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%。