2. Определение основных технических характеристик станка

Основными техническими характеристиками станка, определяющими его производственные возможности, являются:

• предельные частоты вращения шпинделя (числа двойных ходов столов и др.) n_max и n_min;

• промежуточные значения частот вращения шпинделя (чисел двойных ходов столов и др.) между n_max и n_min;

• предельные подачи s_max и s_min;

• промежуточные значения подач между s_max и s_min;

• мощность электродвигателя привода главного движения;

• тяговое усилие привода подач и мощность электродвигателя;

• габаритные размеры заготовки.

Обычно в станках создается несколько исполнительных движений (скорости резания, подачи, врезания, вспомогательные и т.д.). Исполнительные движения в зависимости от их траектории могут быть простыми и сложными (последние встречаются, например, в зуборезных, затыловочных, копировальных и других станках). В случае простых исполнительных движений механизмы для создания этих движений представляют собой кинематические цепи с органами настройки, осуществляющие передачу движения от источника движения – электродвигателя к исполнительным органам. Главными из этих цепей (цепей привода) являются цепи скорости резания и подачи [18].

2.1. Определение предельных значений частот вращения шпинделя и предельных значений подач

Большое разнообразие поверхностей обрабатываемых деталей, различные требования к точности и шероховатости этих поверхностей и к производительности процессов формообразования приводят к необходимости существования нескольких вариантов технологических процессов даже для одной и той же поверхности. Многообразие технологических процессов обусловливает создание станков, различных как по принципу работы и конструкции, так и по выходным параметрам (точности обрабатываемых деталей, производительности и т.д.).

Технологический процесс обработки, применяемый инструмент, степень дифференциации и концентрации операций являются исходными, определяющими факторами при разработке конструкции станка. Анализ всех возможных вариантов технологического процесса обработки и выбор оптимального с точки зрения технико-экономических показателей и характера производства (индивидуального, серийного, массового) – начальная стадия проектирования станка. При выборе и разработке технологического процесса обработки той или иной детали следует руководствоваться общими положениями технологии машиностроения и особенностями отдельных отраслей промышленности. Выбранный вариант технологического процесса определяет возможности получения требуемого качества (точность, шероховатость поверхности и т.д.) обрабатываемых деталей, а также количество и характер исполнительных движений в станке.

Следующим этапом при разработке конструкции станка является установление оптимальных предельных режимов обработки. Оптимальный режим обработки должен обеспечивать наибольшую производительность и наименьшую себестоимость обработки при непременном условии получения заданного качества обрабатываемой детали. При этом следует учитывать возможность обработки деталей из разных материалов и обеспечивать условия более полного использования режущих способностей инструментов с различными свойствами.

Учитывая, что период морального износа станков составляет 10-15 лет, а технический прогресс в области режущего инструмента и инструментальных материалов происходит непрерывно, при проектировании новых станков необходимо обеспечивать достаточные резервы повышения режимов обработки, в особенности скорости резания (см. табл. 2.1) [18].

Металлорежущие станки, особенно станки общего назначения, должны обеспечивать изменение скоростей резания и подач в широком диапазоне с целью получения наивыгоднейших режимов резания при выполнении разнообразных операций. Обычно оптимальные предельные режимы устанавливают в следующей последовательности: выбирают характеристику режущего инструмента; устанавливают предельные значения глубины резания t_max и t_min; определяют предельные значения подач s_max и s_min; по известным t и s, зная период стойкости инструмента, определяют предельные значения скорости резания V_max и V_min.

Для назначения режимов резания, выбора вида и материала режущего инструмента необходимо знать материал заготовки, его физико-механические свойства, величину припуска на обработку, размеры детали и технические условия на нее (требуемая точность и шероховатость обработанной поверхности), а также иметь сведения о точности и жесткости металлорежущих станков, которые можно получить в соответствующих ГОСТах. Кроме того, следует учитывать особенности обработки на малых, средних и крупных станках.

Таблица 2.1