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机床拖链操作过程分析 牧野高速高精度加工中心

车床切削功率计算

 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击力及切削力外,机台本身的功率及钢性是否足够,往往影响刀具寿命及加工效率,尤其CNC车床加工因为是工件旋转与离心力关系,转速会因工件大小及夹持方式受到一定限制,当加工时要效率提升唯有提高切削进给率或加大切削深度,而此时如果机台主轴功率不足,往往会因此而导致机台停机或刀具破损,以下就台中精机Vturn-36机台作为范例,计算马达功率是否能符合切削需求。
  Vturn-36因须经过变速箱传动,扭力会有所更改,所以集成计算以求得正确切削力。
  Vturn-36分为2000转及2500转,2000转低档时主轴与马达转速比为1∶8.08,高档为1∶2.66。2500转低档转速比为1∶6.54,高档为1∶2.15,当了解工件切削速度时须换算成主轴马达转速,才能求得正确的切削功率。
(一)切削功率计算公式:
Ne(Kw)=(Ap×F×Vc×Ks)÷(60×10³×η) 
Ap(mm)∶切削深度/F(mm/rev)∶每转进给量/Vc(m/min)∶切削速度/Ks(N/mm²)∶比切削力(查表)/η∶机床总效率(80%或90%)/Ne(Kw)∶所须功率
例题:加工外径200mm低碳钢,单边切深3mm,切削速度120m/min,进给率0.2mm/rev求所须功率。
解答:Ne=(3×0.2×120×2600)÷(60× 1000×0.8)=3.9Kw
(二)切削扭力计算:
因Vturn-36有经过变速箱传动低速档齿轮比为1∶2.4,所以马达扭力可提升2.4倍。
高速档齿轮比为1∶0.79,所以马达扭力降为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)∶每转进给量/T(N-m)∶切削阻抗扭矩/r(m)∶切削工件半径
例题:加工外径200mm低碳钢,单边切深3mm,切削速度120m/min,进给率0.2mm/rev求所须扭矩。
解答:T=3×2600×0.2×0.1=156(N-m)
(三)切削转速计算:
N=(Vc×1000)/(D×3.14) / N(rpm)∶主轴转速 / Vc(m/min)∶切削速度 / D(mm)∶工件直径
由上面例题算出工件转速N=(120×1000)÷(200×3.14)=191rpm
所以要加工此工件所须条件为:(1)功率=3.9Kw (2)扭矩=156N-m (3)转速=191rpm
(四)审查主轴马达是否有足够切削力加工此工件:
以Vturn -36双段2000rpm/α22i马达为审查机种。
1.低速档:因主轴与马达转速比为1∶8.08所以主轴转速191rpm时马达转速为1543rpm(功率为26KW)。变速箱齿轮比为1:2.4所以主轴扭力可提升2.4倍,由马达扭矩图查得其标准约为165N-m,经过变速箱后可达396 N-m。
2.高速档:因主轴与马达转速比为1∶2.66所以主轴转速191rpm时马达转速为508rpm(功率约为8KW)。变速箱齿轮比为1∶0.79所以主轴扭力降为0.79倍,由马达扭矩图查得其标准约为165N-m,经过变速箱后只有123 N-m。因实测外径切削,扭矩影响很小,可忽略!
因此要符合第( 四) 项加工条件1. 功率:3.9Kw 用低速档加工主轴负载约为15%,用高速档加工约为48%。



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