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數(shù)控車床切削功率計(jì)算

25 2018-07
作者:管理員 瀏覽:
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工欲善其事必先利其器,在加工中除了刀具本身能承受工件的撞擊力及切削力外,機(jī)臺本身的功率及鋼性是否足夠,往往影響刀具壽命及加工效率,尤其CNC車床加工因?yàn)槭枪ぜD(zhuǎn)與離心力關(guān)系,轉(zhuǎn)速會因工件大小及夾持方式受到一定限制,當(dāng)加工時要效率提升唯有提高切削進(jìn)給率或加大切削深度,而此時如果機(jī)臺主軸功率不足,往往會因此而導(dǎo)致機(jī)臺停機(jī)或刀具破損,以下就臺中精機(jī)Vturn-36機(jī)臺作為范例,計(jì)算馬達(dá)功率是否能符合切削需求。

Vturn-36因須經(jīng)過變速箱傳動,扭力會有所更改,所以整合計(jì)算以求得正確切削力。

Vturn-36分為2000轉(zhuǎn)及2500轉(zhuǎn),2000轉(zhuǎn)低檔時主軸與馬達(dá)轉(zhuǎn)速比為1:8.08,高檔為1:2.66。2500轉(zhuǎn)低檔轉(zhuǎn)速比為1:6.54,高檔為1:2.15,當(dāng)了解工件切削速度時須換算成主軸馬達(dá)轉(zhuǎn)速,才能求得正確的切削功率。

(一)切削功率計(jì)算公式:

Ne(Kw)=(Ap×F×Vc×Ks)÷(60×10³×η) 
Ap(mm):切削深度/ F(mm/rev):每轉(zhuǎn)進(jìn)給量/ Vc(m/min):切削速度 /Ks(N/mm²):比切削力(查表) / η:機(jī)床總效率(80%或90%) /Ne(Kw):所須功率

例題:加工外徑200mm低碳鋼,單邊切深3mm,切削速度120m/min,進(jìn)給率0.2mm/rev求所須功率。
解答:Ne=(3×0.2×120×2600)÷(60×1000×0.8)=3.9Kw

(二)切削扭力計(jì)算:

因Vturn-36有經(jīng)過變速箱傳動低速檔齒輪比為1:2.4,所以馬達(dá)扭力可提升2.4倍。
高速檔齒輪比為1:0.79,所以馬達(dá)扭力降為0.79倍。
T(N-m)=Ap×Ks×f×r/ Ap(mm):切削深度/ Ks(N/mm²):比切削力(查表) /f(mm/rev):每轉(zhuǎn)進(jìn)給量/ T(N-m):切削阻抗扭矩/ r(m):切削工件半徑

例題:加工外徑200mm低碳鋼,單邊切深3mm,切削速度120m/min,進(jìn)給率0.2mm/rev求所須扭矩。
解答:T=3×2600×0.2×0.1=156(N-m)

(三)切削轉(zhuǎn)速計(jì)算

N=(Vc×1000)/(D×3.14) / N(rpm):主軸轉(zhuǎn)速/ Vc(m/min):切削速度/ D(mm):工件直徑
由上面例題算出工件轉(zhuǎn)速N=(120×1000)÷(200×3.14)=191rpm
所以要加工此工件所須條件為:(1)功率=3.9Kw (2)扭矩=156N-m(3)轉(zhuǎn)速=191rpm

(四)審查主軸馬達(dá)是否有足夠切削力加工此工件:

以Vturn -36雙段2000rpm/α22i馬達(dá)為審查機(jī)種。
1.低速檔:因主軸與馬達(dá)轉(zhuǎn)速比為1:8.08所以主軸轉(zhuǎn)速191rpm時馬達(dá)轉(zhuǎn)速為1543rpm(功率為26KW)。變速箱齒輪比為1:2.4所以主軸扭力可提升2.4倍,由馬達(dá)扭矩圖查得其標(biāo)準(zhǔn)約為165N-m,經(jīng)過變速箱后可達(dá)396 N-m。
2.高速檔:因主軸與馬達(dá)轉(zhuǎn)速比為1:2.66所以主軸轉(zhuǎn)速191rpm時馬達(dá)轉(zhuǎn)速為508rpm(功率約為8KW)。變速箱齒輪比為1:0.79所以主軸扭力降為0.79倍,由馬達(dá)扭矩圖查得其標(biāo)準(zhǔn)約為165N-m,經(jīng)過變速箱后只有123 N-m。因?qū)崪y外徑切削,扭矩影響很小,可忽略!

因此要符合第( 四) 項(xiàng)加工條件1. 功率:3.9Kw 用低速文件加工主軸負(fù)載約為15%,用高速檔加工約為48%。

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