Оптимизация продольного точения на токарных станках с ЧПУ
Станки с ЧПУ по сравнению с универсальным оборудованием являются достаточно дорогими. Поэтому наиболее эффективного использования таких станков достигают в тех случаях, когда обработку возможно большего числа поверхностей ведут на режимах резания, приближающихся к оптимальным.
Из всех режимов резания (глубина резания, подача и частота вращения заготовки) при постоянной скорости резания целенаправленно можно варьировать только частоту вращения. Для этого (если нет иных технических препятствий) достаточно так выбрать диаметральные размеры ступеней валов, чтобы:
1) номинальные значения этих диаметров соответствовали стандартным рядам предпочтительных чисел;
2) этим диаметральным разрядам ступеней валов можно было подобрать аналогичные ряды предпочтительных чисел частот вращения шпинделей отечественных металлорежущих станков.
Первую из этих задач решают на стадии технологического анализа конструкции детали. При этом, если удается конструктивно назначить диаметральные размеры ступенчатых валов соответствующими геометрической прогрессии со стандартным знаменателем ряда, то и решение второй задачи вполне достижимо.
Действительно, известно, что коробки скоростей большинства отечественных металлорежущих станков построены так же по принципам геометрической прогрессии с теми же стандартными знаменателями рядов предпочтительных чисел частот вращения шпинделя.
Для коробок скоростей металлорежущих станков установлены следующие стандартные значения знаменателей геометрической прогрессии частот вращения шпинделей: 
=1,06; 1,12; 1,26; 1,41; 1,58; 1,78; и 2,00.
При проектировании технологической операции «010 Токарная с ЧПУ» продольного точения заданной детали принимаем в качестве наилучшей скорости резания значение 
с стремимся сохранить =const на каждой ступени. Это будет возможно в случае, если выполняются следующие очевидные условия: 
; 
; …. 
, где 
;
- диаметральные размеры i-ой ступени заготовки;
- частоты вращения заготовки при обработке i-ой ступени.
Так как = const, то 
= 
=…… 
(1)
Поскольку при технологическом анализе и построении рабочего чертежа детали в соответствии с заданием приняли 
……. 
,(2) то условие (1) будет соблюдаться в том случае, если
; 
…. 
.
Иначе, для обеспечения постоянства наилучшей скорости резания при обработке каждой отдельной ступени необходимо и достаточно, чтобы 
.
В частном случае, если принять 
, то при 
мм, то по (2) получим
=25*1,25=32мм; 
=40мм; 
=49 мм
Для станков с имеем следующий стандартный ряд частот вращения шпинделя (1,00; 1,25; 1,60; 2,00; 2,50; 3,15; 4,00; 5,00; 6,30; 8,00)* 
( к=2,3…).
Станок 1К20Ф3С5 при имеет стандартные ступени скорости от 12,5 до 2500об/мин
Тогда при =146м/мин=const, получим
Принимаем по стандартному ряду ближайшее меньшее значение 
=2000 об/мин. Тогда, как очевидно, 
=1600 об/мин, 
=1250 об/мин, 
=1000 об/мин.
Изменение частоты вращения шпинделя производится по управляющей программе без остановки станка.
=1000
=1250
=1600
=2000
Рис 1. Расчетная схема (а) и график (б) частот вращения заготовок при продольном точении.