Определить частоту вращения шпинделя для ступени

Частота вращения шпинделя: определение, ряды и график частот

Для обработки различных заготовок и получения конкретных изделия часто применяется фрезеровальное или токарное оборудование. Оно характеризуется просто огромным количество различных особенностей, среди которых отметим наличие шпинделя. Предназначение подобного узла заключается в креплении заготовки или инструмента на момент работы. Выделяют довольно большое количество различных параметров, которые должны учитываться.

Примером можно назвать то, что частота вращения шпинделя варьируется в достаточно большом диапазоне, выбирается в зависимости от области применения оборудования и многих других моментов. Самостоятельно определить частоту вращения шпинделя можно исключительно при проведении теоретических расчетов, фактический показатель указывается производителем оборудования в инструкции по эксплуатации. Рассмотрим подробнее то, как рассчитать скорость вращения шпинделя и какими особенностями обладает устанавливаемый узел на станках.

Определение частоты вращения

Часто определение частоты вращения шпинделя проводится при создании технологической карты получения того или иного изделия. Именно поэтому для определения точного значение нужно уделить внимание исходным данным. В большинстве случаев они выглядят следующим образом:

1. Тип применяемого материала при создании заготовки. В большинстве случаев эта сталь, которая обладает определенным показателем твердости, а также пределом прочности. В большинстве случаев заготовка представлена углеродистой сталью, которая характеризуется относительно невысокой степенью обрабатываемости. Также могут использоваться различные цветные сплавы, а также чугун. От типа применяемого материала во многом зависит то, какая нагрузка должна оказываться на поверхность для снятия определенного слоя материала. Во многом именно тип материала определяет скорость вращения шпинделя, который выбирается во всех случаях обработки.
2. Диаметр заготовки может варьироваться в достаточно широком диапазоне. При этом для расчета основных параметров учитывается величина припуска. Она разделяется на несколько проходов в зависимости от того, какой точности размеров и качества поверхности нужно добиться после механической обработки. Чаще всего точение разбивается на несколько основных операций: черновое, чистовое и финишное. При черновом, как правило, выбирается больший показатель снимаемого материала, за счет чего проводится уменьшение частоты вращения шпинделя. При чистовой обработке показатель может быть существенно повышен, так как нагрузка на основные элементы существенно снижается. Финишное резание позволяет получить низкую степень шероховатости, которая свойственна деталям, которые применяются при создании ответственных механизмов.
3. Длина обрабатываемой детали имеет значение при выборе основных параметров резания. Это связано с тем, что обработка может проводится в несколько этапов. Слишком большая длина изделия определяет существенное повышение нагрузки на шпиндель и крепление режущего инструмента.
4. Квалитет точности и требуемая шероховатость считаются важными параметрами, которые оказывают влияние на число оборотов шпинделя. Высокую точность можно достигнуть исключительно при выборе высокой скорости вращения шпинделя и применении более современного оборудования. Наиболее высокий показатель квалитета точности можно достигнуть при применении станков с ЧПУ, так как их конструкция характеризуется высокой жесткостью и точностью позиционирования отдельных узлов относительно друг друга.

Для определения рассматриваемого показателя применяется формула, которая выглядит следующим образом: n=1000V/nd. Приведенная выше информация указывает на то, что частота вращения во многом зависит от диаметра и скорости резания, определяется в самых различных случаях.

Измеряется рассматриваемый показатель в единице, которая определяет число сделанных оборотов в минуту. Эта единица считается мировой, применяется в большинстве случаев и может переводится в другие. При расчетах редко получается точный результат, поэтому берется приближенный параметр из таблицы.

Расчет режима резания вызывает довольно много трудностей при отсутствии требующейся информации. Основными параметрами можно назвать следующее:

1. Для начала уделяется внимание типу подходящего режущего инструмента, его материалу и геометрическим параметрам. В продаже встречается просто огромное количество различных вариантов исполнения инструментов, поэтому выбору следует уделять довольно много внимания. Режущая часть часто изготавливается из быстрорежущей стали, но также есть варианты исполнения, кромка которых представлена твердым износостойким сплавом. На токарном станке устанавливаются резцы, режущая кромка которых может повторять различную форму. Примером можно назвать проходные, отрезные резцы, а также варианты исполнения, предназначенные для получения канавок. Куда более сложная характерна для фрез, которые могут применяться для получения плоской поверхности. При непосредственном выборе инструмента рекомендуется проводить его визуальный осмотр, так как дефекты могут стать причиной повреждения инструмента и его быстрого износа, возникновения многих других проблем.
2. Следующий шаг заключается в непосредственном выборе подходящего станка для получения детали. В этом случае не стоит забывать о том, что все оборудование может работать при определенном диапазоне вращения шпинделя. Кроме этого, выбор проводится в зависимости от типа проводимой работы. Примером можно назвать то, что токарное оборудование может проводить лишь наружное точение, а также отрезание и расстачивание и некоторые другие работы. Весьма сложной задачей можно назвать нарезание резьбы, для чего также проводится выбор частоты вращения. Для получения корпусных деталей, сверления и других подобных операций часто выбирается фрезеровальное оборудование, работа которого возможна от блока числового программного управления. На сегодняшний день проводится выпуск достаточно большого количества различных моделей станков, некоторые из них могут устанавливаться в домашней мастерской и при этом имеют достаточно широкий диапазон частоты вращения.
3. Следует провести расчет режимов резания. Наиболее важными параметрами можно назвать скорость резания, величина подачи и многие другие моменты. Технологическая карта, как правило, представлена чертежом с режимами резания, которые выведены в отдельной таблице. В подобном случае также проводится указание показателя частоты вращения шпинделя, который выбирается с рекомендуемого диапазона. Частота вращения шпинделя – параметр, который определяет многое на момент обработки: степень нагрева кромки, ее износа, производительность оборудования и многое другое. Все оборудование может работать при определенной частоте вращения, которая выбирается путем выбора соответствующего режима резания. Основные параметры рассчитываются при применении определенных формул, которые можно встретить в самой различной технической документации.
4. Рекомендуется также проводить проверку выбранных режимов резания. При этом проводится расчет мощности привода, прочность механизма подач, уделяется внимание прочности державки и пластинки твердого сплава. Не стоит забывать о том, что неправильный выбор основных параметров становится причиной не только получения низкокачественного изделия, но и износу основных узлов. Подобные расчеты проводятся исключительно с учетом технических особенностей оборудования, а также выбранной оснастки.
5. Наиболее важным параметром принято считать также количество времени, которое требуется для выполнения конкретной операции. Этот показатель применяется для определения производительности и себестоимости изделия. Наименьший параметр характерен для станков с ЧПУ, так как они могут работать при высоких показателях частоты вращения шпинделя, а на перемещение основных узлов уходит минимальное количество времени. Именно поэтому подобное оборудование устанавливается в случае, когда нужно достигнуть высокий параметр производительности.

Заключительный этап связан с проверкой эффективности выбранного режима резания, а также правильности подобранного обрабатывающего оборудования.

При отсутствии основной информации рассчитать частоту вращения шпинделя об/мин практически невозможно. Однако, прибора, который позволит определить значение с высокой точностью, практически нет. Единица измерения определенного шпинделя может переводится в другие значения, к примеру, количество оборотов в течение минуты или часа.

Важно учитывать тот момент, что количеству оборотов будут соответствовать определенные условия обработки заготовки. К примеру, слишком высокое значение становится причиной повреждения инструмента, при слишком малом добиться требуемых параметров будет практически невозможно.

Скорость вращения шпинделя

При рассмотрении формулы, которая применяется для расчетов частоты вращения шпинделя, уделяется внимание скорости. Она также должна выбираться в зависимости от определенных условий эксплуатации оборудования. Для расчета скорости вращения -шпинделя станка может применяться формула: v=пdn/1000.

Скорость вращения токарного станка по металлу используется в качестве показателя скорости резания. От него зависит следующее:

1. Производительность труда. Стоимость изделия во многом зависит от того, сколько времени было потрачено на его получение. Для повышений производительности труда следует существенно повысить значение скорости резания. Однако это не всегда можно провести, так как слишком высокий показатель может привести к серьезным проблемам, к примеру, нагреву инструмента или износу основной части.
2. Шероховатость получаемой поверхности также варьирует в большом диапазоне. С увеличением скорости резания можно существенно повысить качество готового изделия. Поэтому высокие значения применяются в большинстве случаев при чистовом точении.

Выбор определенного показателя скорости вращения шпинделя проводится в зависимости от возможностей применяемого оборудования. Слишком высокий показатель нельзя устанавливать по причине того, что подобная эксплуатация оборудования приводит к сильному износу.

В заключение отметим, что неправильный расчет частоты вращения может привести к весьма тяжелым последствиям. Это связано с возможностью износа привода, а также других элементов. Не рекомендуется выбирать максимальные показателе частоты вращения и скорости резания, так как это может привести к повышенному износу и возможности износа применяемого инструмента.

Источник

Определение частоты вращения шпинделя

Частоту вращения шпинделя n, об/мин, определяют по формуле

Полученное значение n уточняют в меньшую сторону по паспортным данным оборудования. Ряд значений частоты вращения шпинделя n_ст для некоторых моделей универсальных вертикально-сверлильных станков приведены в разд. 3.3.

Определение фактического значения скорости резания

Фактическое значение скорости резания v_ф, м/мин, равно

3.7. Определение осевой составляющей силы резания Р_Х
и эффективной мощности на резание N_э

Осевая составляющая силы резания Р_Х, Н, при сверлении определяется по формулам:

при сверлении стали:

при сверлении чугуна:

Мощность N_э, кВт, затрачиваемая на резание при сверлении, может быть подсчитана по следующим формулам:

для стали:

для чугуна:

В том случае, если условия не выполняются, следует уменьшить подачу или использовать другой станок.

Необходимо, чтобы выполнялись условия и , где h — КПД станка; обычно h = 0,80.

Паспортные данные некоторых моделей вертикально-сверлильных станков приведены в табл. 22.

Параметр	Значения параметров для моделей станков
2Н118 2Н118А 2Н118Ф2	2Н125 2Н125А	2Н135 2Н135А 2Н135Ф2 2Е135Ф2	2Н150 2Н150А	2Г175
Максимальный диаметр сверла dmax, мм
Допускаемая сила подачи станка PXст, Н
Мощность электродвигателя Nст, кВт	1,5	2,2	4,0	7,5

Определение основных параметров нормирования

Основное технологическое (машинное) время операции сверления t_о, мин, рассчитывают по формуле

где L — длина хода сверла с рабочей подачей, мм (рис. 4); L = l_вр + l_о + l_вых (l_вр — величина врезания сверла, мм; для сверл с одинарной заточкой l_вр = 0,4d, для сверл с двойной заточкой l_вр = 0,5d; l_о — глубина отверстия, мм; l_вых — величина выхода сверла; при сквозном отверстии l_вых= 1…2 мм, при глухом отверстии l_вых= 0).

Количество отверстий, обработанных за период стойкости, K_з, шт, рассчитывают по формуле

Для определения штучного времени t_шт, мин, необходимо знать сумму всех непроизводительных затрат времени, приходящихся на одну операцию сверления:

где e — коэффициент, учитывающий все временные вспомогательные затраты при обработке одной обрабатываемой заготовки (исключая время на смену инструмента) в долях основного времени t_о; для сверлильных станков e= 0,45; t_см — время на смену сверла; при установке сверла с конусом Морзе t_см= 0,12…0,14 мин; K_обсл — коэффициент, характеризующий затраты времени на обслуживание станка; при диаметре сверла до 12 мм K_обсл = 0,035, свыше 12 мм K_обсл = 0,04; K_отд — коэффициент, характеризующий затраты времени на отдых и личные надобности; K_отд= 0,04…0,08.

Рис. 4

Сменная выработка Н, шт., определяется как

где Т_см — продолжительность смены, можно принять 480 мин.

Сменный расход инструмента (количество необходимых сверл с учетом переточки) И_см, шт., определяют по формуле

где i — количество переточек сверла; количество возможных переточек сверла зависит от серии сверла (длины рабочей части), используемых режимов сверления, вида лимитирующего износа рабочих элементов, типа оборудования и др. Для выполнения домашнего задания можно принять, что сверло обеспечивает 10 переточек; t — коэффициент запаса инструмента, характеризующий его возможную случайную убыль, обычно t = 1,2.

3.9. Выбор режима сверления умеренной интенсивности
и форсированных режимов

Выбор режима резания умеренной интенсивности. В случае необходимости использования умеренных режимов сверления (см. разд. 1) выбор подачи S_о, мм/об, осуществляют по формуле

Значения параметров, входящих в формулу, определяют, как это описано в разд. 3.3. Полученное значение S_о уточняют по паспортным данным оборудования в бóльшую сторону.

Обрабатываемый материал	vу, м/мин
Углеродистые конструкционные стали	12–17
Малолегированные стали (типа 40Х, 30Н, 30Г и др.)	10–15
Среднелегированные стали (типа 35ХГСА, 38ХМА, 18ХНВА и др.)	8–12
Высоколегированные стали (типа 20Х13, 12Х18Н10Т и др.)	6–9
Чугун серый	12–15

Скорость резания v, м/мин, определяют по формуле

.

Значения v_удля различных групп обрабатываемых материалов приведены в табл. 23 [2]. Значения коэффициентов определяются, как это описано в разд. 3.4.

Остальные этапы выбора параметров описаны в разд. 3.5–3.8.

Выбор форсированных режимов сверления. Для форсированных режимов сверления подачу подсчитывают по формуле

и уточняют по паспорту станка.

Скорость резания вычисляют по формуле

Величина А называется условным показателем интенсивности режима сверления [2], ее вычисляют по формуле

При форсированных режимах для короткой и средней серии сверла А₁ = 25, для длинной и удлиненной А₁= 13.

После получения значения v для форсированных режимов сверления следует определить ожидаемую стойкость сверла T, мин, которая может быть рассчитана по формулам:

для обработки стали

для обработки чугуна

где

Выбор коэффициентов, входящих в правую часть формулы, описан в разд. 3.4.

Считается, что для всех случаев обработки стойкость сверла не должна быть менее 10 мин. В том случае, если стойкость сверла
Т

Источник