ТИПЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ФРЕЗЕРНЫХ СТАНКОВ

Фрезерные станки относятся к группе станков с главным вращательном дви-жением. Диапазон регулирования угловых скоростей шпинделя составляет от 20 :1 до 60:1 при сохранении постоянства отдаваемой электродвигателем мощности. Изме-нения угловой скорости шпинделя в процессе обработки, как правило, не требуется, поэтому для фрезерных станков обычно применяется ступенчатое регу-лирование скорости главного привода. Особых требований в отношении пускового момента, а также продолжительности пуска и торможения приво­да не предъявляется.

Для приводов главного движения фрезерных стан­ков малых и средних раз-меров используются одно- или многоскоростные асинхронные короткозамкнутые двига­тели в сочетании с коробкой скоростей. Исполнение дви­гателей обычно фланцевое. Привод подачи таких стан­ков в большинстве случаев осуществляется от главного двигателя через многоступенчатую коробку подач. Об­щий диапазон регулирования подачи до (20-30):1. В станках, на которых не производятся зубо-резные ра­боты, для привода подачи целесообразно применять отдельные электро-двигатели, что значительно упрощает конструкцию станка.

Главный привод тяжёлых продольно-фрезерных стан­ков также выполняется от асинхронных двигателей с ме­ханическим ступенчатым изменением угловой ско-рости шпинделя. Для приводов подачи стола и фрезерных го­ловок таких станков, диапазон регулирования скорости которых достигает значений (40-60):1, приме-няются двигатели постоянного тока, включаемые по системе Г-Д с ЭМУ в качестве возбудителя. В настоящее вре­мя для таких приводов используют систему ТП—Д.

Вспомогательные приводы фрезерных станков: насосов охлаждения, смазки и гидросистем, быст­рого перемещения фрезерных головок и поперечин - осу-ществляются от отдельных асинхронных электродвигателей.

9-3. РАСЧЁТ МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЕЙ ФРЕЗЕРНЫХ СТАНКОВ

Фрезерные станки общего назначения и зубофрезерные станки большей частью работают в продолжитель­ном режиме с постоянной нагрузкой. В этом случае мощ­ность двигателя определяется по рассчитанной, исходя из технических показателей, наибольшей нагрузке, воз­можной для данного станка.

Нормативная скорость резания, м/мин, при фрезеро­вании определяется по формуле:

где с₀ - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала, типа фрезы (цилиндрическая, торцевая и т, д.) и вида обработки (черновая или чистовая); d- диаметр фрезы, мм; z - число зубьев фрезы; s - подача на зуб фрезы, мм; t - глубина фрезерования (толщина слоя металла, снимаемого за один проход), мм; В — ширина фрезерования, мм; Т — стойкость фрезы, принимае­мая обычно для цилиндрических, торцевых, дисковых и фасонных фрез при обработке стали и ковкого чугуна равной 180 мин, при обработке серого чугуна 240 мин.

Усилие резания или окружное усилие при фрезерова­нии, Н, рассчитывается по формуле:

Значения показателей степени и коэффициентов в уравнениях (10-1) и (10-2) берутся из справочника по режимам резания. Подача для цилиндрических фрез при черновом (грубом) фрезеровании на мощных станках со­ставляет z=0,02-0,6мм на зуб. При чистовом фрезе­ровании подача снижается до 0,02-0,08мм на зуб. Глу­бина фрезерования t может доходить до 15мм.

При известных значениях усилия и скорости резания мощность резания, кВт, можно определить по формуле:

При известных значениях усилия и скорости резания мощность резания, кВт, можно определить по формуле:

Мощность на валу главного электродвигателя определяется с учётом потерь в механических передачах станка по формуле:

где Рz,ном - наибольшая возможная (номинальная) мощность резания; nст,ном - КПД станка при номинальной нагрузке составляет 0,75-0,8).

По найденному значению Р_дв выбирается двигатель равной или несколько большей мощности на соответст­вующую номинальную частоту вращения.

При механическом приводе подачи от главного дви­гателя через коробку подач мощность этого двигателя должна быть примерно на 5% больше мощности, необ­ходимой для цепи главного движения.

Машинное время, мин, за один проход фрезы при цик­лическом фрезеровании определяется по формуле:

где l - длина фрезерования,мм; lо - длина врезания,мм; у - перебег фрезы,мм; s_м - минутная подача (ско­рость подачи),мм/мин.

Длина врезания. определяется по формуле:

где t - глубина резания,мм; d - диаметр фрезы,мм.

Представляет собой интерес расчёт мощности двига­теля подачи стола тяжёлых продольно-фрезерных стан­ков, диапазон регулирования скорости рабочих подач ко­торых равен Dраб=(30-200):1, а быстрые перемещения в 1,5-4,2 раза больше v_Раб,п. Кинематическая схема при­вода стола оказывается наиболее простой при условии, что весь диапазон подач (от минимальной рабочей, до ускоренного перемещения) обеспечивается за счёт регу­лирования угловой скорости двигателя. При этом мощ­ность двигателя, кВт, в случае регулирования угловой скорости только изменением U_я определяется: наиболь­шим тяговым усилием на столе Fт,тах) наибольшей ско­ростью быстрого перемещения v>б,пер и потерями в переда­че (n). Расчётная формула имеет вид:

Технические данные основных моделей продольно-фрезерных станков [17] показывают, что в диапазоне рабочих подач требуется регулирование скорости при Fт,max, а при быстрых перемещениях стола требуемое тя­говое усилие уменьшается в 1,5-2 раза. Двигатель, вы­бранный по (10-7), не используется по мощности во всём диапазоне регулирования.

Для наиболее полного использования электроприво­да угловую скорость двигателя постоянного тока неза­висимою возбуждения и зоне рабочих подач сле-дует ре­гулировать изменением U_я, и при быстрых перемещени­ях - изменением Ф_возб, т. е. следует применять двухзонное регулирование скорости привода.

Практически не всегда удаётся обеспечить совпадение необходимых диапа-зонов регулирования скорости пода­чи стола с регулировочными возможностями двигателей, так как обычно Dф,доп<Dб,пер стола и приходится при­менять регулирование угловой скорости двигателя изме­нением напряжения на якоре на том участке диапазона регулирования, где Рт<Р,_тах, т. е, несколько завышать уста-новленную мощность двигателя.

Пример 10-1. Определить мощность двигателя и выбрать тиристорный преобразователь для привода подачи стола продольно-фре­зерного станка. Тяговое усилие на столе при рабочих подачах Fт,тах -51500Н, диапазон рабочих подач стола ст,min/vст,раб=23,5/950мм/мин; тяговое усилие при быстром переме-щении стола со скоростью vб,пер=3000мм/ми равно Fт,б,пер=28 300Н; радиус приведения от рейки стола к двигателю р=1,33мм/об, КПД пере­дачи n = 0,24.

Решение. Расчётные значения мощности и частоты вращения двигателя при однофазном регулировании: