Материал: Проектирование электропривода промышленных механизмов. Фролов Ю.М
радиальную Fy, направленную вдоль поперечной подачи, которая отжимает резец и учитывается при расчете прочности инструмента и механизма поперечной подачи станка. Составляющая силы резания Fy изгибает заготовку в горизонтальной плоскости и при недостаточной жесткости системы станок – приспособление – инструмент – деталь (СПИД) вызывает вибрацию.
Тангенциальная составляющая Fz совместно с радиальной составляющей Fy через инструмент действуют на суппорт и станину и, через заготовку, на заднюю бабку и шпиндель. Осевая составляющая силы резания Fx действует через инструмент на механизм продольной подачи и, через заготовку, на шпиндель и его опоры в осевом направлении.
На рис. 1.9, помимо указанных выше усилий, введены обозначения: S –– подача, то есть перемещение резца, приходящееся на один оборот изделия; величина t –– глубина резания (расстояние между
обработанной и обрабатываемой поверхностями). |
|
Глубина резания t при черновом точении и |
отсутствии |
ограничений по мощности оборудования, жесткости системы передачи движения принимается равной припуску на обработку; при чистовом точении припуск срезается за два прохода и более. На каждом последующем проходе следует назначать меньшую глубину резания, чем на предшествующем.
При параметре шероховатости обработанной поверхности Rа=3,2 мкм принимают t=0,5… 2,0 мм; при Rа больше 0,8 мкм, но меньше 3,2 мкм принимают t=0,1 …0,4 мм.
Подача s при черновом точении выбирается максимально допустимой по мощности оборудования, жесткости системы передачи движения, прочности режущей пластины и прочности державки.
Максимальные величины подач (мм/об), допустимые прочностью пластины из твердого сплава при точении конструкционной
стали резцами с главным углом в плане =45 приведены |
в табл.1.3 /4/. |
|||||
|
|
|
|
|
Таблица 1.3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Толщина |
|
Глубина резания t, мм до |
|
|
||
пластины, мм |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
7 |
|
13 |
22 |
4 |
1,3 |
|
1,1 |
|
0,9 |
0,8 |
6 |
2,6 |
|
2,2 |
|
1,8 |
1,5 |
8 |
4,2 |
|
3,6 |
|
3,6 |
2,5 |
10 |
6,1 |
|
5,1 |
|
4,2 |
3,6 |
Следует отметить, что в зависимости от механических свойств стали на табличные значения подачи вводить поправочный коэффициент
1,2 при в=180 ... 640 |
МПа и 0, 85 при в=780 ... 870 МПа. |
|
При обработке |
чугуна табличное значение подачи |
умножить на |
коэффициент 1,6.
Табличное значение подачи умножать на поправочный
коэффициент 1,4 при =300; 1,0 при =450; 0,6 при =600 и 0,4 при
=900.
При обработке с ударами подачу необходимо уменьшать на 20% .
Подачи при чистовом точении |
выбирают в зависимости |
от |
|
требуемых параметров шероховатости обработанной поверхности |
и |
||
радиуса при вершине резца (табл.1. 4). |
|
|
|
При пользовании табл.1.4 следует иметь ввиду, что |
подачи даны |
||
для обработки сталей с в=700 ... 900 |
МПа и чугунов; |
для сталей с |
|
в=500 ... 700 МПа значение подачи умножить на коэффициент Кs=0.45;
для |
сталей с |
в=900 ... 1100 МПа значения подач умножить на |
|||||||||
коэффициент Кs=1,25. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица. 1.4 |
|
|
|
|
|
Подача при чистовой точении, мм/об. |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Параметр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
шероховатост |
Радиус при вершине резца r, мм |
|
|
|
|||||||
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
поверхности, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
мкм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rа |
|
Rz |
0,4 |
|
0.8 |
1,2 |
1,6 |
|
2,0 |
|
2,4 |
0,63 |
|
|
0,07 |
|
0,10 |
0,12 |
0,14 |
|
0,15 |
|
0,17 |
1,25 |
|
|
0,10 |
|
0,13 |
0,165 |
0,19 |
|
0,21 |
|
0,23 |
2,50 |
|
|
0,144 |
|
0,20 |
0,246 |
0,29 |
|
0,32 |
|
0,35 |
|
|
20 |
0,25 |
|
0,33 |
0,42 |
0,49 |
|
0,55 |
|
0,60 |
|
|
0 |
0,35 |
|
0,51 |
0,63 |
0,72 |
|
0,80 |
|
0,87 |
|
|
80 |
0,47 |
|
0,66 |
0,81 |
0,9 |
|
1,04 |
|
1,14 |
Требования, предъявляемые к приводам главного движения и подач
Требования к электроприводам и системам управления станками определяются технологией обработки, конструктивными возможностями станка и режущего инструмента /3/.
Основными технологическими требованиями является обеспечение:
самого широкого круга технологических режимов обработки с использованием современного режущего инструмента;
максимальной производительности; наибольшей точности обработки; высокой чистоты обрабатываемой поверхности;
–высокой степени повторяемости размеров деталей в обрабатываемой партии (стабильности).
Требования, предъявляемые к приводам главного движения и приводам подач приведены в табл. 1.5 /7/.
|
|
|
Таблица 1.5 |
Требования, предъявляемые к приводам станков |
|||
|
|
|
|
Параметр |
|
Привод |
|
главный |
|
подачи |
|
|
|
||
Диапазон регулирования частоты |
1:1000 |
|
1:30000 |
вращения |
|
||
|
|
|
|
Диапазон мощностей, кВт |
2-300 |
|
0,05-11 |
Закон регулирования при изменении |
постоянство |
|
постоянство |
частоты вращения |
мощности и |
|
момента |
|
момента |
|
|
Плавность регулирования |
|
1,26-1,58 |
|
Погрешность частоты вращения |
|
|
|
относительно установленной при, %: |
|
|
|
n |
2 |
|
2 |
0,1n |
5 |
|
10 |
0,01n |
15 |
|
15 |
0,001n |
30 |
|
25 |
0,0001n |
- |
|
35 |
Диапазон регулирования частоты вращения определяется пределами скоростей резания и диаметрами обрабатываемых изделий. Это объясняется тем, что на универсальных станках могут обрабатываться детали из различных материалов и разных размеров. Для обработки изделий одинакового диаметра из различных материалов согласно технологии обработки необходимо
обеспечить определенный диапазон регулирования скорости резания. С другой стороны, рациональная обработка изделий из одного и того же материала, но разных диаметров, требует постоянной окружной скорости резания ν, м/мин ,
ν |
π d n |
, |
(1.39) |
|
1000 |
|
|
где d –– диаметр изделия, мм;
n –– частота вращения шпинделя, об/мин.
Соблюдение условия ν = const достигается регулированием скорости привода с диапазоном регулирования D, определяемым диапазоном диаметров. Так, для станков с диаметром устанавливаемых изделий d от 320 до 1000 мм требуемый диапазон регулирования частот вращения D равен 50.
На скоростях ниже номинальных регулирование осуществляется с постоянным моментом. Таким образом, получается двухзонное регулирование скорости.
Динамические характеристики электропривода по нагрузке практически определяют точность и чистоту обработки изделия, а также стойкость инструмента. Устойчивый процесс резания при необходимой точности и чистоте поверхности возможен, если параметры настройки привода обеспечивают при набросе номинального момента нагрузки максимальный провал скорости не более 40 % при времени восстановления, не превышающем 0.25 с /7/.
Необходимые параметры привода главного движения
Электропривод должен обеспечивать работу в четырех квадрантах.
Время восстановления номинальной частоты вращения электродвигателя при случайном приложении нагрузки от холостого хода до 0,75 допустимой мощности, не более 1 с.
В системе автоматического регулирования частоты вращения длительный момент и мощность должны составлять 75% от допустимого значения.
При нагрузке, превышающей максимальный момент для главного привода, электропривод должен отключаться за время не более одной секунды.
Электропривод должен иметь систему контроля нагрева электродвигателя.
Масса электродвигателя в главном приводе не должна быть более
120 кг.
Необходимые параметры электроприводов подач
Электропривод подачи должен обеспечивать работу в четырех квадрантах. Стабильность точностных характеристик, при изменении
нагрузки, изменении направления вращения двигателя, изменении температуры окружающей среды.
Диапазон регулирования D=10000. Электропривод должен
обеспечить продолжительный режим работы. |
|
При нагрузке, превышающей максимальный момент |
для |
привода подачи, электропривод должен отключаться за время не более одной секунды.
При отключении питающей сети электропривод тормозится с максимальным темпом до полной остановки двигателя.
Электропривод подач должен иметь систему контроля нагрева электродвигателя.
Масса электродвигателя привода подачи - не более 50 кг.
Расчет составляющих сил резания
Для выбора двигателя необходимо рассчитать усилия, которые возникают в процессе работы. Так как для определения мощности двигателя нужно знать максимальные нагрузки /6/, то расчет режимов резания проведем для черновой обработки согласно /4/.
Расчет тангенциальной силы резания
При наружном точении эмпирическая формула для определения тангенциальной силы резания Fz (Н) имеет вид
Fz = 10·Cp·tx·sy·νn·Kp, |
(1.40) |
где Cp, Kp –– коэффициенты; t –– глубина резания, мм; s –– подача, мм/об; x, y, n –– показатели степени.
Постоянная Ср и показатели степени x, y, n для конкретных условий обработки каждой из составляющих силы резания приведены в табл. 20 /4/.
Поправочный коэффициент Кр представляет собой произведение ряда коэффициентов (Кр= Кmр·Кφр·Кγр·Кλр), учитывающих фактические условия резания. Численные значения этих коэффициентов приведены в табл.1.6, 1.7.
Таблица 1.6
Поправочный коэффициент Кмр для стали и чугуна, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силовые зависимости