Калькулятор для станков с ЧПУ
Расчет ШВП, привода главного движения, направляющих качения, режимов резания, усилия зажима, подачи и жесткости системы СПИД
🔩
🔩 ШВП: момент, ресурс, проверки
Расчёт крутящего момента, мощности привода, ресурса L10, а также проверки по скорости, устойчивости, DN‑фактору и деформации.
Например, усилие на столе/каретке
Стандартные: 2, 5, 10, 16, 20 мм
Типовые: 0.85–0.95
Из каталога производителя
Если нагрузка переменная — используйте эквивалентную
Для расчётов критической скорости и инерции
Только для проверок устойчивости/скорости
🧮 РРасчётные параметры
Крутящий момент M:
-- Н·м
Мощность на валу P:
-- кВт
Ресурс L10 (обороты):
-- млн об
Срок службы (часы):
-- ч
Срок службы (годы, 2080 ч/год):
-- лет
✅ Проверки и критерии надёжности
DN‑фактор (HIWIN):
--
--
Критическая скорость Ncr (THK A15-32):
-- об/мин
--
Эйлерова нагрузка Fk (устойчивость):
-- кН
--
Коэффициент запаса устойчивости:
--
Деформация δa (жёсткость, ISO 3408-4):
-- мкм
--
📝 Рекомендации
Общая оценка:
--
Формулы и стандарты:
M = (Fₐ × P[мм]) / (2π × η × 1000) [Н·м] — THK B15
P = M × (2π × n / 60) / 1000 [кВт]
L10 = (Cₐ / P_экв)³ × 10⁻⁶ [млн об] — ISO 3408‑5
Lh = L10 × 10⁶ / (60 × n) [ч]
DN = dₘ[мм] × n[об/мин], где dₘ ≈ d₀ − 0.5×P — HIWIN
Ncr = 0.8 × λ² × (dᵣ / L²) × 10⁷ [об/мин] — THK A15‑32 (λ зависит от опор)
Fk = λ × π² × E × I / L² [Н], I = π × d⁴ / 64 — Эйлер
δa = Fₐ / K [мкм], где K — жёсткость пары винт‑гайка (берётся из каталога или оценивается)
M = (Fₐ × P[мм]) / (2π × η × 1000) [Н·м] — THK B15
P = M × (2π × n / 60) / 1000 [кВт]
L10 = (Cₐ / P_экв)³ × 10⁻⁶ [млн об] — ISO 3408‑5
Lh = L10 × 10⁶ / (60 × n) [ч]
DN = dₘ[мм] × n[об/мин], где dₘ ≈ d₀ − 0.5×P — HIWIN
Ncr = 0.8 × λ² × (dᵣ / L²) × 10⁷ [об/мин] — THK A15‑32 (λ зависит от опор)
Fk = λ × π² × E × I / L² [Н], I = π × d⁴ / 64 — Эйлер
δa = Fₐ / K [мкм], где K — жёсткость пары винт‑гайка (берётся из каталога или оценивается)
🌀 Привод главного движения: мощность, обороты, момент
Расчёт мощности двигателя, крутящего момента, диапазона оборотов и проверка достаточности привода для заданных режимов резания.
Рекомендуемая для материала
Подача на оборот
Глубина резания
Коэффициент удельной силы резания
Обычно 0.80–0.90 (0.85 по умолчанию)
🧮 РРасчётные параметры
Обороты шпинделя n:
-- об/мин
Диапазон: n_min(D_max) ... n_max(D_min)
Крутящий момент M:
-- Н·м
Мощность резания P_рез:
-- кВт
Требуемая мощность двигателя P_двиг (с запасом 1.25):
-- кВт
Сила резания Pz:
-- Н
✅ Проверки и критерии надёжности
Запас по мощности:
--
--
Проверка по максимальному моменту шпинделя:
--
--
📝 Рекомендации
Общая оценка:
--
Формулы и стандарты:
n = 1000 × V / (π × D) [об/мин] — расчёт оборотов
Pz = Kc × t × S [Н] — сила резания (упрощённая модель)
M = Pz × D / 2000 [Н·м] — крутящий момент на шпинделе
P_рез = M × (2π × n / 60) / 1000 [кВт] — мощность резания
P_двиг = P_рез × 1.25 [кВт] — с коэффициентом запаса
Проверка: P_двиг ≤ P_ном_шпинделя, M ≤ M_ном_шпинделя
n = 1000 × V / (π × D) [об/мин] — расчёт оборотов
Pz = Kc × t × S [Н] — сила резания (упрощённая модель)
M = Pz × D / 2000 [Н·м] — крутящий момент на шпинделе
P_рез = M × (2π × n / 60) / 1000 [кВт] — мощность резания
P_двиг = P_рез × 1.25 [кВт] — с коэффициентом запаса
Проверка: P_двиг ≤ P_ном_шпинделя, M ≤ M_ном_шпинделя
📏 ШВП и направляющие: жёсткость, прогиб, подбор
Расчёт жёсткости системы винт‑гайка, прогиба винта, подбор типоразмера ШВП и оценка жёсткости направляющих качения.
Осевая или поперечная — для расчёта прогиба
Из каталога производителя (типично 250–600 Н/мкм)
Паспортное значение для выбранной серии
Влияет на жёсткость и нагрев
🧮 РРасчётные параметры
Прогиб винта δ_винт:
-- мкм
Жёсткость пары винт‑гайка K_total:
-- Н/мкм
Суммарная жёсткость оси (ШВП + направляющие):
-- Н/мкм
Деформация под нагрузкой δ_total:
-- мкм
✅ Проверки и критерии надёжности
Проверка прогиба (допуск δ ≤ 10–20 мкм):
-- мкм
--
Проверка жёсткости (цель ≥ 200–300 Н/мкм):
-- Н/мкм
--
📝 Рекомендации
Общая оценка:
--
Формулы и стандарты:
δ_винт = F × L³ / (48 × E × I) [мкм] — прогиб балки (опора Fixed‑Supported)
I = π × d⁴ / 64 [мм⁴] — момент инерции
1/K_total = 1/K_винт + 1/K_гайка [Н/мкм] — последовательная жёсткость
K_ось ≈ K_total + 2×K_rail [Н/мкм] — параллельное соединение направляющих
δ_total = F / K_ось [мкм]
δ_винт = F × L³ / (48 × E × I) [мкм] — прогиб балки (опора Fixed‑Supported)
I = π × d⁴ / 64 [мм⁴] — момент инерции
1/K_total = 1/K_винт + 1/K_гайка [Н/мкм] — последовательная жёсткость
K_ось ≈ K_total + 2×K_rail [Н/мкм] — параллельное соединение направляющих
δ_total = F / K_ось [мкм]
⚡ Скорость резания: обороты, подача, съём
Расчёт оборотов шпинделя, минутной подачи, съёма материала и оценки производительности для токарной/фрезерной обработки.
По справочнику для материала и инструмента
Для фрезерования; для точения = 1
🧮 РРасчётные параметры
Частота вращения n:
-- об/мин
Минутная подача F:
-- мм/мин
Съём материала Q:
-- см³/мин
Время обработки T (при длине L=100 мм):
-- мин
✅ Проверки и критерии надёжности
Проверка оборотов (не выше макс. шпинделя):
-- об/мин
--
Проверка подачи (в пределах возможностей станка):
-- мм/мин
--
📝 Рекомендации
Общая оценка:
--
Формулы и стандарты:
n = 1000 × Vc / (π × D) [об/мин]
F = n × f [мм/мин] — минутная подача
Q = f × t × D × π / 1000 [см³/мин] — съём материала
T = L / F [мин] — время обработки (L = 100 мм по умолчанию)
n = 1000 × Vc / (π × D) [об/мин]
F = n × f [мм/мин] — минутная подача
Q = f × t × D × π / 1000 [см³/мин] — съём материала
T = L / F [мин] — время обработки (L = 100 мм по умолчанию)
🔧 Усилие зажима: расчёт и проверка
Расчёт требуемого усилия зажима заготовки с учётом сил резания, коэффициентов трения и геометрии крепления.
Типично 0.2–0.4
Обычно 2.0–3.0 для ответственных операций
Длина рукоятки от оси вращения до точки приложения силы
Для эксцентрика — 10...30, для винтового — 20...50, для клинового — 3...10. Оставьте 0, если не требуется
Оставьте 0, если расчёт не для гидрозажима
🧮 РРасчётные параметры
Требуемое усилие зажима F_заж:
-- Н
Усилие на рукоятке F_руч (рычажный зажим):
-- Н
Необходимая площадь поршня S_порш (гидрозажим):
-- мм²
Диаметр гидроцилиндра D_цил:
-- мм
✅ Проверки и критерии надёжности
Проверка по запасу (k_зап ≥ 2.0):
--
--
Проверка усилия на рукоятке (желательно ≤ 300 Н):
-- Н
--
Проверка давления (не выше номинала гидросистемы):
-- бар
--
📝 Рекомендации
Общая оценка:
--
Формулы и стандарты:
F_заж = k_зап × Pz / μ [Н] — требуемое усилие зажима с учётом трения и запаса
F_руч = F_заж × l_плечо / l_рычаг [Н] — усилие на рукоятке рычажного зажима
S_порш = F_заж / P_гидр [мм²] * КПД (90%) — площадь поршня (P в бар → Н/мм²: 1 бар ≈ 0,1 Н/мм²)
D_цил = 2 × √(S_порш / π) [мм] — диаметр цилиндра
F_заж = k_зап × Pz / μ [Н] — требуемое усилие зажима с учётом трения и запаса
F_руч = F_заж × l_плечо / l_рычаг [Н] — усилие на рукоятке рычажного зажима
S_порш = F_заж / P_гидр [мм²] * КПД (90%) — площадь поршня (P в бар → Н/мм²: 1 бар ≈ 0,1 Н/мм²)
D_цил = 2 × √(S_порш / π) [мм] — диаметр цилиндра
📊 Подача: минутная, на зуб, проверка по мощности
Расчёт минутной подачи, подачи на зуб, оценки потребной мощности и проверки по возможностям станка.
Для расчёта крутящего момента
🧮 РРасчётные параметры
Минутная подача F:
-- мм/мин
Скорость съёма материала Q:
-- см³/мин
Сила резания Pz:
-- Н
Крутящий момент M:
-- Н·м
Мощность резания P_рез:
-- кВт
Требуемая мощность двигателя P_двиг (запас 1.25):
-- кВт
✅ Проверки и критерии надёжности
Проверка подачи (в пределах макс. подачи станка):
-- мм/мин
--
Проверка мощности (P_двиг ≤ P_ном):
-- кВт
--
📝 Рекомендации
Общая оценка:
--
Формулы и стандарты:
F = n × Z × fz [мм/мин] — минутная подача
Q = F × t × B / 1000 [см³/мин] — скорость съёма
Pz = Kc × t × fz × Z [Н] — сила резания (упрощённо)
M = Pz × D / 2000 [Н·м] — момент (D берётся из внешних параметров или вводится отдельно)
P_рез = M × (2π × n / 60) / 1000 [кВт] — мощность резания
P_двиг = P_рез × 1.25 [кВт] — с запасом
F = n × Z × fz [мм/мин] — минутная подача
Q = F × t × B / 1000 [см³/мин] — скорость съёма
Pz = Kc × t × fz × Z [Н] — сила резания (упрощённо)
M = Pz × D / 2000 [Н·м] — момент (D берётся из внешних параметров или вводится отдельно)
P_рез = M × (2π × n / 60) / 1000 [кВт] — мощность резания
P_двиг = P_рез × 1.25 [кВт] — с запасом
📐 Жёсткость СПИД: суммарная, прогибы, деформации
Оценка суммарной жёсткости системы «станок‑приспособление‑инструмент‑деталь», расчёт прогибов и деформаций под нагрузкой.
Паспортное значение
Оправка + инструмент
Крепление + заготовка
🧮 РРасчётные параметры
Суммарная жёсткость СПИД K_сум:
-- Н/мкм
Деформация δ_сум:
-- мкм
Вклад шпинделя в деформацию:
-- мкм
Вклад инструмента в деформацию:
-- мкм
Вклад детали в деформацию:
-- мкм
Вклад оси в деформацию:
-- мкм
✅ Проверки и критерии надёжности
Проверка суммарной деформации (цель ≤ 40–60 мкм):
-- мкм
--
Проверка суммарной жёсткости (цель ≥ 200–300 Н/мкм):
-- Н/мкм
--
📝 Рекомендации
Общая оценка:
--
Формулы и стандарты:
1/K_сум = 1/K_шп + 1/K_инст + 1/K_дет + 1/K_ось [Н/мкм] — суммарная жёсткость СПИД (последовательное соединение)
δ_сум = P / K_сум [мкм] — общая деформация системы
δ_i = P / K_i [мкм] — вклад отдельного элемента в деформацию
Цель: δ_сум ≤ 40–60 мкм, K_сум ≥ 200–300 Н/мкм (в зависимости от точности обработки)
1/K_сум = 1/K_шп + 1/K_инст + 1/K_дет + 1/K_ось [Н/мкм] — суммарная жёсткость СПИД (последовательное соединение)
δ_сум = P / K_сум [мкм] — общая деформация системы
δ_i = P / K_i [мкм] — вклад отдельного элемента в деформацию
Цель: δ_сум ≤ 40–60 мкм, K_сум ≥ 200–300 Н/мкм (в зависимости от точности обработки)
💧 Также доступен гидравлический калькулятор
Расчет насоса, цилиндра, привода, гидробака, гидромотора, аккумулятора, распределителя и трубопровода
Нужна помощь в расчете станка с ЧПУ?
Наши инженеры помогут подобрать компоненты, выполнить точные расчеты и спроектировать станок под ваши задачи
Связаться с инженером