Закономерности построения механизмов главного движения подач



Каждую технологическую операцию необходимо выполнять с экономически выгодными режимами резания, обеспечивающими максимальную производительность станка при заданных точности и шероховатости обрабатываемой поверхности. Выбор режимов резания зависит от многих факторов: режущей способности инструмента, качества обрабатываемого материала, подачи, работы с охлаждёнием или без охлаждения и т. д. Следовательно, возникает необходимость регулировать параметры резания, исходя из конкретных условий обработки. При выборе скорости резания необходимо использовать таблицы, монограммы, формулы, которые учитывают влияние указанных факторов на величину скорости резания и дают возможность в каждом отдельном случае определить оптимальную скорость резания.

Для обработки на сверлильных станках деталей машин с разными диаметрами, отверстий и режущим инструментом, с различными режущими свойствами, при большом числе технологических операций для получения оптимальных, режимов резания необходимо изменять частоты вращения шпинделя в пределах.

Диапазон регулирования частот вращения шпинделя свидетельствует о степени универсальности станка.

У некоторых сверлильно-расточных станков диапазон регулирования достигает величины 300. Так, например, у горизонтально-расточного станка мод. 2Г635 312. В вертикально-сверлильных станках 16-44, а в радиально-сверлильных станках порядка 100. Специальные станки требуют значительно меньшей области регулирования. У вертикального прецизионного расточного станка мод. 278Н 6. В мелких сверлильных станках, переносных и ручных, без регулирования, работающих с постоянной частотой вращения, диапазон регулирования равен единице.

Между наименьшей и наибольшей частотами вращения шпинделя промежуточные могут быть расположены бесступенчато (плавно) или ступенчато (прерывисто). Применение бесступенчатого регулирования частоты вращения дает возможность более просто осуществить оптимальные режимы резания. С применением бесступенчатого регулирования конструкция станка упрощается. Его можно обеспечить электрическим, механическим и гидравлическим способами.

В качестве электрического бесступенчатого привода применяют электродвигатели постоянного тока, например, в координатно-расточных станках мод. 2410, 2411, 2421, 2В440А, 2Д450. В расточном станке мод. 2620В с помощью электродвигателя постоянного тока бесступенчатого регулируют величину подачи. В качестве механического способа бесступенчатого регулирования применяют различные конструкции вариаторов скорости. Однако механические вариаторы скоростей сложны, не всегда обеспечивают передачу необходимой мощности, обладают небольшим диапазоном регулирования, а также невысоким коэффициентом полезного действия (КПД). В сверлильных станках эти вариаторы применяют чрезвычайно редко.

Ступенчатое регулирование дает возможность установить ограниченное число частот вращения (подачи) в заданных пределах. По этой причине величина регулирования не всегда может быть установлена оптимальной. Механизмы со ступенчатым регулированием компактны, просты и имеют более высокий КПД по сравнению с бесступенчатым регулированием.

Частоты вращения (подач) при ступенчатом регулировании могут быть расположены по геометрическому ряду.

Русский академик А. В. Гадолин в 1876 г. впервые доказал целесообразность изменения частот вращения шпинделей в металлорежущих станках по закону геометрической прогрессии. Геометрическая прогрессия — это ряд чисел, в которых каждый последующий член получают умножением предыдущего на одно и то же число, называемое знаменателем прогрессии. Например, ряд чисел, 1, 2, 4, 8, 16, 32... и т. д. представляет собой геометрическую прогрессию со знаменателем, равным 2.

Допустим, что дано: наименьшая частота вращения ряда, наибольшая частота вращения ряда, число скоростей (ступеней) ряда и знаменатель геометрической прогрессии у. Относительная потеря скорости резания показывает, на сколько процентов изменится скорость резания при переходе с одной частоты вращения на другую (соседнюю) при одном и том же Диаметре режущего инструмента. Например, в радиально-сверлильном станке мод. 2А53 частота вращения шпинделя составляет ряд 50, 70, 100, 140..., что соответствует знаменателю геометрического ряда 1,41. В станках сверлильно-расточной группы величины подачи располагают также по геометрической прогрессии.

Для стандартных значений знаменателя геометрической прогрессии созданы нормальные ряды чисел.

Каждое число ряда можно умножить или разделить на 10, 100, 1000... и получить необходимый ряд чисел. Эти нормальные ряды чисел можно использовать при составлении родов подач, мощностей, размеров и других параметров.

Для изменения скоростей резания служат коробки скоростей. Частоты вращения шпинделя выбирают так, чтобы можно было более полно использовать режущие способности инструмента.

Для определения частоты вращения шпинделя по заданной скорости резания и диаметру сверла. Из точки, соответствующей принятой скорости резания, проводят горизонтальную линию, а из точки с отметкой выбранного диаметра сверла — вертикальную. В точке пересечения указанных линий определяют ближайшую ступень регулирования частоты вращения, имеющуюся на данном станке. В нашем примере при диаметре сверла 20 мм и скорости резания 20 м/мин необходимо работать с частотой вращения сверла 315 об/мин.