數控車床切削功率計算

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車床 功率 計算    時間:2020-06-02 10:35:03
數控車床切削功率計算簡介
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,機台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數控車床加工因為是工件旋轉與離心力關係,轉速會因工件大小及夾持方式受到一定限制,當加工時要效率提升唯……
數控車床切削功率計算正文

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,機台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數控車床加工因為是工件旋轉與離心力關係,轉速會因工件大小及夾持方式受到一定限制,當加工時要效率提升唯有提高切削進給率或加大切削深度,而此時如果機台主軸功率不足,往往會因此而導致機台停機或刀具破損,以下就台中精機Vturn-36機台作為範例,計算馬達功率是否能符合切削需求。

Vturn-36因須經過變速箱傳動,扭力會有所更改,所以整合計算以求得正確切削力。

Vturn-36分為2000轉及2500轉,2000轉低檔時主軸與馬達轉速比為1:8.08,高檔為1:2.66。2500轉低檔轉速比為1:6.54,高檔為1:2.15,當了解工件切削速度時須換算成主軸馬達轉速,才能求得正確的切削功率。

(一)切削功率計算公式:

Ne(Kw)=(Ap×F×Vc×Ks)÷(60×10³×η)
Ap(mm):切削深度/ F(mm/rev):每轉進給量/ Vc(m/min):切削速度 /Ks(N/mm²):比切削力(查表) / η:機床總效率(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)切削扭力計算:

因Vturn-36有經過變速箱傳動低速檔齒輪比為1:2.4,所以馬達扭力可提升2.4倍。
高速檔齒輪比為1:0.79,所以馬達扭力降為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):每轉進給量/ 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)切削轉速計算:

N=(Vc×1000)/(D×3.14) / N(rpm):主軸轉速/ Vc(m/min):切削速度/ D(mm):工件直徑
由上面例題算出工件轉速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)轉速=191rpm

(四)審查主軸馬達是否有足夠切削力加工此工件:

以Vturn -36雙段2000rpm/α22i馬達為審查機種。
1.低速檔:因主軸與馬達轉速比為1:8.08所以主軸轉速191rpm時馬達轉速為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,由馬達扭矩圖查得其標準約為165N-m,經過變速箱后可達396 N-m。
2.高速檔:因主軸與馬達轉速比為1:2.66所以主軸轉速191rpm時馬達轉速為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,由馬達扭矩圖查得其標準約為165N-m,經過變速箱后只有123 N-m。因實測外徑切削,扭矩影響很小,可忽略!

因此要符合第( 四) 項加工條件1. 功率:3.9Kw 用低速文件加工主軸負載約為15%,用高速檔加工約為48%

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