§ 28. МОЩНОСТЬ ПРИ ФРЕЗЕРОВАНИИ

Понятие о крутящем моменте. Моментом силы называют произведение силы на плечо, к которому эта сила приложена, и обозначают буквой М. Выражается момент силы в виде произ­ведения килограммов на миллиметры, сантиметры или метры в зависимости от того, в каких единицах длины дано плечо прило­жения силы. Так, если на рычаг, имеющий плечо длиной а мм, действует сила Р кг, то момент этой силы равен Р • а кгмм если плечо выражено в сантиметрах и имеет b см, то момент будет Р • b кгсм, а если плечо с дано в метрах, то момент силы будет равен Р • с кгм.

Чтобы зуб фрезы врезался в металл и снял стружку, к нему надо приложить, как показано на рис. 81, силу, равную силе резания Р. Эта сила Р при плече, равном радиусу фрезы, т. е. половине ее диаметра D/2, создает момент, равный P-D/2.

Момент, создаваемый телом при его вращении, называют крутящим моментом. Крутящий момент обозначают М_кр и выра­жают в таких же единицах измерения, как М.

Шпиндель станка при вращении должен передавать каждому зубу фрезы окружную силу резания, необходимую для снятия стружки. При этом создается крутящий момент, который зависит от окружной силы Р и диаметра фрезы D. Чем больше окружная сила, т. е. чем больше сечение снимаемой стружки и чем тверже обрабатываемый металл, тем больший крутящий момент должен быть обеспечен на шпинделе станка. Крутящий момент увеличи­вается также с увеличением диаметра фрезы, т. е. за счет увели­чения плеча — радиуса фрезы.

Окружная сила резания Р создает крутящий момент М_кр, ко­торый необходимо сообщить шпинделю станка.

(в зависимости от того, в каких единицах длины выражен D).

Понятие о мощности. Мощность резания, или эффективная мощность, есть мощность, расходуемая на срезание стружки. Мощность резания обозначается N₉. Она равна произведению окружной силы резания Р в килограммах на скорость резания v в м/мин:

Мощность резания выражают или в лошадиных силах (л. с.) или в киловаттах (кет).

1 л. с. равна 75 кгм/сек или 60X75=4500 кгм/мин.

1 кет равен 1,36 л. с. или 1 л. с. равна 0,736 кет.

Для определения мощности резания в зависимости от ско­рости резания v и окружной силы резания Р пользуются следую­щими формулами:

Зная крутящий момент М_кр и число оборотов п фрезы, опре­деляют мощность резания по формулам:

где М_кр — крутящий момент в кгмм.

Мощность, затрачиваемую на подачу при фрезеровании, обычно оценивают в 15% от мощности резания.

Таким образом, в том случае, когда привод подачи осуществ­ляется от общего электродвигателя, полная мощность резания при фрезеровании равна 1,15 от N₉, определенной по формулам (21) или (21а) и (22) или (22а)..

Коэффициент полезного действия. Эффективная мощность N₉, расходуемая на срезание стружки при фрезеровании, должна пе­редаваться от шпинделя станка к фрезе. Для обеспечения этой
мощности на шпинделе необходимо, чтобы электродвигатель станка обладал большей мощностью, так как часть его мощности расходуется на трение в подшипниках, зубчатых передачах, на­правляющих и т. д. и на подачу масла для смазки. Чем быстро­ходнее станок, тем эти потери выше.

Величина, характеризующая полезную отдачу мощности элект­родвигателя, называется коэффициентом полезного действия станка (сокращенно — к. п. д.) и обозначается греческой бук­вой г] (эта).

На полезную работу, т. е. на работу, потребную для резания, расходуется при обычном фрезеровании примерно 75—85%, или 0,75—0,85 всей мощности электродвигателя, а при скоростных режимах соответственно 65—75%, или 0,65—0,75 всей мощности электродвигателя.

Следовательно, г] = 0,75 ч- 0,85 для обычных станков и rj = = 0,65 -г- 0,75-для скоростных. ₄.

Таким образом, для определения эффективной мощности N_B, которую можно использовать на резание, необходимо мощность электродвигателя N_м умножить на к. п. д. станка, т. е.

Например, если мощность электродвигателя равна 3 кет, а к. п. д. станка составляет 0,75, то мощность на шпинделе фрезер­ного станка

Наоборот, для определения потребной мощности электродви­гателя станка N_мпо эффективной мощности, полученной согласно формулам (21) или (21а) и (22) или (22а), необходимо эффек­тивную мощность N₃ разделить на к. п. д. станка, т. е.

Основная задача, которую приходится решать, зная мощность N₃, потребную на фрезерование, заключается в том, чтобы вы­бранный режим фрезерования соответствовал мощности электро­двигателя фрезерного станка. Для этого иногда приходится изме­нять (корректировать) режим резания.

Пример 13. На горизонтально-фрезерном станке производится фрезерова­ние стали а_Л = 75 кг/мм². Ширина фрезерования 85 мм, глубина 6 мм, подача 65 мм/мин. Работу ведут сдвоенной цилиндрической фрезой с винтовыми зубьями диаметром 90 мм, шириной 120 мм. Число зубьев 2 = 8. Число оборо­тов фрезы п = 60 об/мин.

Определить (наибольшую толщину стружки, среднее поперечное сечение стружки F_cped, окружную силу Р, крутящий момент М_кр, мощность, потреб­ную на фрезерование N_э, соответствие назначенного режима фрезерования мощности выбранного станка, если известна мощность электродвигателя N_M=5 л. с.