Потужність при фрезеруванні

глава XXVI

ПОТУЖНІСТЬ, потреби при фрезеруванні

§ 76. ПОТУЖНІСТЬ при фрезеруванні

Поняття про моменті

Моментом сили М називають твір сили на плече, до якого ця сила прикладена.
Розмірність моменту залежить від того, в яких одиницях довжини дано плече сили: якщо на важіль, який має плече довжиною а мм. діє сила Р кг. то момент цієї сили дорівнює Р · а кГмм; якщо плече b виражено в санітіметрах, то момент буде; Р · b кГсм. якщо плече з дано в метрах, то момент сили буде дорівнює Р · з кгм.
Щоб зуб фрези врізався в метал і зняв стружку, до нього треба прикласти силу, рівну силі різання Р. Сила Р при плечі, рівному радіусу фрези, т. Е. Половині її діаметра створює момент, рівний який повинен повідомити шпинделя привід фрезерного верстата.
Момент, який передається тілом при його обертанні, називають крутним моментом Мкр і висловлюють в тих же одиницях виміру, що і М.
Шпиндель верстата при обертанні повинен передавати кожного зуба фрези окружну силу, необхідну для зняття стружки. При цьому створюється крутний момент, який залежить від окружної сили Р і діаметра D. Чим більше окружна сила, тим більший крутний момент повинен бути забезпечений на шпинделі верстата. Крутний момент збільшується також зі збільшенням діаметра фрези за рахунок збільшення плеча - радіуса фрези.
Окружна сила різання Р створює крутний момент Мкр. який необхідно повідомити шпинделя верстата. Обертаючий момент

(В залежності від того, в яких одиницях довжини виражений D).

Поняття про потужності

Потужність різання. або ефективна потужність Nе - це потужність, необхідна для фрезерування і витрачається на зрізання стружки. Потужність різання дорівнює добутку окружний сили різання Р в кілограмах на швидкість різання v в м / хв:

Потужність різання висловлюють або в кінських силах (л. С.), Або в кіловатах (кВт).

1 л. с .. дорівнює 75 кгм / сек або 60X75 кгм / хв.

1 квт дорівнює 1,36 л. с. або 1 л. с. дорівнює 0,736 квт.

Для визначення потужності різання в залежності від швидкості різання v і окружний сили різання Р користуються такими формулами:

Знаючи крутний момент Мкр і число обертів n фрези, визначають потужність різання за формулами:

де Мкр - крутний момент в кГмм.
Потужність, що витрачається на подачу при фрезеруванні, зазвичай оцінюють в 15% від потужності різання.
Таким чином, якщо привід подачі здійснюється від загального електродвигуна, повна потужність різання при фрезеруванні дорівнює 1,15 від Nе. визначеної за формулами (40а) або (406) і (41а) або (416) для головного руху.
Якщо ж верстат має самостійний привід подачі, то потужність електродвигуна подачі розраховується на заводі-виробнику з розрахунку 0,25 від потужності електродвигуна головного руху.

Коефіцієнт корисної дії

Ефективна потужність Nе. витрачається на зрізання шару при фрезеруванні, повинна передаватися від шпинделя верстата до фрези. Для забезпечення цієї потужності на шпинделі необхідно, щоб електродвигун верстата володів більшою потужністю, так як частина її витрачається на тертя в підшипниках, зубчастих передачах, що направляють і на подачу масла для змащення; ніж швидкохідні верстат, тим вище ці втрати.
Величина, що характеризує корисну віддачу потужності електродвигуна, називається коефіцієнтом корисної дії верстата (скорочено - к. П. Д.) І позначається грецькою буквою # 951 ;.
На корисну роботу, т. Е. На працю роботи різання, витрачається при звичайному фрезеруванні приблизно 75-85%, або 0,75-0,85, всієї потужності електродвигуна, а при швидкісних режимах відповідно 65-75%, або 0 , 65-0,75, всієї потужності електродвигуна.
отже, # 951; = 0,75-0,85 для звичайних верстатів і # 951; = 0,65-0,75 для швидкісних.
Таким чином, для визначення розташовується на шпинделі фрезерного верстата ефективної потужності Nе. яку можна використовувати на різання, необхідно потужність електродвигуна Nе помножити на к. п. д. верстата, т. е.

Наприклад, якщо потужність електродвигуна дорівнює 7 квт. а к. п. д. верстата - 0,75, то що розташовується на шпинделі фрезерного верстата потужність

Навпаки, для визначення потрібної потужності електродвигуна верстата Nе по ефективної потужності, отриманої відповідно до формул (40а) або (406) і (41а) або (416), необхідно ефективну потужність Nе розділити на к. П. Д. Верстата, т. Е.

Основне завдання, яке доводиться вирішувати, знаючи потужність, потрібну на фрезерування Nе. укладається відповідно обраного режиму фрезерування потужності електродвигуна фрезерного верстата. Для цього іноді доводиться змінювати (коректувати) режим різання.
Приклад 24. На горизонтально-фрезерному верстаті проводиться фрезерування стали # 963; b = 75 кг / мм 2. Ширина фрезерування 85 мм. глибина фрезерування 6 мм. подача 65 мм / хв. Фрезерування ведуть здвоєною циліндричної фрезою з гвинтовими зубами діаметром 90 мм. шириною 112,5 мм. Число зубів z = 8; число оборотів фрези n = 60 об / хв. Визначити найбільшу товщину шару, що зрізається, середній поперечний переріз зрізаного шару Fсред. окружну силу Р. крутний момент Mкр. потужність, потрібну на фрезерування Nе. відповідність призначеного режиму фрезерування потужності обраного верстата, якщо відома потужність електродвигуна Nе = 5 л. с.
Найбільшу товщину зрізу анаіб визначаємо за формулою (26б):

Середній поперечний переріз зрізаного шару Fсред визначаємо за формулою (35):

Окружну силу p визначаємо за формулою (37)

де питомий тиск р визначено по табл. 33.
Крутний момент Mкр визначаємо за формулою (38):

З огляду на, що верстат має загальний електродвигун для приводу головного руху і руху подач, слід ефективну потужність по формулі (41а) прийняти з урахуванням потужності, потрібної на подачу, т. Е. З коефіцієнтом 1,15:

Беручи до. П. Д. Верстата дорівнює 0,8, отримуємо потрібну потужність електродвигуна верстата за формулою (42б):

що відповідає располагаемой потужності електродвигуна верстата, що дорівнює 5 л. с.
При роботі на верстаті велике значення має так званий коефіцієнт використання верстата по потужності. який показує правильність вибору верстата по потужності його приводу для даної роботи. Наример, якби для зазначених в даному прикладі режимів обробки був обраний горизонтально-фрезерний верстат 6М82Г з електродвигуном потужністю 7 квт. або 9,5 л. с .. то з урахуванням к. п. д. 0,8 ставлення

показало б низький коефіцієнт використання цього верстата за проектною потужністю і тим самим необхідність вибору іншого, менш потужного верстата для такої обробки.
Для кращої роботи електродвигуна і для кращого використання електроенергії необхідно прагнути до найкращого використання потужності верстата, т. Е. До коефіцієнта використання верстата по потужності, що наближається до одиниці.

продуктивність фрезерування

Продуктивність фрезерування можна визначити або у вигляді хвилинного обсягу зрізаного шару або, що одне і те ж, стружки:

або у вигляді хвилинного обсягу зрізаного шару (стружки), віднесеного до 1 квт ефективної потужності:

званого питомою продуктивністю.
Це визначення продуктивності найбільше підходить для чорнових (обдирні) операцій, коли видаляється найбільшу кількість металу і витрачається максимальна ефективна потужність, але воно з успіхом може бути застосована для спрощених розрахунків потрібної потужності фрезерування.
Дійсно, якщо відомий хвилинний обсяг стружки W в см 3 хв і відома питома продуктивність # 969; в см 3 квт · хв. то легко визначити ефективну потужність, потрібну для даної фрезерної операції:

У табл. 34 дано середні значення хвилинного об'єму стружки на 1 квт для найбільш часто зустрічаються матеріалів.

питома продуктивність # 969; при фрезеруванні торцевими і циліндричними фрезами (середні значення)

Примітка. Середні значення питомої продуктивності прийняті з урахуванням к. П. Д. Верстата, так що при визначенні потужності, потрібної для зняття хвилинного обсягу стружки, відразу отримуємо потужність електродвигуна приводу верстата.
Для зручності користування в табл. 34 врахований к. П. Д. Верстата, так що середні значення # 969; відносяться до потужності Nе електродвигуна верстата.
Приклад 25. Перевірити по табл. 34, чи достатня потужність електродвигуна фрезерного верстата 6М12П 7 квт для обробки торцевої фрезою бруска зі сталі з # 963; б = 65 кг / мм 2. при ширині фрезерування В = 80 мм. глибині різання t = 2,5 мм. хвилинної подачі s = 400 мм / хв.
Визначаємо хвилинний об'єм стружки:

За табл. 34 для сталі з # 963; б = 65 кг / мм 2 питому продуктивність # 969; при торцевому фрезеруванні приймаємо рівною 13 см 3 / квт · хв.
Для зняття заданого умовами прикладу обсягу стружки в 80 см 3 / хв достатня потужність

Отже, на даному верстаті задані умови обробки здійсненні
На виробництві часто доводиться вирішувати зворотну задачу, а саме визначати можливу продуктивність даного верстата при обробці певної заготовки і за отриманою продуктивності призначати глибину різання або хвилинну подачу.
У цьому випадку продуктивність фрезерування

Приклад 26. Визначити можливу продуктивність фрезерного верстата при обдирного обробці циліндричної фрезою сірого чавуну НВ 260. Потужність електродвигуна верстата Nе = 7 квт.
приймаємо # 969; по табл. 34 рівній 18 см 3 / квт · хв.
Підставляючи ці величини, отримуємо:

За умови, що ширина оброблюваної заготовки 100 мм. а припуск на обробку 5 мм. можлива хвилинна подача