникает момент Мхв /5/

где dср– средний диаметр ходового винта, мм;

– угол наклона резьбы ходового винта, град;

– угол трения резьбы, град.

Угол наклона резьбы ходового винта определяется диаметром винта и шагом его нарезки по формуле /5/

где t– шаг ходового винта, мм.

Угол трения резьбы, в соответствие с /10/, равен

cos 2

где f=0,1 0,3 – коэффициент трения; =45 – угол наклона резьбы.

Вращающий момент на валу ходового винта определяет момент статического сопротивления на валу двигателя подачи

где i – передаточное отношение от двигателя к ходовому винту; пер – КПД передач от двигателя к ходовому винту.

По рекомендации /11/ КПД передачи винт-гайка качения без натяга =0,95. Затем находят величины статических моментов, соответствующие режимам трогания, холостого хода, режиму резания при черновой и чистовой обработке.

Линейное ускорение стола, в соответствии с /5/, принимают а=0,8

м/с2.

Построение тахограммы и нагрузочной диаграммы исполнительного органа привода продольной подачи

Время обработки детали (с) при черновом точении найдем по формуле

где l – длина заготовки, м;

vчерн – скорость при черновом точении, м/мин. При чистовой обработке

60 l

tчист vчист .

Время перемещения инструмента в исходное положение tип определяется при моменте Мс хх и скорости перемещения vип.

Время полного цикла tц (с):

tц=tчерн+tчист+2·tип,

Тахограмма исполнительного органа привода продольной подачи, совмещенная с нагрузочной диаграммой, приведена на рис. 1.11.

Рис. 1.11. Тахограмма и нагрузочная диаграмма исполнительного органа привода продольной подачи:

1 – разгон двигателя; 2 – холостой ход; 3 – врезание инструмента; 4 – обработка; 5 – торможение двигателя; 6 – отвод инструмента; 7 – разгон

При выборе номинального момента двигателя учитывают коэффициент запаса

Мрасч=kз·Мэкв,

где kз=1,1 – коэффициент запаса.

При выборе двигателя его параметры должны удовлетворять следующим неравенствам /6/:

Mном Мэкв,, Рном Рэкв.

1.4. Фрезерные станки

Общая характеристика и назначение

Фрезерные станки имеют весьма широкую область применения и разделяются на две основные группы:

-станки общего назначения;

-специализированные.

К первой группе относятся станки консольные и бесконсольные, продольно-фрезерные, станки непрерывного фрезерования (карусельные и барабанные).

Ко второй группе относятся станки копировально-фрезерные, зубофрезерные, резьбофрезерные, шпоночно-фрезерные, шлицефрезерные и др.

Типоразмеры станков характеризуются площадью рабочей (крепежной) поверхности стола или размерами обрабатываемой заготовки (при зубо- и резьбообработке). По указанному признаку станки имеют пять градаций, которые приведены в табл. 1.8.

Далее приведена классификация фрезерных станков, выпускаемых в России. Фрезерные станки образуют шестую группу металлорежущих станков. В этой группе приведено девять типов станков, кроме того, фрезерные станки входят и в пятую группу зубо- и резьбообрабатывающих станков. Каждый станок имеет свой шифр, первая цифра в котором обозначает группу станка, вторая - его тип:

1- консольные вертикально-фрезерные;

2- непрерывного действия;

3- продольные одностоечные;

4- копировальные и гравировальные;

5- вертикальные бесконсольные (с крестовым столом);

6- продольно-фрезерные;

7- широкоуниверсальные;

8- консольные, горизонтальные;

9- разные.

Третья и при необходимости четвертая цифры обозначают характерные размеры станка. Кроме цифр в обозначение модели станка может входить буква. Если буква стоит между первой и второй цифрами, то это означает, что конструкция станка модифицирована. Если буква стоит в конце шифра станка, то это может означать следующее:

-конструктивную модификацию основной модели;

-различное исполнение станков в зависимости от точности (Н - нормальной точности, П - повышенной, В - высокой, А - особо высокой и С - станки особо точные, называемые мастер - станки);

-различное исполнение с учетом используемой системы управления станком.

Консольно-фрезерные станки - наиболее распространенный тип станков, используемый для фрезерных работ. Отличительная особенность станка -

наличие консоли (кронштейна), несущей стол и перемещающейся по направляющим станины вверх и вниз. В горизонтально-фрезерных станках шпиндель расположен горизонтально, и стол перемешается в трех взаимно перпендикулярных направлениях. Отличие универсальных консольно-фрезерных станков от горизонтальных заключается только в возможности поворота стола относительно вертикальной оси, а широкоуниверсальных фрезерных станков от универсальных - в наличии на станине специального хобота, на торце которого установлена дополнительная головка со шпинделем, поворачивающаяся под углом в любом направлении. Вертикально-фрезерные станки отличаются от горизонтально-фрезерных вертикальным расположением шпинделя и отсутствием хобота.

Фрезерные станки с ЧПУ

Фрезерные станки с ЧПУ предназначены для обработки плоских и пространственных поверхностей заготовок сложной формы. Конструкции фрезерных станков с ЧПУ аналогичны конструкциям традиционных фрезерных станков, отличие от последних заключается в автоматизации перемещений по УП при формообразовании. В основе классификации фрезерных станков с ЧПУ лежат следующие признаки:

-расположение шпинделя (горизонтальное и вертикальное);

-число координатных перемещений стола или фрезерной бабки;

-число используемых инструментов (одноинструментные и многоинструментные);

-способ установки инструментов в шпиндель станка (вручную или автоматически).

По компоновке фрезерные станки с ЧПУ делят на четыре группы:

-вертикально-фрезерные с крестовым столом;