Частота вращения шпинделя фрезерного станка

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;

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.

Расчет скорости вращения шпинделя

Число оборотов шпинделя можно регулировать разными способами:

• применяя различные механические устройства (гидромуфты, вариаторы, коробки скоростей);
• используя электрические устройства (включая в схему ротора (статора) резисторов или применяя электромеханические преобразователи частоты);
• применяя электронные устройства (статические преобразователи частоты).

Сегодня в широкую практику вошло высокоскоростное фрезерование, поэтому стала использоваться новая конструкция шпинделей с встроенным приводом от электрического асинхронного двигателя. Частоту вращения такого шпинделя можно регулировать изменением как напряжения, так и частоты подводимого к нему электрического тока. Такой метод позволяет очень плавно изменять привод главной передачи.

Расчет режимов резания настольного фрезерного станка с ЧПУ с помощью программы

Режимы резания для фрезерного станка лучше всего рассчитывать с помощью специальной программы. Например, чтобы сделать расчет скорости вращения шпинделя (n, об/мин) и минутную подачу стола нужно знать следующие исходные данные:

Zn- число зубьев фрезы;

Dc – диаметр фрезы, мм;

fz- подача на зуб, мм;

Vc- скорость резания, м/мин;

n- скорость вращения шпинделя, об/мин;

ае- ширина фрезерования, мм;

ap- глубина фрезерования, мм;

F- скорость подачи стола, мм/мин

Q- скорость снятия металла, см3/мин;

R- радиус обрабатываемого отверстия(внутренней радиусной поверхности), мм;

FR- подача при обработке отверстия с радиусом R, мм

1. Расчет скорости вращения шпинделя (n), а также скорости подачи стола (F) требуются такие данные: Zn- число зубьев фрезы, Dc – диаметр фрезы, fz- подача на зуб, Vc- скорость резания. Этот показатель очень тесно связан с производительностью обработки и полностью зависит от диаметра фрезы и допустимой скорости резания.
2. Далее рассчитывается Vc- скорость резания, а также fz- подача на зуб, располагая следующими исходными данными: Dc – диаметром фрезы, Zn- числом зубьев фрезы, скоростью вращения шпинделя (n) и скоростью подачи стола (F)

3. Рассчитывается скорость снятия металла Q с помощью исходных данных: F- скорости подачи стола, ap- глубины фрезерования, ае- ширины фрезерования.

4. Рассчитывается подача FR на радиусе R (для отверстия с внутренним радиусом) с помощью исходных данных: F- скорости подачи стола, Dc – диаметра фрезы, R-радиуса поверхности.

Производители высокоскоростных шпинделей стремятся делать свою продукцию как можно производительнее, для чего постоянно работают над увеличением их частоты вращения. Особенно актуально это для фрезерования заготовок с помощью мелкого инструмента, с диаметром фрез до 6 мм. Очень хорошо себя зарекомендовали шпиндели и концевые фрезы типа ЕТ, которые производятся на Тайване. Продукция компании Economy Technologies LTD хорошо известна во многих странах мира.

об/мин, где

Д – наибольший диаметр поверхности: при наружном точении принимаем наибольший диаметр заготовки, участвующий в обработке на данной операции, при растачивании – диаметр, полученный после обработки.

Частоту вращения шпинделя корректируем по паспорту станка (берётся ближайшее меньшее; большее значение принимаем, если оно не превышает 5 %).

Действительная скорость резания

При многоинструментальной обработке скорости резания определить для каждого режущего инструмента.

2.7.6 Определяем усилие резания по формуле (1, с. 271):

P_z = C_p*t x *S y * n *К_р (для многоинструментальной наладки принимаем суммарную глубину резания). Постоянная Ср и показатели степени х, у, n для конкретных условий обработки приведены в (1, с. 273), табл. 22.

Значения коэффициентов приведены в (1, с. 275), табл. 23.

По нормативам (5, с. 35. 36):

2.7.8 Определяем мощность, затрачиваемую на резание

(кВт).

Мощность электродвигателя станка должна быть больше или, в крайнем случае, равна мощности, затрачиваемой на резание.

N _шп ≥N_рез , N _шп = N _э.д.*η, где η- к.п.д. станка, N _э.д. – мощность электродвигателя привода станка

Расчёт норм времени

Одной из составных частей техпроцесса является определение норм времени на выполнение заданной работы.

Различают 3 метода нормирования:

– расчёт по нормативам;

– расчёт по укрупнённым нормативам;

– установление норм на основе изучения затрат рабочего времени.

В курсовом проекте расчёт норм времени предлагается выполнять по первому методу:

Т_о – основное время – это время, затрачиваемое непосредственно на изготовление детали.

Т_в – вспомогательное время – время, затрачиваемое непосредственно на различные вспомогательные действия рабочего, непосредственно связанные с основной работой (установка, закрепление и снятие детали, пуск и остановка станка, измерения, изменения режимов работы и т.п.).

Т_оп – оперативное время – сумма основного и вспомогательного времени.

Т_обс – время обслуживания рабочего места.

Т_отд – время на отдых и естественные надобности.

Т_шт = Т_шт+ Т_пз/п – штучно-калькуляционное время.

Т_пз – подготовительно-заключительное время.

Расчёт норм времени предлагается выполнять по методике, изложенной в(6).

Формулы для расчёта основного времени предлагаются в (9, с.295…307).

МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ГРАФИЧЕСКИХ ДОКУМЕНТОВ

КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Рабочий чертёж детали (как и остальные чертежи) выполняется в масштабе 1:1 на формате А1 и в зависимости от габаритов детали может быть занят весь лист или часть листа. Если чертёж детали занимает часть листа формата А1, то лист разделяют на соответствующие форматы рамками по стандарту СЭВ 14-74. При этом следует иметь в виду, что основная надпись (угловой штамп) располагается в нижнем правом углу вдоль широкой стороны формата. Для того, чтобы все чертежи, помещённые на одном листе были выполнены в одном ракурсе, необходимо заранее, до начала графических работ, согласовать с руководителем курсового проекта компоновку всех чертежей проекта. Располагая изображение чертежа детали, следует оставить свободным место над основной надписью для размещения текста технических требований (условий). Заголовок "Технические требования" не пишется.

Пример содержания технических требований:

1. ТВЧ НRС 50. 56.

2. Конусную поверхность проверять калибром на краску. Общая площадь окрашенных поверхностей не менее 70 %.

3. Н14, h4± JT14/2, что означает неуказанные предельные отклонения размеров.

4. Маркировать: 60201.01.06.11.

5. Остальные технические требования по ГОСТ.

При выполнении рабочего чертежа детали следует обратить внимание на наличие указаний о точности и шероховатости всех поверхностей. Поверхности, выполненные с точностью до 13-го квалитета, обозначаются размером и условным обозначением поля допуска или отклонениями (напр., 50h12 или 50_-0,25).

В отношении поверхностей, выполненных грубее 13-го квалитета точности, делается запись над основной надписью "Н14; h14; ±JT14/2". Эта запись заменяет ранее применяющуюся пространственную надпись "Неуказанные предельные отклонения размеров: отверстий Н14, валов 14, остальных ± JT14/2".

Условные обозначения шероховатости поверхностей проставляются согласно стандартам ГОСТ 2.309-73 и СТ СЭВ 538-77, где предпочтительным является параметр Ra. На чертежах следует заменить параметры Rz и другие на Ra.

Часть поверхностей не обрабатывается резанием и остаётся в таком виде, в каком они находились после заготовительных операций (литья, штамповки, проката и др.). Если эти поверхности составляют большинство, то величина их шероховатости проставляется в верхнем углу чертежа, на самих поверхностях никаких знаков шероховатости не проставляют.

Если этих поверхностей значительно меньше, чем обрабатываемых резанием с одинаковой величиной шероховатости, то на необрабатываемых поверхностях проставляют знаки шероховатости, например 1,25 , а шероховатость большинства обрабатываемых поверхностей с одинаковым значением проставляется в верхнем правом углу.

Сказанное выше можно сформулировать так: следует стремиться к тому, чтобы на чертеже детали обозначение точности и шероховатости большинства поверхностей с одинаковым значением квалитетов точности и шероховатости поверхности вынести за пределы изображения чертежа.

Точность формы и расположение поверхностей обозначают условными знаками по ГОСТ 2.308-79 в случае, когда допуски формы и расположения меньше, чем допуски на изготовление этих поверхностей.

Следует избегать записи текстом в технических условиях о допусках формы и расположения поверхностей. Однако, если такая необходимость возникнет, то текст должен соответствовать примерам, приведённым в ГОСТ 2.306-79, например: допуск радиального биения поверхности А относительно общей оси поверхностей Г и Д -0,01 мм, допуск цилиндричности (округлости) поверхности Б – 0,03 мм, допуск плоскостности (прямолинейности) поверхности В – 0,05 мм на площади 100*100 мм.

Во всех приведённых примерах буквами А, Б, В обозначаются поверхности на чертеже с помощью выносных линий, заканчивающихся стрелками, упирающимися в поверхности, о которых идёт речь.

В верхнем левом углу чертежа помещают рамку (14×70 мм), где проставляют номер чертежа в соответствии с заводским номером или общесоюзным классификатором. Номер ставится повёрнутым на 180 градусов относительно основной надписи.

Рабочий чертёж заготовки оформляется в соответствии с ГОСТ 7505-74 для штамповок, ГОСТ 2.423-73 на литье и др.

Так как ГОСТ 2.423-73 допускает выполнение чертежа заготовки, полученной литьём, на копии чертежа детали, то при изготовлении корпусных деталей больших размеров можно выполнять совмещённый чертёж детали и заготовки. Это сокращает объём графической части проекта.

Для мелких корпусных деталей, получаемых литьём в кокиль, по выплавляемым моделям, в корковые формы и т.д. методом, заготовку следует чертить отдельно от детали.

Чертежи заготовок выполняются сплошными линиями (1.. .2,5 мм) с учётом штамповочных и литейных уклонов и радиусов. Уклоны выполняются такой величины, чтобы они были заметны, и чётко просматривалась плоскость разъёма. Контур готовой детали вписывается в контур заготовки тонкой штрихпунктирной линией. На чертеже проставляются размеры, отклонения и величины припусков заготовки, кроме того, приводится текст технических требований, который помещается над основной надписью (угловым штампом), шероховатость поверхностей – в правом углу.

Примеры содержания технических требований:

1. На чертеже поковки (штамповки).

1.1. Точность изготовления 11 класс ГОСТ 7505-74.

1.2. Штамповочные уклоны 5 и 7 градусов.

1.3. Неуказанные радиусы закруглений 3 мм.

1.4. Неуказанные отклонения размеров ± 2,2 мм.

1.5. Остальные технические требования по ГОСТ 8479-70.

2. На чертеже заготовки, полученной литьём.

2.1. Требования к отливке по ССТ НТ21 -2-76.

2.2. Класс точности литься – 3, группа "а".

2.3. Категория поверхностей – 2.

2.4. Неуказанные литейные радиусы 3. 5 мм.

2.5. Раковины, пустоты не допускаются.

2.6. Покрытие механически необрабатываемых поверхностей – эмаль НЦ-256

Карты эскизов.

Карта эскизов является графической иллюстрацией к маршрутным и операционным картам технологического процесса. В проекте выполняются 3 разновидности карт эскизов:

1. Карта эскизов с изображением чертежа детали, на котором все поверхности (размеры) снабжаются номерами. Номера поверхностей проставляются на продолжении стрелки размерной линии или на продолжении линии, соединяющейся с элементарной поверхностью в окружностях диаметром 6. 8 мм. Рекомендуется начать с левого верхнего размера поверхности и далее в направлении движения часовой стрелки. Эта карта эскизов является основанием для расчёта коэффициентов, определяющих показатели технологичности конструкции детали, а также маршрутного описания технологического процесса в пояснительной записке и заполнения маршрутных карт, при изготовлении несложных деталей с небольшим объёмом обрабатываемых поверхностей.

2. Карта эскизов, иллюстрирующая содержание выполняемой операции (операционный эскиз). Эта карта выполняется либо на специально отведённом месте операционной карты формы 2 ГОСТ 3.1418-82. На картах эскизов, выполненных на операционных картах или отдельно, опоры и зажимы приспособления показываются условно по ГОСТ 3.1107-81. Режущие инструменты, с помощью которых производится обработка, не показываются.

3. Карты эскизов, выполняемых на две операции, представляющие эскизы наладок с изображением конструктивных элементов приспособления для установки и крепления обрабатываемой детали, режущего инструмента в положении окончательной обработки и др.

Согласно ГОСТ 3.1104-81 карты эскизов выполняются без соблюдения масштаба (но с соблюдением пропорций), деталь ставится в положение соответствующее положению на станке при обработке. Обрабатываемая поверхность выделяется утолщённой линией (3 мм) чёрного или другого цвета. Проставляются размеры и их точность, шероховатость и другие технические требования.

Над эскизом выполняются надписи с указанием наименования операции, а также модели станка (токарно-револьверная. Станок модели 1П365). Под эскизом помещают таблицу с режимом резания и нормой времени. Если операция выполняется за один технологический переход, таблицы выполняются без указания содержания перехода. Если операция содержит несколько позиций или технологических переходов, то в таблицу включаются графы "номер перехода" и "содержание перехода". Приводим форму и содержание таблицы.

Если одна поверхность последовательно обрабатывается несколькими инструментами, и её размеры меняются, а на карте эскиза указывается один размер, полученный при последнем переходе, то в содержании перехода указывается размер, который получается на каждом переходе ("зенкеровать отв. 4 выдерживая диаметр 37, 8Н10"). Размер, получающийся на последнем переходе, в таблице не указывается ("развернуть отв. 4").