数控车床切削加工功率计算

  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。（导读：cnc车床加工切削条件 http://www.hswj66.com/Article/cncchechuangjiagongq_1.html）

  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396N-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123N-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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