CРС з МВіАЛ

2. Ряди частот обертання шпинделя, подвійних ходів та подач у верстатах.

У верстатів з обертальним головним рухом частота обертання шпинделя, хв ^-1

п = 1000v / π d,

де V - швидкість різання, м / хв; d - діаметр оброблюваної заготовки або інструменту, мм.

Для отримання найвигідніших умов при обробці заготовок з різних матеріалів інструментами з різними ріжучими властивостями верстати повинні забезпечувати зміну швидкостей різання від v _min до v _mах _. Так як у процесі заготовки або встановлювані на верстаті інструменти можуть мати діаметри в межах від d_min до d _m_ах_, необхідно мати можливість встановлювати різну частоту обертання шпинделя в межах від n _minдо n _max:

n_min= 1000 v_min/π d _m_ах;

n_max= 1000 v_max/π d _min.

Відношення максимальної частоти обертання шпинделя верстата до мінімальної називають діапазоном регулювання частоти обертання шпинделя:

n_max/ n_min=D.

Діапазон регулювання шпинделя характеризує експлуатаційні можливості верстата. У зазначених межах можна отримати будь-яке значення п, якщо мати механізм безступінчатого регулювання швидкості головного руху. У цьому випадку можна встановити частоту обертання, відповідну вибраної найвигіднішою швидкості різання при заданому діаметрі. Однак безступінчатий приводи, незважаючи на їх досить значного поширення в сучасних верстатах, застосовують не так широко, як приводи із ступінчастим рядом частоти обертання шпинделя. Більшість верстатів має ступінчасті ряди частот обертання. У цьому випадку замість частоти обертання, точно найвигіднішою швидкості різання при даному діаметрі, доводиться брати найближчу меншу частоту. Цій дійсній частоті п _д буде відповідати дійсна швидкість різання v _д = πdn _д / 1000, що менше розрахункової на величину V – Vд. Тоді відносна втрата швидкості різання при переході з однієї частоти обертання до найближчої меншо

A=(v-v_д)/v=(πdn- πdn_д)/ πdn=(n-n_д)/n.

Отже, відносна втрата швидкості різання буде тим менша, чим менша різниця п - п _д.

В інтервалі між граничними значеннями частоти обертання п _тах і n_min проміжні частоти можна розмістити по різних рядах. Однак не всі можливі ряди будуть рівноцінними. Найбільш раціональним для застосування в верстатобудуванні є геометричний ряд, в якому кожна наступна частота відрізняється від попередньої в φ раз (де φ - знаменник ряду).

Головною перевагою геометричного ряду є те, що максимальна відносна втрата швидкості різання залишається однаковою для всіх інтервалів ряду частоти обертання. Це дозволяє забезпечити постійність максимальної відносної втрати продуктивності формоутворення верстата, тобто дає економічні переваги в порівнянні з іншими рядами. Продуктивність формоутворення визначається площею поверхні, що обробляється на верстаті в одиницю часу.

Геометричний ряд частот обертання шпинделя зі знаменником φ буде мати такий вигляд:

n₁₌n_min;

n₂=n₁φ;

n₃= n₂φ;

……..

n_z=n_z-1φ=n₁φ^z-1.

Значення знаменників рядів φ нормалізовані. Це дозволяє нормалізувати ряди частот обертання і подач, а також полегшити кінематичний розрахунок верстатів. Значення знаменників φ нормальних рядів частот обертання шпинделів верстатів встановлені з урахуванням наступних міркувань.

1. У приводі головного руху верстатів часто застосовують багато прискорені електродвигуни трифазного струму з відношенням частот обертання, рівним 2. Для того щоб частоти обертання шпинделя, одержувані при різних частотах таких електродвигунів, були членами геометричного ряду, необхідно мати

φ= ,

де Е₁ - ціле число.

2. Обов'язково має бути врахований державний стандарт бажаних чисел і рядів переважних чисел. Ряди бажаних чисел побудовані у вигляді геометричних прогресій, знаменники яких повинні задовольняти вимогу

φ= ,

де Е ₂ - ціле число.

Таким чином, стандартні значення знаменника φ рядів

частоти обертання можуть бути знайдені з умови φ= = . Отже Е₁=3Е^́' і Е₂=10 Е^́' , де Е '- довільне ціле число.

Для передбачених стандартом чотирьох значень Е ₂ == 40; 20; 10 і 5, яким відповідають Е '= Е ₂ / 10 = 4; 2; 1 і 0,5 і Е₁ = ЗЕ' = 12; 6; 3 і 1,5, отримують наступні значення φ:

φ₄₀= φ₂₀=

φ₁₀= φ₅=

Для практичного застосування зазначених чотирьох значень

виявилося недостатньо. Тому додані φ= φ=

Внаслідок того, що знаменник φ пов'язаний з числом 2, через певну кількість членів ряду кожне число збільшується в 2 рази. Якщо, наприклад, у ряді є число 2, то будуть числа 4, 8, 16 і т. д. Цій закономірності не підвласні ряди з φ=1,58 і φ=1,78.

У зв'язку з тим, що φ пов'язані з числом 10, кожне число ряду збільшується через певну кількість членів ряду в 10 разів. Наприклад, за наявності у ряді числа 2,8 зустрінуться також числа 28, 280, 2800 і т.д. Ця закономірність десяткового повторення чисел не розповсюджується на ряди з φ = 1,41 і φ = 2.

Нижче наведені значення максимальної відносної втрати швидкості різання А _mах між двома сусідніми частотами обертання для відповідних значень φ = 1,06; 1,12; 1,26; 1,41; 1,58; 1,78; 2: A _mах = 5; 10; 20; 30; 40; 45; 50%.

A_max= ( v_z-v_z-1)/v_z=(n_z-n_z-1)/n_z=1-n_z-1/n_z=1-n₁φ^z-2/(n₁φ^z-1)=1-1/φ=(φ-1)φ

або

A_max=[(φ-1)/φ]100%.

У табл. 2.1. приведені нормальні ряди частот обертання, що застосовуються в верстатобудуванні.

Нормальні ряди частот обертання, що застосовуються в верстатобудуванні

Содержание