Частота вращения шпинделя об мин

Расчетные диаметры фрез зависят от ширины стола.

Согласовываем диаметры согласно ГОСТ 1092-80 – для большей фрезы и согласно ГОСТ 22087-76 – для меньшей фрезы

Расчетная ширина фрезерования

Выбор режимов резания

Металлорежущие станки должны обеспечить наиболее выгодные режимы резания при выполнении на них предусмотренных технологических процессов. В связи с тем, что универсальные станки используются для разных операций на заготовках из материалов с разными физико-механическими свойствами, они должны обеспечить регуляцию режимов резания в широком диапазоне.

Для определения предельных режимов резания, которые осуществляются на станке, рассчитывают режимы при выполнении разных работ и на основе анализа полученных результатов определяют предельные значения частот вращения шпинделя и значений подач.

Глубина резания при обработке на фрезерных станках определяется допущением, точностью обработки, жесткостью технологической системы.

При фрезеровании наибольшая глубина резания принимается ровной наибольшему допущению на черновую обработку, наименьшая глубина резания принимается при чистовой обработке, когда допущение срезается за несколько проходов.

Принимаем мм; мм.

При фрезеровании наибольшая подача выбирается за нормативами для черновой обработки, а наименьшая подача – для получистовой обработки или чистовой обработки.

Принимаем мм/об., а мм/об.

Расчет скоростей резания

При проектировании данного станка как исходный обрабатываемый материал при определении берем малоуглеродистую сталь с МПа (60кгс/мм2).

при определении берем малоуглеродистую сталь из МПа (100кгс/мм2).

при определении избираем материал резца Т15К6, а при определении – быстрорежущая сталь Р6М5.

Скорость резания рассчитывается за формулой

где – скорость резания, м/мин.;

– стойкость инструмента, мин.;

-глубина резания, мм;

-количество зубцов фрезы;

– диаметр фрезы, мм;

– ширина фрезерования, мм;

– исправительный коэффициент, который учитывает влияние механических свойств обрабатываемого материала на скорость резания.

Максимальная скорость резания:

где ; мм; ; ; ; ; ; ; хв.; мм; мм/об.; ; мм;

Минимальная скорость резания:

где ; мм; ; ; ; ; ; ; хв.; мм; мм/об.; ; мм;

фрезерный станок резание привод

Ряд частот вращения шпинделя

За предельными значениями частот вращения шпинделя станка определяют его диапазон регуляции. На станке используется двухскоростной электродвигатель. В таком случае он рассматривается как электрическая группа с числом передач и характеристикой

Электродвигатель выступает как первая преодолимая группа.

Промежуточные значения частот вращения шпинделя располагают по закону геометрической прогрессии со знаменателем:

где – число степеней регуляции частот вращения шпинделя, .

Полученное за этой формулой значение знаменателя округляем к ближайшему значению, которое предусмотрено нормалью станкостроения НІІ-І: 1,06; 1,12; 1,26; 1,41; 1,58; 1,78; 2,0. Для нашего случая принимаем .

Из нормали НІІ-І выписываем 21 значение частот вращения шпинделя, приняв в качестве наибольшего ближайшее стандартное значение, что характерное для такого станка – 2500 об/мин.: 2500; 2000; 1600; 1250; 1000; 800; 630; 500; 400; 315; 250; 200; 160; 125; 100; 80; 63; 50; 40; 31,5; 25.

Расчет сил резания

Расчет сил резания нужен для определения эффективной мощности резания и выбора электродвигателя с соответствующими характеристиками. Расчет сил резания при фрезеровании выполняем за формулой:

де – главная составляющая силы резания, даН;

– ширина фрезерования, мм;

– количество зубцов фрезы;

– диаметр фрезы, мм;

– частота вращения шпинделя;

Читайте также:  Обозначение диаметров труб на чертежах

Расчет ведем при условии обработки заготовки из стали из МПа:

Дальше, согласно полученной скорости резания, определяем силу резания:

где ; мм; ; ; ; ; мм; мм/об.; ; мм;

Определение эффективной мощности резания

Эффективную мощность резания рассчитываем за формулой:

где – главная составляющая силы резания;

– скорость резания, м/мин.

Определение мощности электродвигателя

Мощность электродвигателя привода главного движения подсчитывают по наибольшей эффективной мощности необходимой для резания:

где – мощность приводного электродвигателя, кВт;

– коэффициент допустимой перегрузки, который принимается 1,2. 1,3; принимаем ;

– к.п.д. цепи главного движения станка при номинальной нагрузке,, принимаем .

выбираем электродвигатель типа 4A160S8/4У3 с частотами вращения об/мин., мощностью кВт.

Кинематическая схема привода

Рис 1.3 Кинематическая схема привода главного движения.

Диапазон регулирования частот вращения шпинделя рассчитываем по формуле

(12)

где Rn – диапазон регулирования частот вращения шпинделя;

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

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

Диапазон регулирования величины подачи:

,(13)

где – диапазон регулирования величин подач;

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

smin= 0.05 мм/об. – минимальнаявеличина подачи;

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

smin =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.

Сила Рz –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 РУ –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 РХ – 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 Nv – эффективная мощность резания, кВт,

Nv= 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

Читайте также:  Координатно фрезерный станок по дереву

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

Наибольший диаметр изделия, устанавливаемого в патроне, мм:

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

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

Расстояние от торца шпинделя до револьверной головки, мм:

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

Габариты станка, мм:

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 nшп, мин -1 шпинделя.

УКБ: (nэmin nэmax) ip i1 i2(i3) ip =(nmin nmax);

(nэmin nэmax) =(nmin nmax);

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

где nэmin nэmax –максимальная и минимальная частоты вращения электродвигателя М1, мин -1 ;

nmin nmax –максимальная и минимальная частоты вращения шпинделя,

ip i1 i2,-передаточные отношения ременной и зубчатых передач;

zj-числа зубьев колёс.

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:(nМ2 iр px.в1= (S );

(nМ2min-nМ2max) px.в1=(S );

(18-1500) 10=(135-7750),

где nМ2 – максимальная и минимальная частоты вращения электродвигателя М2, мин -1 ;

zj-числа зубьев колёс;

ip – передаточное отношение зубчатой передачи;

sпр – 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: (nМ3 iр px.в1= (S );

(nМ3min-nМ3max) px.в1=(S );

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

где nМ3 – максимальная и минимальнаячастоты вращения электродвигателя М3, мин -1 ;

zj-числа зубьев колёс;

ip – передаточное отношение зубчатой передачи;

sпоп – перемещение поперечных салазок ,мм/мин.

Последнее изменение этой страницы: 2016-07-16; Нарушение авторского права страницы

Наши товары

Информация

Шпинделем принято называть вращающуюся часть станка, фрезерного или токарного. Если рассматривать токарный станок, то на шпинделе, в патроне закрепляется заготовка, а если рассматривать фрезерный – то вращается фреза. Так как размеры заготовок и фрез могут очень отличаться друг от друга, то и обороты шпинделя могут варьироваться в очень больших пределах.

Напомним, что определяющим параметром для расчета скорости вращения шпинделя, является скорость резания, из чего следует что чем больше размер заготовки для токарной обработки и чем больше диаметр фрезы, тем меньшие требуются обороты. Для токарных станков характерны обороты от 100 и менее до 3000 об/мин, которые сравнительно легко получить, используя самые обычные асинхронные двигатели вместе с коробкой передач или преобразователем частоты.

Читайте также:  Цоколевка микро usb разъема

То же касается и обычных вертикальных фрезерных станков, у которых обороты редко превышают 3000…5000 об/мин, так как они в основной своей массе предназначены для силового фрезерования фрезами крупного диаметра.

По-иному обстоит дело для шпинделей современных обрабатывающих центров и более простых портальных фрезерных станков, а также гравировальных машин. Недавно появившаяся технология высокоскоростной обработки материалов получила массовое распространение ввиду появления приемлемых по цене высокоскоростных шпинделей.

Основной целью, к которой стремятся производители высокоскоростных шпинделей и станков является повышение производительности операций фрезерования, и в особенности фрезерования мелким инструментом с диаметром меньше 3мм.

Рассмотрим основные категории высокоскоростных шпинделей, которые встречаются на фрезерных станках:

  • шпиндели высокой мощности от 5 кВт и более: применяются в основном на обрабатывающих центрах или крупных станках, имеют диапазон оборотов до 12000…18000 об/мин и предназначены для высокопроизводительной обработки, в том числе труднообрабатываемых материалов.
  • шпиндели средней мощности 1.5…5 кВт: применяются на среднеразмерных портальных фрезерных станках. Такие станки чаще всего применяют для резки различного рода пластиков, дерева и мягких металлов. Верхний диапазон оборотов этих шпинделей лежит в диапазоне 18000…24000 об/мин.
  • шпиндели малой мощности 0.8 кВт и менее: применяются на малоразмерных фрезерных и гравировальных станках, а также на сверлильных станках для производства печатных плат. Верхний предел оборотов таких шпинделей доходит до 40000 об/мин, а для некоторых моделей – до 60000…70000 об/мин.

Выше мы рассмотрели шпиндели, построенные на основе асинхронной трехфазной машины и классических подшипниках. Дальнейший рост скорости вращения в такой схеме затруднен ввиду наличия механического трения и конечной точности изготовления подшипников. Поэтому на самых высококлассных шпинделях используют газодинамические подшипники, питаемые сжатым воздухом. Также существуют модели шпинделей построенных на основе воздушной турбины. Шпиндели такой конструкции при правильной эксплуатации исключительно надежны и имеют долгий срок службы.

Однако вернемся к шпинделям, построенным на основе асинхронной машины. Асинхронный двигатель имеет один существенный недостаток – невозможность работы на частотах значительно ниже номинальной. С понижением частоты вращения падает и выходной момент шпинделя. Хотя современные преобразователи и могут улучшить ситуацию, принципиально изменить ее нельзя. Ситуацию осложняет специфическое применение асинхронного двигателя в качестве шпинделя, так как обычно пониженные обороты нужны для вращения крупного инструмента, которому требуется как раз более высокий момент.

Практические значения нижней границы оборотов лежат в диапазоне 20…30% от максимальных заявленных оборотов шпинделя, они сильно зависят от выполняемой задачи и нагрузки на двигатель. Также заметим, что заявленные максимальные обороты не являются физическим пределом. Все высокоскоростные шпиндели можно легко разгонять до 120% от номинальных оборотов и даже выше, но при этом следует помнить, что ресурс подшипников может резко снизиться.

Резюмируя все вышеизложенное можно сказать, что не существует универсального шпинделя с большим диапазоном оборотов. Правильно подобрать размер, мощность и максимальные обороты шпинделя можно лишь четко обозначив задачу, для решения которой он будет использоваться.

“>

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector