Материал: Проектирование электропривода промышленных механизмов. Фролов Ю.М

Рис. 1.15. Схемы действия сил при встречном (а) и попутном (б) цилиндрическом фрезеровании

Значения отдельных составляющих силы резания можно определить, зная FOK /11/.

При встречном фрезеровании

цилиндрическими фрезами:

Горизонтальная составляющая силы резания FГ

определяет усилие, которое необходимо приложить к столу станка для осуществления рабочей подачи.

Составляющая усилия подачи от усилия резания при черновом фрезеровании, Н,

где k – коэффициент запаса (обычно k=1-1.5); g – ускорение свободного падения,

Составляющая усилия подачи от сил трения в направляющих скольжения со смазкой,

Н,

где m1 - масса перемещающегося узла станка, кг; m2 - масса заготовки, кг;

fтр - коэффициент трения скольжения (обычно

fтр 0,1).

Усилие подачи по горизонтальной оси при черновом фрезеровании, Н,

Скорость вращения двигателя при

черновой обработке, с-1, равна

где i – передаточное число редуктора.

Подачи при чистовом фрезеровании цилиндрическими фрезами из быстрорежущей стали при параметре шероховатости обрабатываемой поверхности Ra=1.6 мкм

следует брать из диапазона Sz=1,0-3,8 мм в зависимости от диаметра фрезы и типа обрабатываемого материала. Глубина резания при чистовой обработке t=0,1-2 мм /3/.

Расчет ведется в той же последовательности, что и при черновой обработке (формулы 1.77…1.84).

Время цикла работы привода подачи стола определяют по формуле

Время обработки детали на станке, с,

Время работы двигателя в режиме быстрого хода складывается из времени t п - времени

подвода стола с заготовкой к фрезе и t р - времени

перемещения стола в исходное состояние перед началом чистового фрезерования

Время смены инструмента tси = 30 с.

Наконец, находят время цикла работы привода подачи по формуле 1.85.

Расчет радиальной и вертикальной составляющей силы резания проводятся аналогично расчету горизонтальной составляющей по методике, изложенной в /11/.

Требования к приводу подачи

Требования к электроприводам и системам управления станками определяются технологией обработки, конструктивными возможностями станка и режущего инструмента.

Основными технологическими требованиями направлены на обеспечение:

-широкого круга технологических режимов обработки

сиспользованием современного режущего инструмента;

-максимальной производительности; наибольшей точности обработки;

-высокой чистоты обрабатываемой поверхности;

-высокой степени повторяемости размеров деталей в обрабатываемой партии (стабильности) /5/.

Удовлетворение всем этим и другим требованиям зависит от характеристик станка и режущего инструмента, мощности главного привода и электромеханических свойств приводов подач и систем управления.

При всем многообразии станков требования, предъявляемые к приводам станков, определяются главным образом не тем, к какой группе относится станок, а для какого движения предназначен привод: главного, подач или вспомогательного. Именно это определяет мощность, способ и диапазон регулирования скорости, необходимую плавность регулирования, требования к жесткости стабильности характеристик, требования к динамике /12/. Полный диапазон регулирования в станках фрезерной группы составляет 100-10000.

В последние годы существенно изменилась конструкция станков вследствие значительного сокращения механической части приводов подач. В ряде случаев стала возможной установка высокомоментных двигателей, имеющих меньшие габаритные размеры по сравнению с обычными двигателями постоянного тока (ДПТ) с электромагнитным возбуждением, непосредственно на ходовой винт. Исключение коробки передач привело не только к сокращению механической части привода, но также и к повышению КПД и снижению момента инерции электромеханического привода. В связи с этим снизилась нагрузка на двигатель при холостых перемещениях и возросла составляющая от резания в общей нагрузке приводов подач. В большинстве современных станков средних размеров нагрузка на двигатель при рабочих

подачах без резания составляет не более (20-30) % номинальной нагрузки. Рост составляющей от сил резания в общей нагрузке на привод подачи увеличил колебание нагрузки на электроприводе подачи при резании, что ужесточило требование к статической и динамической жесткости привода подачи.

Определенные требования к приводу подач накладывается системой числового управления (ЧПУ). В частности, скорость быстрых перемещений зависит от характеристик механической части привода, максимальной частоты сигнала управления приводов от системы ЧПУ /13/, дискретности управления, максимальной частоты вращения приводного электродвигателя, коэффициента редукции передачи от двигателя к механизму, коэффициента усиления по скорости следящего привода и максимального значения ошибки, запоминаемой системой ЧПУ. В соответствии с предельными характеристиками передач винт-гайка качения определяются максимальная требуемая частота вращения двигателя и максимально допустимое ускорение, представляющее отношение максимального вращающего момента к собственному моменту инерции винта. Таким образом, в каждом конкретном случае может быть найдено минимально допустимое время переходного процесса по условиям механической прочности передачи винт-гайка качения.

Для электроприводов подач изменение частоты вращения при набросе и сбросе нагрузки 0,5·Мном относительно уровня 0,5·Мном не должно превышать 100 % при n = 0,001nном и времени восстановления 100 мс. Время реверса под нагрузкой Мном, n = 0,001nном не более 0,5 с /8/.

Cтабильность позиционирования и обработки в значительной степени зависит от стабильности электромеханической системы приводов подач, которая определяется стабильностью ее звеньев и, в первую очередь, привода, датчика положения и системы ЧПУ. Стабильность характеристик комплектного электропривода при