
1.機床驅(qū)動參數(shù)
機床(車床、銑床等)的傳動系統(tǒng)驅(qū)動參數(shù)由主傳動驅(qū)動系統(tǒng)參數(shù)和進給傳動系統(tǒng)驅(qū)動參數(shù)組成。為了達到其相應的加工工藝要求,主傳動或進給傳動系統(tǒng)的驅(qū)動電機應具備一定的功率和變速范圍,通常,電機(包括主軸電機和進給電機)的驅(qū)動功率稱為動力參數(shù);其轉(zhuǎn)速及變速范圍,稱為運動參數(shù)。
2 動力參數(shù)的計算
2.1 主傳動驅(qū)動功率的計算
主傳動功率P是選擇主電機及進行機床零件和結(jié)構(gòu)強度計算的主要依據(jù)。主傳動功率P可根據(jù)切削功率與主傳動效率η 來確定,即:
主傳動的總效率一般可取為η=0.7~0.85,當主傳動鏈較長時,損耗大,傳動效率偏低,可取較小值;當主傳動鏈較短時,損耗小,傳動效率偏高,可取較大值。
式(1)中,切削功率可在選定具有代表性的切削用量(機床設計標準或用戶要求)后,按照下式計算:
式中:—主切削力(N);v—切削速度(m/min);M—切削扭矩(N·m);n—主軸轉(zhuǎn)速(r/min)。
2.2 進給傳動驅(qū)動功率的計算
進給傳動驅(qū)動功率包含進給傳動功率和空程快速移動功率兩部分。計算進給功率時,可根據(jù)進給力F、進給速度v、機械效率來確定,即:
式中,機械效率取值為0.15~0.2,進給力則根據(jù)機床設計時所采用的導軌形式計算得出。
計算空行程快速移動功率時,可根據(jù)工作臺或滑板刀架等移動部件的慣性力和傳動摩擦力計算,公式為:
式中:--安全系數(shù),取值1.5~2.5(依安全指標定);M--克服慣性力所需的扭矩(N·m);n—電機轉(zhuǎn)速(r/min);W—移動部件重力(N);f—移動部件與導軌的摩擦因數(shù),取值0.15~0.2;--快速移動速度(m/min),按照機床設計指標定;η—機械效率,取值為0.15~0.2。
3 運動參數(shù)及其范圍
3.1 主傳動極限轉(zhuǎn)速和變速范圍
主傳動為回轉(zhuǎn)運動的機床,為了適應切削速度v和工件(刀具)直徑d的變化,主軸的最低轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速可根據(jù)下式確定:
式中:--最小加工直徑(mm);—最大加工直徑(mm); --最小切削速度(m/min);—最大切削速度(m/min)。
在主傳動中,最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比,稱為變速范圍,即:
機床設計時,變速范圍的確定即要考慮工藝需要,也要考慮切削加工的發(fā)展趨勢,變速范圍過大,則機床的設計制造成本高;變速范圍過小,則機床通用性不高。
3.2 進給傳動轉(zhuǎn)速和調(diào)速范圍
進給傳動驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速由機床工作臺或刀架的工作進給速度和空行程快速移動速度決定,當電機直接與絲桿相連時,機床工作臺(刀架)由絲桿螺母傳動機構(gòu)帶動,則電機轉(zhuǎn)速應滿足:
式中:--工作臺快進速度(mm/min);--絲桿導程(mm)。
如電機與絲桿間有減速機構(gòu),則:
式中:i—減速機構(gòu)傳動比;
如電機通過蝸輪蝸桿減速機構(gòu)驅(qū)動回轉(zhuǎn)工作臺轉(zhuǎn)動時,則:
式中:i—電機至回轉(zhuǎn)工作臺的傳動比;
—回轉(zhuǎn)工作臺的快進速度(r/min)
由此可見,電機轉(zhuǎn)速的選擇與機械傳動機構(gòu)的設計有關(guān)。
電機的調(diào)速范圍取決于機床加工的最小進給量和快速移動的最大速度。
4總結(jié)
機床傳動系統(tǒng)各零部件的形狀、尺寸是根據(jù)其動力參數(shù)來確定的,而機床的工藝范圍則由運動參數(shù)確定,因此,這些參數(shù)的理論計算結(jié)果為合理的設計機床提供了重要依據(jù)。然而,機床的加工范圍廣,加工情況多變,要更準確的選用動力參數(shù)及運動參數(shù),除了用理論計算的方法來確定外,還應同時使用類比、測試等方法相互比較來確定。
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