На шпинделе от частоты вращения n

При обработке деталей инструментами из быстрорежущей стали на станках общего назначения за расчетную принимают частоту вращения, соответствующую первой ступени второй (считая с меньших оборотов) четверти общего диапазона скоростей шпинделя, так как на первой четверти работа станка происходит при постоянном крутящем моменте с недоиспользованием мощности электродвигателя (см. рис. 6.11). Использование полной мощности электродвигателя при этих оборотах практически не требуется из-за характера операций (нарезание резьбы, развертывание и т.п.) [14].

Для примера, представленного на рис. 6.12, расчетная частота вращения шпинделя равна 100 мин^-1, III вала – 400 мин^-1, II вала – 630 мин^-1 и I – 1000 мин^-1.

В качестве расчетной частоты вращения для универсальных станков – револьверных, карусельных, консольно-фрезерных, расточных и токарных (за исключением широкоуниверсальных токарных станков среднего размера) и полуавтоматов широкого назначения – токарных гидрокопировальных и вертикальных многошпиндельных может быть принята частота вращения, соответствующая верхней ступени нижней трети диапазона; для широкоуниверсальных токарных станков средних размеров – частота вращения, соответствующая нижней ступени второй трети диапазона; для универсальных сверлильных станков средних размеров частота вращения, соответствующая верхней ступени нижней четверти диапазона [14].

Рис. 6.12. График частот вращения с указанием расчетных частот вращения

при

Для станков с ЧПУ данные рекомендации не приемлемы. Расчеты деталей привода в них выполняют по номинальному крутящему моменту (М_шп.нр) на шпинделе [15].

Величина номинального расчетного крутящего момента М_шп.нр зависит в основном от максимального диаметра обработки, наибольшего сечения срезаемого слоя (в зависимости от параметра резца и режущей пластинки) и некоторых конструктивных факторов, влияющих на динамические нагрузки в приводе при резании (схемы соединения входного и выходного валов АКС и муфт, величины установленной мощности электродвигателя и т.д.). Поэтому зависимость для определения номинального расчетного момента на шпинделе для токарных станков с ЧПУ разного размера должна быть задана в виде функции от наибольшего диаметра обрабатываемых изделий над станиной D или над суппортом D_с с учетом параметров резца, сменной и напайной пластинок, предназначенных для данной модели станка и обеспечивающих наибольший срезаемый слой.

На основе анализа фактического нагружения и перспективных режимов нагрузок, прогнозируемых для оптимальных технологических процессов при условии минимальных затрат на обработку, рекомендуются следующие зависимости и коэффициенты для определения расчетного номинального момента на шпинделе [15]:

• для патронных и патронно-центровых станков

кгм;

• для центровых станков

кгм.

Здесь DиDсвыражены в метрах, аС1– в килограммах.

Коэффициент С₁ связан с предельным значением силы резания при обработке изделий из легированных и углеродистых сталей допускаемым режущим инструментом со сменными или напайными пластинками из твердого сплава. Значения С₁ (табл. 6.8) приведены для токарных станков с ЧПУ средних размеров и установлены с учетом нормативных данных об инструменте, пластинках и параметрах сечения среза для токарных станков с ЧПУ, заводского опыта, перспективных режимов, а также данных о станках передовых зарубежных фирм. Коэффициент С₂ отражает влияние конструктивного варианта соединения выходного вала АКС с входным валом шпиндельной бабки на те значения динамических нагрузок при резании, учет которых актуален при выборе номинального момента на шпинделе для расчета на выносливость. Для соединений ременной передачи С₂ следует принимать 0,85, для соединений упругой муфтой – 1,0.

Таблица 6.8

D(Dс), мм	Сечение резца (bxh), мм	С1, кг
400 (200)	20 х 20 20 х 25 25 х 25	200 240 300
500 (250)	25 х 32 32 х 32 32 х 40 40 х 40	360 435 540 650
630 (315)	32 х 32 32 х 40 40 х 40	435 540 650

Следует особо отметить, что приведенные ранее рекомендации по определению расчетного номинального момента на шпинделе М_шп.нр для расчетов на прочность деталей силовой цепи привода не распространяются на шпиндельный узел, расчет и проектирование которого обычно ведут по другим критериям (жесткость, виброустойчивость и т.д.). В случае расчета этого узла с использованием расчетного крутящего момента на шпинделе М_шп.р это значение следует выбирать в 3-4 раза большим, чем рекомендуемые значения для расчетов на выносливость. Максимальные значения М_max, на которые рассчитывают и испытывают патроны, предназначенные для станков с ЧПУ, и их соединение с фланцем шпинделя также берутся в 3-4 раза большими, чем при расчете на выносливость.

Значение расчетного номинального момента на шпинделе М_шп.нр служит основой для определения с учетом кинематических соотношений соответствующих значений М_нр при расчете на выносливость промежуточных элементов механизма главного привода – валов, зубчатых передач, ременных передач и т.п.

Входные элементы механизма главного привода станков выпускаемых моделей – первый вал АКС, зубчатые передачи между первым и другими валами АКС и т.п., имеющие номинально постоянную скорость вращения при работе на различных скоростях вращения шпинделя, характеризуются значительными перегрузками при резании (фактические максимальные нагрузки рабочего режима превышают номинальные значения М_ндля этих элементов). Поэтому для расчетов на выносливость входных элементов АКС как патронных, так и центровых исполнений станков с ЧПУ в качестве расчетного момента М_вх.ррекомендуется значение крутящего момента, определенное на этом элементе из условия превышения номинального значенияN_нв 1,3-1,5 раза:. Меньшее значение рекомендуется при больших значениях установленной (номинальной) мощности электродвигателя (> 30 кВт).