1 Чорнова обробка

2 Чорнова обробка

Чистова обробка

2 Розрахункова частина

2.1 Розрахунок потужності і вибір двигуна головного приводу.

Токарну обробку намагаються виконувати з економічною вигідною швидкістю різання, забезпечуючи максимальну виробничість процесу точіння при потребуємій чистоті поверхні до заданої стійкості різця.

При призначенні режимів різання для обробки деталей на верстатах з ЧПК, особливо на верстатах з револьверною головкою чи з інструментальним магазином , головним є те, щоб знайти найбільш раціональну сукупність елементів режимів різання загальних для усіх беручих участь у роботі інструментів.

Це необхідно для того, щоб зміну всіх інструментів одночасно звести до мінімуму непроізводні простої, дорого коштуючи верстатів з-за зміни інструментів.

Глибина різання для токарних верстатів з ЧПК обирається за тими ж умовами, що і для універсальних верстатів. Подача назначається з урахуванням вимог до шорсткості і точності оброблених поверхонь, по таблиці.

Чорнова обробка

2.1.1 Швидкість різання залежить від якості оброблюємого матеріалу, різця та геометрії його ріжучої кромки, виду обробки та умов охолодження різця та деталі. Швидкість різання (м/хв.) може бути визначена по емпіричній формулі:

, (2.1.1)

де: С_v – коефіцієнт, характеризуючий матеріал обробляючого виробів і різця, а також виду токарної обробки приймається по таблиці;

t – глибина різання;

S – подача;

Т – стійкість різця, тобто час роботи різця між двома сусідніми переточками, приймається по таблиці;

х_v, у_v – показники степені, які залежать від властивостей матеріалу різця та виду обробки, по таблиці.

м/хв

м/хв

2.1.2 Зусилля різання, Н може бути підраховано за емпіричною формулою:

, (2.1.2)

де: С_F – коефіцієнт, залежний від матеріалів і різця, а також від виду токарної обробки, приймається згідно таблиці;

t – глибина різання, мм;

S – подача;

v – швидкість різання;

K_F – добуток поправочних коефіцієнтів (К=1).

Н

Н

2.1.3 По відомим значенням швидкості та зусилля різання можна визначити потужність різання по формулі:

(2.1.3)

кВт

кВт

2.1.4 Потужність на валу головного двигуна в установленому режимі з урахуванням втрат у передачах визначається за формулою :

(2.1.4)

кВт

кВт

де: η_верст. - ККД верстата при даній потужності різання; для верстатів токарної групи ККД кінематичного кола головного приводу при повному навантаженні 0,7-0,8

Чистова обробка

2.1.5 Швидкість різання:

, (2.1.5)

де: С_v – коефіцієнт, характеризуючий матеріал обробляючого виробів і різця, а також виду токарної обробки приймається по таблиці;

t – глибина різання;

S – подача;

Т – стійкість різця, тобто час роботи різця між двома сусідніми переточками, приймається по таблиці;

х_v, у_v – показники степені, які залежать від властивостей матеріалу різця та виду обробки, по таблиці.

м/хв

м/хв

2.1.6 Зусилля різання:

, (2.1.6)

де: С_F – коефіцієнт, залежний від матеріалів і різця, а також від виду токарної обробки, приймається згідно таблиці;

t – глибина різання, мм;

S – подача;

v – швидкість різання;

K_F – добуток поправочних коефіцієнтів (К=1).

Н

Н

де: С_F – коефіцієнт, залежний від матеріалів і різця, а також від виду токарної обробки, приймається згідно таблиці;

t – глибина різання, мм;

S – подача;

v – швидкість різання;

K_F – добуток поправочних коефіцієнтів (К=1).

2.1.7 По відомим значенням швидкості та зусилля різання можна визначити потужність різання по формулі:

(2.1.7)

кВт

кВт

2.1.8 Потужність на валу головного двигуна в установленому режимі з урахуванням втрат у передачах визначається за формулою :

(2.1.8)

кВт

кВт

де: η_верст. - ККД верстата при даній потужності різання; для верстатів токарної групи ККД кінематичного кола головного приводу при повному навантаженні 0,7-0,8

Виходячи з цих даних обираю двигун типу 4А112М42У з n_o=1444об/хв. з такими технічними даними:

Таблиця 2

Рном	Іном	Іпуск	Мmax/Mном	Мп/Мном
2,2 кВт	76А	113,3А	1,8	1,3

На заміну за заводськими довідниками обираю асинхронний двигун типу АМУ132М4У2 з такими технічними даними:

Таблиця 3

Рном	Іном	Іпуск	Мmax/Mном	Мп/Мном
2,5кВт	72 А	161,3А	2	1,8

2.2 Розрахунок і побудова механічної характеристики вибраного двигуна.

Розрахунок механічної характеристики АД виконуємо за [3].

Таблиця 2

Технічні характеристики двигуна
Тип двигуна	Рном кВт	nо об/хв	nном об/хв
4А112М42У	2,2	1444	1350	1,8	1,3

2.2.1 Номінальне ковзання:

S_ном = (n_о - n_ном)/n_о (2.2.1)

S_ном = 1444 – 1350/1444 = 0,06

2.2.2 Номінальний обертаючий момент АД:

М_ном = 9550 · Р_ном/n_ном (2.2.2)

М_ном = 9550 · 2,2/1350 = 15,56 Нм

2.2.3 Максимальний критичний момент АД:

М_к = М_ном · µ_к (2.2.3)

М_к = 15,56 · 1,8 = 28,01 Нм

де: µ_к = М_max/М_ном = 1,8

2.2.4 Пусковий момент АД:

М_п = М_ном · µ_п

М_п = 15,56 · 1,3 = 20,22 Нм

де: µ_п = М_п/М_ном = 1,3

µ_і = μ_к/μ_п (2.2.4)

µ_і = 1,8/1,3 = 1,3

2.2.5 Критичне ковзання АД:

(2.2.5)

2.2.6 Коефіцієнт q:

(2.2.6)

2.2.7 На основі отриманих даних знаходимо момент двигуна М_дв для різних значень ковзання від 1 до 0 за формулою:

М_дв = М_к · (2 + q)/( S/S_к + S_к/S + q) (2.2.7)

S = 1,0

М_дв = 28,01 · (2 + 1,8)/(1/0,3 + 0,3/1 + 1,8) = 19,7 Нм

S = 0,9

М_дв = 28,01 · (2 + 1,8)/(0,9/0,3 + 0,3/0,9 + 1,8) = 20,8 Нм

S = 0,8

М_дв = 28,01 · (2 + 1,8)/(0,8/0,3 + 0,3/0,8 + 1,8) = 22,6 Нм

S = 0,7

М_дв = 28,01 · (2 + 1,8)/(0,7/0,3 + 0,3/0,7 + 1,8) = 23,6 Нм

S = 0,6

М_дв = 28,01 · (2 + 1,8)/(0,6/0,3 + 0,3/0,6 + 1,8) = 24,7 Нм

S = 0,5

М_дв = 28,01 · (2 + 1,8)/(0,5/0,3 + 0,3/0,5 + 1,8) = 26,6 Нм

S = 0,4

М_дв = 28,01 · (2 + 1,8)/(0,4/0,3 + 0,3/0,4 + 1,8) = 27,6 Нм

S = 0,3

М_дв = 28,01 · (2 + 1,8)/(0,3/0,3 + 0,3/0,3 + 1,8) = 28 Нм

S = 0,2

М_дв = 28,01 · (2 + 1,8)/(0,2/0,3 + 0,3/0,2 + 1,8) = 27,2 Нм

S = 0,1

М_дв = 28,01 · (2 + 1,8)/(0,1/0,3 + 0,3/0,1 + 1,)8 =20,8 Нм

S = S_ном = 0,03

М_дв = 28,01 · (2 + 1,8)/(0,03/0,3 + 0,3/0,03 + 1,8) = 8,9 Нм

S = 0; М_дв= 0

Результати розрахунків заносимо в таблицю 2.2.2

Таблиця 2.2.2

№	S	Sк	S/ Sк	Sк/ S	Мдв Н·м
1	1	0,3	3,33	0,3	19,7
2	0,9	0,3	3	0,33	20,8
3	0,8	0,3	2,6	0,3	22,6
4	0,7	0,3	2,3	0,4	23,6
5	0,6	0,3	2	0,5	24,7
6	0,5	0,3	1,6	0,6	26,6
7	0,4	0,3	1,3	0,75	27,6
8	0,3	0,3	1	1	28
9	0,2	0,3	0,6	1,5	27,2
10	0,1	0,3	0,3	3	20,8
11	0,03	0,3	0,1	10	8,9
12	0	0,3	0	–	0

2.2.8 Перевірка двигуна на перевантажувальну здатність.

Перевіряємо із умови, що:

М_{с нагр} < М_доп (2.2.8)

Для цього: М_доп/М_ном = 0,81М_max/М_ном

М_доп = 0,81М_max

М_доп = 0,81 · 28,01 = 22,688 Нм

М_max ≈ М_к = 28,01 Нм

М_max = µ_к · М_ном

де: µ_к = М_max/М_ном = 1,8

М_max = 1,8 · 15,56 = 28,008 Нм

М_{с нагр} = 9550 · Р_{z max}/n_ном

М_{с нагр} = 9550 · 3,11/1350 = 22 Нм

М_{с нагр} < М_доп

22 < 22,008

Умова виконується, отже електродвигун вибраний вірно.

2.2.9 На основі результатів обчислень будуємо механічну характеристику асинхронного двигуна головного руху.

2.3 Розрахунок і побудова навантажувальної діаграми.

У більшості робочих машин для тривалого режиму роботи навантаження періодично змінюється. У цьому випадку вибір потужності електродвигуна дещо ускладнюється.

Основою для розрахунку потужності й вибору електродвигуна є навантажувальна діаграма та діаграма швидкості виконавчого органа робочої машини.

Навантажувальна діаграма виконавчого органа робочої машини являє собою графік зміни зведеного до вала двигуна статичного моменту навантаження під час роботи : М_ст (t). Ця діаграма розраховується на підставі технологічних даних, що характеризують роботу машин і механізмів, і параметрів механічної передачі.

Важливим фактором, визначаючим виробничисть токарного верстата, є машинний або технологічний час обробки, який визначається по формулі :

t_м = L / n_шп ∙ S (2.3.1)

де: L –довжина проходу, мм;

n_шп – частота обертання шпинделя, об/хв.;

S – подача, мм/об.

2.3.1 Щоб визначити машинний час необхідно визначити частоту обертання шпинделя при чорновій та чистовій обробках :

(2.3.2)

об/хв

об/хв

об/хв

об/хв

2.3.2 За розрахованими даними визначаю машинний час для чорнової та чистової обробок :

t_{м чорн1} = 400/206,36 ∙1,2 = 1,53 хв

t_{м чорн2} = 100/236,33 ∙1,2 = 0,30 хв

t_{м чист3} = 400/265,68 ∙0,6 = 1,47 хв

t_{м чист4} = 100/427,66 ∙0,6 = 0,34 хв

2.3.3 Так як двигун на період пауз не відмикається, то навантаження його в період пауз зумовлена витратами холостого ходу верстата. При цьому потужність на валу двигуна визначається :

Р_хх = α ∙ Р_{z max} (2.3.3)

Р_хх = 0,15 ∙ 3,11 = 0,46 кВт

де α – коефіцієнт втрат

α = 0,6 ∙ (1 – η_вер / η_вер) (2.3.4)

α = 0,6 ∙ (1 – 0,8/0,8) = 0,15

Приймаємо ККД верстату η_вер = 0,8

Допоміжний час пов’язаний з переходом в хв, t₀ = 0,64

2.3.4 Перевіряю двигун за еквівалентною потужністю:

(2.3.5)

кВт

Так як Р_ном ≥ Р_екв, тобто 1,68 ≤ 2,2 , то двигун вибрано вірно.

2.3.5 На основі результатів обчислень будую навантажувальну діаграму