机床切削能力计算方法

1.车削能力的计算

车削加工的每分钟切削体积Q与加工直径D、进给速度F、切削深度d有关，其计算公式如下：

Q=πDdF/1000

式中 Q——每分钟切削的体积（cm³/min）；

D——平均切削直径（mm）；

d——切削深度（mm）；

F——切削进给速度（mm/min）。

2.铣削能力的计算

铣削加工的每分钟切削体积Q与图4.2-3所示的铣削宽度W、切削进给速度F、铣削深度d有关，计算公式如下：

Q=WdF/1000

式中 Q——每分钟切削的体积（cm³/min）；

W——铣削宽度（mm）；

d——铣削深度（mm）；

F——切削进给速度（mm/min）。

3.钻孔能力的计算

钻孔加工的每分钟切削体积Q与钻孔直径D、切削进给速度F有关，计算公式如下（无预钻孔）：

图4.2-3 铣削能力的计算

式中 Q——每分钟切削的体积（cm³/min）；

D——钻孔直径（mm）；

F——切削进给速度（mm/min）。

4.主轴功率的计算

在加工能力确定后，可针对不同的加工方式、加工材料，按照下式计算主轴电动机功率：(www.xing528.com)

式中 P——切削功率（kW）；

Q——每分钟切削的体积（cm³/min）；

η——机械传动装置效率，常用进行传动装置的效率见表4.2-2；

M_r——单位功率的切削能力（cm³/min/kW），与刀具材料、切削用量、工件材质、硬度等有关，对于常规加工，其参考表4.2-3所示，特殊刀具与特殊材料的加工，可查阅刀具生产厂家提供的手册。

表4.2-2 常用的机械传动装置效率

表4.2-3 常规加工的单位功率切削能力参考用表

5.主轴电动机功率计算实例

【例1】假设某数控车床要求能利用高速钢刀具，对硬度为HB180、直径为100mm的钢件，进行单边3mm以上的切削。主传动系统采用多级齿轮变速，传动效率取0.8，主轴电动机功率可按照以下方法计算。

对于通常情况，高速钢刀具加工硬度为HB180的钢件，其切削速度可以取30m/min，主轴每转进给量为0.3mm，因此，其切削参数可计算如下。主轴转速：

进给速度：F=0.3×95mm/min=29mm/min

车削能力：Q=πDdF/1000=π×100×3×29/1000cm³/min=27.33cm³/min

主轴功率：

选择主轴电动机时应注意，以上主轴功率是在主轴转速为95r/min时的功率要求，它不是主轴在额定转速下的功率输出。例如，假设本数控车床低速挡的传动比为1∶6，就要求主轴电动机在570r/min时的输出功率为1.37kW，因此，如选择额定转速为2000r/min的主轴电动机，由于这一转速处于恒转矩调速区，其输出功率与转速成正比，故电机的额定功率应选择为：

故可选择额定转速2000r/min、输出功率5.5/7.5kW的FANUC-βiI6/10000主轴电动机。

【例2】假设某加工中心要求能利用高速钢刀具，对硬度为HB180的钢件，进行直径为25mm的钻孔加工。机床主轴采用一级是1∶1同步带传动，传动效率取0.95，主轴功率可以按以下方法计算。

对于通常情况，高速钢刀具对硬度为HB180钢件的钻孔加工，其切削速度可取21m/min，主轴每转进给量为0.3mm，因此，其切削参数可计算如下。主轴转速：进给速度：F=0.3×267mm/min=80mm/min钻孔能力：主轴功率：

同样需要注意，以上主轴功率是在主轴转速为267r/min时的功率要求，它不是主轴在额定转速下的功率输出。本机床的主轴与电动机为1∶1连接，如选择额定转速为2000r/min的电机，则其额定功率应大于11.3kW；而选择额定转速为1500r/min的电动机，则额定功率应大于8.43kW。

由于钻孔加工的时间不太可能超过30min，故可选择额定转速为2000r/min、输出功率11/15kW的FANUC-βiI12/8000主轴电动机。如果在为了进一步考虑经济性，即使选择额定转速2000r/min、输出功率7.5/11kW的FANUC-βiI8/8000主轴电动机，其15r/min的输出功率也可达到为11kW，故这一主轴电动机也是可行的。