Расчет диапазона регулирования частот вращения шпинделяи величины подачи

Диапазон регулирования частот вращения шпинделя рассчитываем по формуле

(12)

где R_n – диапазон регулирования частот вращения шпинделя;

n_max=1500 об/мин. – максимальная частота вращения шпинделя;

n_min =34 об/мин. – минимальная частота вращения шпинделя;

Диапазон регулирования величины подачи:

, (13)

где – диапазон регулирования величин подач;

Продольная подача:

s_max= 0.2 мм/об. – максимальная величина подачи;

s_min= 0.05 мм/об. – минимальнаявеличина подачи;

Поперечная подача:

s_max=0.1мм/об. – максимальная величина подачи;

s_min =0.025 мм/об.– минимальнаявеличина подачи;

.

Составляющие силы резания

При обработке резанием металл оказывает сопротивление режущему инструменту. Это сопротивление преодолевается силой резания, приложенной к передней поверхности инструмента. Сила резания направлена перпендикулярна передней поверхности резца.

Сила резания затрачивается на отрыв элемента стружки от основной массы металла и его деформацию, а также на преодоление трения стружки о переднюю поверхность резца и задней поверхности резца о поверхность резания.

Сверление:

Сила Р_z –вертикальная составляющая силы резания или просто сила резания. Действует в плоскости резания в направлении главного движения. По силе Рz определяют крутящий момент на шпинделе станка, эффективную мощность резания, деформацию изгиба заготовки в плоскости ХОZ, изгибающий момент, действующий на стержень резца, а также ведут динамический расчет механизмов коробки скоростей станка.

Сила Р_У –радиальная составляющая силы резания. Действует перпендикулярно оси обрабатываемой заготовки в плоскости ХОУ. По силе Ру определяют величину упругого отжатия резца от заготовки, ведут расчет технологической системы на жесткость. Сила Ру стремится оттолкнуть резец от заготовки и деформировать ее. Учитывается при расчете прочности станины и суппорта, способствует появлению вибраций.

Сила Р_Х – осевая составляющая силы резания. Действует вдоль оси заготовки параллельно направлению продольной подачи. По силе Рz рассчитывают механизм подачи станка, а также изгибающий момент, действующий на стержень резца.

Равнодействующая силы резания определяется как диагональ параллепипеда, построенного на составляющих сил

Осевая сила при сверлении рассчитывается по формуле (14):

; (14)

Значения коэффициентов принимаем по таблицам:

Главная составляющая силы резания при фрезеровании – окружная сила определяется по формуле (15):

(15)

Значения коэффициентов принимаем по таблицам:

 

Рисунок 16 - Схема сил, действующих на сверло во время сверления

Расчет мощности привода главного движения и выбор двигателя

Мощности привода определяется по формуле:

,(16)

где N_v – эффективная мощность резания, кВт,

N_v = кВт;

- КПД привода, η=0,7÷0,85,

Расчет крутящего момента на валу двигателя привода подачи

Крутящий момент на валудвигателя:

(15)

где = - мощнось электродвигателя, кВт;

= - номинальная частота вращения электродвигателя, мин^-1;

Предельные размеры обрабатываемых на станке деталей

Наибольший диаметр обрабатываемого прутка, мм 80

Наибольший диаметр изделия, устанавливаемого над станиной, мм 500

Наибольший диаметр изделия, устанавливаемого над суппортом, мм 320

Габариты рабочего пространства станка

Рисунок 17 Габарит рабочего пространства

Техническая характеристика станка

 

Общие данные:

Высота центров, мм……………………………………………………..250

Наибольший диаметр изделия, устанавливаемого в патроне, мм:

над верхней частью поперечного суппорта………………………320

над нижней частью поперечного суппорта……………………….450

над станиной………………………………………………………..500

Расстояние от торца шпинделя до револьверной головки, мм:

наибольшее ……………………………….1000

наименьшее………………………………………………………….275

Мощность главного электродвигателя, кВТ…………………………...15

Габариты станка, мм:

длина…………………………………………………………………3430

ширина……………………………………………………………….1500

высота………………………………………………………………..1655

Таблица 1 – технические характеристики станка

 

Рисунок 17 Структурная схема токарного многоцелевого станка с ЧПУмодели 17А20ПФ40

 

Рисунок 18 Кинематическая схема токарного станка с автономной шпиндельной бабкой с ЧПУ модели 17А20ПФ40

4.2 Кинематические цепи движений формообразования

Цепь главного движения

Вращение шпинделю сообщается от электродвигателя постоянного тока М₁ через поликлиновую ременную передачу с диаметрами шкивов 190…214 мм, зубчатые передачи z=20-56 и z=31-45, далее на поликлиновую зубчатую передачу с диаметрами шкивов 187…236 мм

Конечные звенья: электродвигатель М1 шпиндель с заготовкой.

Расчётные перемещения: nм1, мин^-1,электродвигателя М1 n_шп, мин^-1 шпинделя.

УКБ: (n_эmin n_эmax) i _p i₁ i ₂(i₃) i _p =(n_min n_max);

(n_эmin n_эmax) =(n_min n_max);

(200 4500) =(34,5-775),

где n_эmin n_эmax –максимальная и минимальная частоты вращения электродвигателя М1, мин^-1;

n_min n_max –максимальная и минимальная частоты вращения шпинделя,

мин^-1;

D₁,D_2,D₃,D₄- диаметры шкивов ременной передачи, мм;

D₁=190 мм, D₂=214 мм, D₃=187мм, D₄=236 мм

i _p i₁ i ₂,-передаточные отношения ременной и зубчатых передач;

z_j-числа зубьев колёс.

z₁=20, z₂=56, z₃=31, z₄=45

 

Цепь продольной подачи

Движение продольной подачи происходит от электродвигателя постоянного тока М2.Далее через ременную передачу на ходовой винт с шагом pхв=10мм, который вращаясь перемещает гайку, закрепленную в продольных салазках, в результате чего продольные салазки получают поступательное движение.

Конечные звенья: электродвигатель М2 продольные салазки.

Расчётные перемещения: nМ2, мин^-1 электродвигателя М2 Sпр, мм/мин перемещения продольных салазок

УКБ:(n М2 i _р p_x.в1= (S );

(n М2min- n М2max) p_x.в1=(S );

(18-15 00) 10=(135-7750),

где n М2 – максимальная и минимальная частоты вращения электродвигателя М2, мин^-1;

p_x.в1 – шаг ходового винта 1, мм; p_x.в1=10мм

z_j-числа зубьев колёс;

i_p – передаточное отношение зубчатой передачи;

s_пр – перемещение продольных салазок, мм/мин.

 

 

Привод поперечной подачи суппорта

Движение поперечной подачи происходит от электродвигателя М3, в остальном привод аналогичен приводу продольной подачи.

Цепь поперечной подачи:

Конечные звенья: электродвигатель М3 поперечные салазки.

Расчётные перемещения: nМ3, мин^-1 электродвигателя М3 Sпоп, мм/мин перемещения поперечных салазок

УКБ: (n М3 i _р p_x.в1= (S );

(n М3min- n М3max) p_x.в1=(S );

(18- 2000) 5=(67,5-700),

где n М3 – максимальная и минимальнаячастоты вращения электродвигателя М3, мин^-1;

p_x.в2 – шаг ходового винта 2, мм; p_x.в2 =5 мм

z_j-числа зубьев колёс;

i_p – передаточное отношение зубчатой передачи;

s_поп – перемещение поперечных салазок, мм/мин.