РЯДЫ ЧАСТОТ ВРАЩЕНИЯ ШПИНДЕЛЕЙ, ДВОЙНЫХ ХОДОВ И РЯДЫ ПОДАЧ В СТАНКАХ.

У станков с вращательным главным движением частоту вращения шпинделя в минуту определяют по форму

где v - скорость резания, м/мин; d - диаметр ле обрабатываемой заготовки или инст­румента, мм.

С целью получения наивыгоднейших условий при обработке заготовок из раз­личных материалов инструментами с различными режущими свойствами станки должны обеспечивать изменение скоростей резания от v_min до v_max.

Так как обрабатываемые заготовки или устанавливаемые на станке инстру­менты могут иметь диаметры от d_min до d_max, необходимо иметь возможность уста­навливать различную частоту вращения шпинделя от n_min до n_max:

Отношение максимальной частоты вращения шпинделя станка к минимальной называется диапазоном регулирования частоты вращения шпинделя:

которая меньше расчетной на величину у-уд. Тогда относительная потеря скорости резания при переходе с одной частоты вращения к ближайшей меньшей

Диапазон регулирования шпинделя характеризует эксплуатационные возмож­ности станка. В указанных пределах можно получить любое значение п, если иметь механизм бесступенчатого регулирования скорости главного движения. В этом случае можно установить частоту вращения, соответствующую выбранной наивы­годнейшей скорости резания при заданном диаметре. Однако, бесступенчатые при­воды, несмотря на их довольно значительное распространение в современных станках, применяют не так широко, как приводы со ступенчатым рядом частоты вращения шпинделя. Подавляющее большинство станков имеет ступенчатые ряды частот вращения; в этом случае вместо частоты вращения, точно соответствующей наивыгоднейшей скорости резания при данном диаметре, приходится брать бли­жайшую меньшую частоту. Этой действительной частоте п_д будет соответствовать действительная скорость резания

 

Следовательно, относительная потеря скорости резания будет тем меньше, чем меньше разность п-п_д.

max

В интервале между предельными значениями частоты вращения n_min и п

промежуточные частоты можно разместить по различным рядам. Однако не все возможные ряды будут равноценными. Наиболее рациональным для применения в станкостроении является геометрический ряд, в котором каждая последующая час­тота отличается от предыдущей в ф раз (ф - знаменатель ряда).

Целесообразность распределения частот вращения шпинделей в станках по геометрическому ряду была впервые доказана в 1976г. академиком А.В. Гадоли-ным. Главным преимуществом геометрического ряда является то, что максималь­ная относительная потеря скорости резания остается одинаковой для всех интерва­лов ряда частоты вращения. Это позволяет обеспечить постоянство максимальной относительной потери производительности формообразования станка, т.е. дает экономические преимущества по сравнению с другими рядами. Производитель­ность формообразования определяется площадью поверхности, обрабатываемой на станке за единицу времени.

Геометрический ряд частоты вращения со знаменателем ф будет иметь вид:

 

 

где z - число ступеней ряда.

Значения знаменателей рядов ф нормализованы, что позволяет нормализовать ряды частот вращения и подач, а также облегчать кинематический расчет станков. Значение знаменателей ф нормальных рядов частот вращения шпинделей станков установлены с учетом ряда соображений.

1. В приводе главного движения станков часто применяют многоскорост­
ные электродвигатели трехфазного тока с отношением частот вращения равным 2.
Для того чтобы частоты вращения шпинделя, получаемые при разных частотах та­
ких электродвигателей, были членами геометрического, необходимо иметь

где Е] - целое число.

2. Обязательно должен быть учтен ГОСТ 8032-56 «Предпочтительные числа и
ряда предпочтительных чисел». Ряды предпочтительных чисел построены в виде
геометрических прогрессий, знаменатели которых должны удовлетворять требова­
нию

где Е₂ - целое число.

Таким образом, стандартные значения знаменателя ф рядов частоты враще­ния шпинделей могут быть найдены из условия

откуда

где Е' - произвольное целое число.

Для предусмотренных ГОСТ 8032-56 четырех значений Е₂=40; 20; 10 и 5, ко­торым соответствуют Е'=Е₂/10=4; 2; 1 и 0,5 и Ei=3E'=12; 6; 3 и 1,5, получают сле­дующие значения ф

Для практики станкостроения указанных четырех значений оказалось недос­таточно, поэтому добавлены

Вследствие того, что знаменатель ф связан с числом 2 через определенное число членов ряда, каждое число увеличивается в 2 раза. Если, например, в ряде имеется число 2, то будут числа 4, 8, 16 и т.д. Этой закономерности не подчиняют­ся ряды с ф=1,58 и ф=\,78.

В связи с тем, что ф связан с числом 10, каждое число ряда увеличивается че­рез определенное число членов ряда в 10 раз. Например, при наличии в ряде числа 2,8 встретятся также числа 28, 280, 2800 и т.д. Эта закономерность десятичного по­вторения чисел не распространяется на ряды с ф=1,41 и ф=2.

Ниже приведены значения максимальной относительной потери скорости ре­зания А_тах между двумя соседними частотами вращения для соответствующих зна­чений ф=1,06; 1,12; 1,26; 1,41; 1,58; 1,78; 2 А_тах=5; 10; 20; 30; 40; 45; 50%.

 

В таблице 3 приведены нормальные ряды частот вращения в станкостроении (нормаль станкостроения HI 1-1).

У станков с возвратно-поступательным главным движением (строгальных, долбежных, протяжных и др.) вместо частоты вращения шпинделя определяют числа двойных ходов в минуту. Для этих станков используют те же нормализован­ные значения знаменателя ф и рядов чисел двойных ходов, что и для станков с главным поступательным движением.

Станки с возвратно-поступательным главным движением можно разделить на две группы. Для первой группы характерно постоянство скоростей рабочего (v, м/мин) и холостого ходов (уо,м/мин); обычно v₀>v. Станки второй группы (с кри-вошипно-шатунным и кулисным приводами) не обеспечивают постоянство скоро­стей v и v₀. Если обозначить через L длину хода стола (салазок, ползуна) в метрах, то время одного двойного хода для станков первой группы можно определить по формуле

где v_max и v_min - предельные скорости рабочего хода, м/мин;

vq max И V₀ mm ~ ПреДбЛЬНЫб СКОрОСТИ ХОЛОСТОГО ХОДа,М/МИЩ

L_max и L_min - предельные длины хода стола (салазок, ползуна), м.

Предельные числа двойных ходов в минуту для станков второй группы могут быть подсчитаны по тем же формулам, если в них подставить средние значения v и v₀. У продольно-строгальных станков скорость рабочего хода постоянна, поэтому для них целесообразно устанавливать геометрическую структуру ряда скоростей рабочего хода. У станков с кулисными или кривошипно-шатунным приводом по­стоянным является число двойных ходов, которое строиться по геометрической прогрессии.

Величины подач в металлорежущих станках обычно располагаются по гео­метрическому ряду. Значения знаменателя ряда подач берут из нормали станко­строения HI 1-1. Отношение максимальной величины подачи s_max к минимальной s_mj_n называется диапазоном регулирования подач.