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數(shù)控車床切削功率計(jì)算
閱讀：1713 發(fā)布時(shí)間：2022-1-31
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(tái)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(huì)因工件大小及夾持方式受到一定限制，當(dāng)加工時(shí)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(shí)如果機(jī)臺(tái)主軸功率不足，往往會(huì)因此而導(dǎo)致機(jī)臺(tái)停機(jī)或刀具破損，以下就臺(tái)中精機(jī)Vturn-36機(jī)臺(tái)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(guò)變速箱傳動(dòng)，扭力會(huì)有所更改，所以集成計(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(shí)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(shí)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(guò)變速箱傳動(dòng)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(shí)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(guò)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(shí)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(guò)變速箱后只有123 N-m。因?qū)崪y(cè)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 用低速檔加工主軸負(fù)載約為15%，用高速檔加工約為48%。
Vturn-36因須經(jīng)過(guò)變速箱傳動(dòng)，扭力會(huì)有所更改，所以集成計(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(shí)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(shí)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(guò)變速箱傳動(dòng)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(shí)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(guò)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(shí)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(guò)變速箱后只有123 N-m。因?qū)崪y(cè)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 用低速檔加工主軸負(fù)載約為15%，用高速檔加工約為48%。