Файл: Глава 27.doc

• специальные, служащие для обработки деталей одного типоразмера; такие станки применяются в крупносерийном и массовом производстве.

В зависимости от вида обработки основные движения (главное и подачи) могут иметь различный характер. Так, при строгании сочетаются поступательное движение детали или инструмента (движение резания) и перпендикулярное к нему поступательное движение инструмента (подачи); при токарной обработке происходит вращение заготовки и поступательное движение инструмента и т.д.

В зависимости от типа станка (токарные, строгальные и т.п.) и его типоразмера (нормальный, крупный и т.д.), а также от его конструкции – электропривод может иметь следующие режимы работы [4-8]:

• продолжительный режим с постоянной нагрузкой (S1) – в таком режиме работают главные приводы крупных и тяжелых токарных, карусельных, зубофрезерных и других станков;

• перемежающий режим (S6) – для станков, оборудованных нерегулируемым приводом и механической коробкой передач;

• повторно-кратковременный режим (S3, S4 или S5) имеют электроприводы многих металлорежущих станков, имеющих регулируемый электропривод (например, токарные нормального исполнения, сверлильные, заточные и т.д.);

• перемежающийся режим работы с частыми реверсами (S7) – для главного привода продольно-строгальных станков.

Электроприводы вспомогательных механизмов работают в кратковременном режиме (S2).

В соответствии с типом станка и режимом работы определяются требования к электроприводу и методика расчета мощности электродвигателей. Ниже рассмотрены требования и расчет мощности приводов главного движения и подачи для основных видов металлорежущих станков: токарных и продольно-строгальных.

27.1.1. Электропривод токарных станков

В эту группу входят: универсальные, токарно-винторезные, карусельные и другие подобные им станки.

Раньше нормальные и крупные токарные станки имели в качестве привода главного движения и подач асинхронный двигатель, а регулирование скорости осуществлялось ступенчато за счет переключения шестерен в коробке подач. В настоящее время перешли на индивидуальный электропривод, в результате чего количество механических переключений снизилось до 2...3, а синхронизация вращения двигателей главного движения и подачи осуществляется электроприводом.

---

Требования, предъявляемые к электроприводу главного движения и подачи токарных и подобных им станков:

1. В зависимости от типа и конструкции станка электропривод должен обеспечивать необходимый режим работы.

2. Диапазон регулирования скорости вращения для приводов главного движения 50...1000; для привода подачи – до 10000 (30000).

3. Для электропривода главного движения регулирование скорости должны быть двухзонным с постоянным моментом до номинальной (основной скорости) и постоянной мощностью для скорости выше номинальной. Для привода подачи регулирование скорости производится при постоянном моменте.

4. Высокая жесткость механических характеристик – во всем диапазоне регулирования скорости, например, для ω=0,01ω_н погрешность изменения скорости вращения, при изменении нагрузки (от 0,25 до 1,25) М_н, должна быть не более 15% относительно установленной.

Расчет мощности электродвигателей механизмов металлорежущих станков токарной группы

При расчете мощности электродвигателя с регулированием скорости необходимо учитывать механическую характеристику механизма.

Для механизма главного движения, где осуществляется двухзонное регулирование скорости: с постоянным моментом и постоянной мощностью, мощность электродвигателя рассчитывается по формуле Р=М_максω_н,

где: М_макс – максимальное сопротивление при продолжительной нагрузке и максимальное эквивалентное сопротивление при повторно-кратковременной нагрузке; ω_н – максимальная скорость при регулировании с постоянным моментом (при номинальном потоке).

Для привода подач мощность определяется, исходя из максимального эквивалентного момента и максимальной скорости. При большом диапазоне регулирования скорости целесообразно применять электродвигатели с независимой вентиляцией или закрытого типа. При применении электродвигателя с самовентиляцией необходимо учитывать ухудшение его охлаждения на малых скоростях.

Для нерегулируемых двигателей, как правило, работающих в режиме S6 (если цикл не превышает 10мин) расчет мощности осуществляется следующим образом.

Мощность электродвигателя для каждой операции определяется по формуле:

(27.1)

---

где: Р_zi, η - мощность резания и кпд станка соответственно.

Кпд в зависимости от нагрузки определяется, исходя из потерь мощности [4-9], принимая за основу выражение:

(27.2)

где: P_нz - номинальная мощность резания; а и в - коэффициенты постоянных и переменных потерь.

С учетом коэффициент загрузки :

(27.3)

Коэффициент полезного действия станка

. (27.4)

Для случая К=1 (27.5)

Разделение потерь для определения кпд при любой нагрузке по (27.5) дает Ориентировочно для практических расчетов принимается [4-9]

. (27.6)

Для приводов главного движения токарных, фрезерных, сверлильных станков кпд при постоянной нагрузке составляет 0,7...0,8, для шлифовальных станков 0,8...0,9. Мощность электродвигателя при холостом ходе станка определяется по формуле:

(27.7)

Продолжительность операции для каждого перехода определяется по формуле:

(27.8)

где: l - длина перехода, мм; S - подача, мм/об; n - скорость вращения шпинделя, об/мин.

Время на установку и снятие детали принимается равным 1-3 мин. По расчетной мощности и времени для каждой операции строится нагрузочная диаграмма и определяется эквивалентная мощность по формулам (24.10).

При применении электропривода с регулированием скорости при выборе двигателя по мощности берется наиболее тяжелый режим работы, как по нагрузке, так и по частоте включений в час.

Предварительный выбор электродвигателя в этом случае производят по эквивалентному моменту с учетом коэффициента запаса на динамику в пределах К_д=1,1-1,5 и наиболее вероятной продолжительности включения.

---

(27.9)

где: β_i - коэффициент, учитывающий ухудшение охлаждения электродвигателя на i-м интервале при снижении скорости ниже номинальной (см:раздел 24.3) ;β₀ - коэффициент ухудшения теплоотдачи при неподвижном якоре; ПВ_р, ПВ_ст - расчетное и стандартное значение продолжительности включения.

Мощность двигателя определяется из формулы Затем производится проверка на перегрузочную способность и на нагрев с учетом реального момента инерции двигателя, заготовки и механических частей станка.

---

27.1.2. Электропривод продольно-строгальных станков

Данные станки предназначаются, в основном, для обработки резцами плоских горизонтальных и вертикальных поверхностей. Продольно-строгальные станки подразделяются [4-8] на одностоечные (с консольной поперечной) и двухстоечные (портального типа). Двухстоечный продольно-строгальный станок имеет станину с продольными направляющими. По ним возвратно-поступательно движется стол, на котором закрепляют обрабатываемую деталь. Перемещение стола – главное движение – осуществляется от электродвигателя через редуктор и реечную передачу. Снятие стружки с обрабатываемой детали (строгание) происходит при ходе стола вперед (прямой или рабочий ход). Ход стола назад (обратный ход) совершается обычно с повышенной скоростью, и снятие стружки не производится (холостой ход), резцы в это время автоматически отводятся от обрабатываемой поверхности. Изменение направления движения стола производится или при помощи электромагнитной реверсивной муфты (на малых станках), или посредством реверсирования главного двигателя. По вертикальным направляющим стоек при помощи ходовых винтов перемещаются поперечный (траверса) и боковой суппорты. Поперечина имеет горизонтальные направляющие, по которым могут перемещаться вертикальные суппорты. Суппорты с закрепленными в них резцами осуществляют прерывистую периодическую подачу за время реверса стола с обратного хода на прямой и быстрые установочные перемещения. Движение суппортам передается через коробки подач и от отдельных электродвигателей. Основными величинами, характеризующими размеры и технологические возможности продольно-строгальных станков, являются наибольшая длина строгания (ход стола L от 1,5 до 12м), наибольшая ширина обработки (от 0,7 до 4м) и наибольшее тяговое усилие на рейке стола (до 30-70кН и более).

Продольно-строгальные станки, наряду с шлифовальными, долбежными и кромко-строгальными, характе-ризуются повторяющи-мися циклами с частотой до 1200-1800 циклов в час [4-29].

В

Рис.27.1. Процесс строгания

V_пр

V_обр

упрощенном виде схема строгания представлена на рис.27.1. Строгание обрабатывае-мой детали на глубинуt осуществляется при пря-мом ходе стола 2 по направляющим со скоростью V_пр. При обратном ходе стола со скоростью V_обр (причем V_обр>V_пр) строгания нет. По окончании обратного хода суппорт с резцом 3 перемещается на величину подачи S. Усилие F и его составляющие F_x, F_y, F_z, определяются аналогично токарным станкам по эмпирическим формулам (23.9…23.11).

---