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1、第七章 機床主要參數(shù)的確定,尺寸參數(shù) 運動參數(shù) 動力參數(shù),,第一節(jié) 尺寸參數(shù),尺寸參數(shù)： 影響機床加工性能的一些尺寸。 (機床所能加工或安裝的最大工件的尺寸) 包括機床的主參數(shù)、第二主參數(shù)和其他一些尺寸參數(shù)。 1、主參數(shù) 機床的主參數(shù)是代表機床規(guī)格大小的一種參數(shù)。 各類機床以什么尺寸作為主參數(shù)已有統(tǒng)一的規(guī)定。 在型號中反映出來。,例,臥式車床是床身上工件的最大回轉直徑/10； 齒輪加工機床是最大工件直徑/10； 外圓磨床是最大磨削直徑/10； 無心磨床是最大磨削直徑； 升降臺銑床、矩臺平面磨床是工作臺面寬度/10； 龍門刨床、龍門銑床是工作臺工作面寬度/100； 臥式銑鏜床是主軸直徑/10

2、 ； 立式鉆床、搖臂鉆床是最大鉆孔直徑； 牛頭刨床、插床是最大刨削和插削長度/10。 (以上單位均為mm，)也有的機床不用尺寸作為主參數(shù)，如拉床的主參數(shù)是額定拉力。單位KN/10。,第一節(jié) 尺寸參數(shù),2、第二主參數(shù) 第二主參數(shù)是直接反映機床加工范圍的重要參數(shù)之一。對機床的輪廓尺寸、重量等影響很大。 一般指主軸數(shù)、最大跨距、工作臺工作面長度、最大加工工件長度、最大模數(shù)等。 臥式車床的第二主參數(shù)是最大工件長度； 銑床、龍門刨床是工作臺工作面長度； 搖臂鉆床是最大跨距； 滾齒機是最大模數(shù)。,第一節(jié) 尺寸參數(shù),3、其他一些尺寸參數(shù)(結構參數(shù) ) 普通車床常常還要確定在刀架上工件的最大回轉直徑和主軸孔允

3、許通過的最大棒料直徑等；,例,CA6140型臥式車床的主參數(shù)為床身上最大工件回轉直徑400mm，第二主參數(shù)是最大工件長度。 但刀架上最大工件回轉直徑210mm，在加工較長的軸、套類工件時，由于受到中滑板的限制，這也是一個重要的參數(shù)。,第一節(jié) 尺寸參數(shù),搖臂鉆床還要確定 主軸下端面到底座間 的距離H(最大最小)， 主軸的最大伸出量h等。,第一節(jié) 尺寸參數(shù),確定尺寸參數(shù)的方法有三種： 通用機床：按系列化設計的規(guī)定。 例：中型車床主參數(shù)為250、320、400、500、630、800、1000。 專用機床：根據(jù)被加工零件的尺寸來決定。 類比法：參照現(xiàn)有同類機床的參數(shù)確定。,第二節(jié) 運動參數(shù),是指機床

4、的執(zhí)行機構(如主軸、刀架、工作臺等)的運動速度 。 包括主運動參數(shù)、進給運動參數(shù)。,第二節(jié) 運動參數(shù),一、主運動參數(shù) 主運動是回轉運動的機床，主運動參數(shù)是主軸轉速。 例：工件的回轉運動（車床）和刀具的旋轉運動（銑床）。 轉速(r/min)與切削速度的關系是 式中：n轉速(rmin)； v切削速度(mmin)； d工件(或刀具)直徑(mm)。, 主運動是直線運動的機床，主運動參數(shù)是每分鐘的往復次數(shù)（次/分）。 例：插床、刨床。,第二節(jié) 運動參數(shù),1、最低nmin和最高nmax轉速的確定 確定的方法是實際調查和比較同類型機床，并考慮技術儲備再通過分析研究加以確定。 nmax 和nmin

5、的比值是變速范圍R ：,第二節(jié) 運動參數(shù),第二節(jié) 運動參數(shù),確定最低與最高轉速時應注意： 調查和分析所設計的機床上可能進行的工序，從中選擇要求最低、最高轉速的典型工序。 按照典型工序的vmax（或vmin)時常用的dmin (或dmax)值，計算主軸的最高轉速、最低轉速(極限轉速)。 考慮技術儲備，可將計算的最大值提高20%-25% 。 要防止兩種偏向（只考慮到制造方便，片面強調簡單因而不能很好地滿足用戶的需要；片面強調“先進”，擴大機床的變速范圍，致使機床結構過于復雜，造成浪費）。,例,400mm中型普通車床 nmax和nmin的確定 nmax :用硬質合金刀具半精車鋼件時，合理的切削速度v

6、max取200m/min，加工軸最小值dmin為50mm。 （算出1274轉/分，CA6140為1400轉/分） nmin :高速鋼刀具精車螺紋時，vmin取1.5m/min，加工絲桿最大值dmax為40mm。 （算出12轉/分，CA6140為10轉/分）,第二節(jié) 運動參數(shù),dmin 、dmax的推薦值 對于臥式車床，如用Dmax表示床身上的最大回轉直徑(即主參數(shù))，通?？扇?最大加工直徑dmax=(0.50.6)Dmax， 最小加工直徑dmin=(0.20.25)dmax； 對于搖臂鉆床，如用Dmax表示最大鉆孔直徑(即主參數(shù))，通常可取 dmax = Dmax ， dmin =(0.20.

7、25) dmax 。,第二節(jié) 運動參數(shù),2、主軸轉速的合理排列方式 為了滿足各種不同工藝的要求，主軸必須有若干不同的轉速，如采用分級變速方式。 例：有一臺車床，主軸轉速(rmin)共12級，分別為31.5、45、63、90、180、250、355、500、710、1000、1400 。 呈等比數(shù)列，公比為=1.41,第二節(jié) 運動參數(shù),主軸轉速采用等比數(shù)列的優(yōu)點： 使轉速范圍內的轉速相對損失均勻。 若加工某一工件最有利的轉速為n。通常n處于某兩級轉速nj，nj+l之間 ，為了不降低刀具耐用度，以采用較低的轉速nj為宜。 相對轉速損失率 最大的相對轉速損失率 每個轉速使用機會相等，Amax

8、 為一定值。,第二節(jié) 運動參數(shù),所以，目前通用機床的主軸轉速數(shù)列一般為等比數(shù)列，并且，當進給運動無特殊要求時，進給量也應按這種方式排列。,任意兩級轉速的關系,簡化了主傳動系統(tǒng)的設計。,按等比數(shù)列排列的主軸轉速，一般只要用幾個滑移齒輪變速組串聯(lián)一起即可得到，當變速組的各傳動比是等比數(shù)列時，各傳動比的積即主軸轉速也是等比數(shù)列。 這種變速系統(tǒng)充分利用了每一對滑移齒輪的傳動比，即用較少數(shù)量的齒輪實現(xiàn)較多的變速級數(shù)，既使結構簡單，又便于傳動系統(tǒng)設計。,第二節(jié) 運動參數(shù),第二節(jié) 運動參數(shù),3、標準公比和標準數(shù)列 機床轉速是從小到大遞增的，因此1。 公比增大，最大相對速度損失Amax增大。為使最大相對轉

9、速損失率不超過50，即 則2。 因此標準公比的值12,第二節(jié) 運動參數(shù),1.062=1.12，1.064=1.26，1.066=1.41，1.068=1.58，1.0612=2。 這些數(shù)值是2或10的某次方根。,,標準公比的值采用二進位。 公比選2的某次方根，便于采用雙速電機驅動，簡化機床結構。因雙速電機的兩個同步轉速的比值常為2，如3000/1500或1500/750。 公比選2的某次方根，如在轉速數(shù)列中有某一轉速n ,則每隔幾級就會出現(xiàn)一個轉速2n。 標準公比的值采用十進位。 公比選10的某次方根，就會使這個等比數(shù)列中每隔幾級后的數(shù)字，恰好是前面數(shù)字的10倍，使數(shù)列整齊好記。,第二節(jié)

10、運動參數(shù),以上是標準公比值所遵循的三條原則。 同時滿足三條原則的公比：1.06、1.12、1.26（計算用1.25） 滿足其中兩條原則的公比:1. 41 （計算用1.4） 、1.58、2 當采用標準公比后，轉速數(shù)列可從表71中直接查出。,第二節(jié) 運動參數(shù),以1.06為公比的從110000的數(shù)值,例,設計一臺臥式車床，nmin=12.5rmin， nmax=2000rmin，=1.26。 查表71，首先找12.5，然后，每隔3個數(shù)(1.26=1.064)取一個值，可得如下數(shù)列：12.5、16、20、25、31.5、40、50、63、80、100、125、160、200、250、315、400

11、、500、630、800、1000、1250、1600、2000等23級。,變速范圍R、公比、轉速級數(shù)z的關系,變速范圍一定時，公比值越小，轉速級數(shù)Z越多，傳動系統(tǒng)結構越復雜，但相對速度損失、生產(chǎn)率損失也越小。 反之，公比增大，級數(shù)Z越少，傳動系統(tǒng)結構越簡單，但最大相對速度損失增大。,變速范圍,變速范圍R、公比、轉速級數(shù)z的關系,4、公比的選用 對于一般生產(chǎn)率要求較高的普通機床，減少相對轉速損失是主要的，所以公比取得較小，如1.26或1.41等。 有些小型機床希望簡化構造，公比可取得大些，如1.58、2等。 對于自動機床，減少相對轉速損失率的要求更高，常取=1.12或1.26。,第二節(jié) 運動參

12、數(shù),第二節(jié) 運動參數(shù),二、進給運動參數(shù) 數(shù)控機床和重型機床的進給為無級調整； 普通機床多采用分級調整。為使相對損失為一定值，進給量的數(shù)列也應取等比數(shù)列。 有的往復主運動機床，是等差數(shù)列。 臥式車床，進給箱的分級是根據(jù)螺紋標準而定，是一個分段的等差數(shù)列。,第三節(jié) 動力參數(shù),動力參數(shù)包括電動機的功率，液壓缸的牽引力，液壓馬達、伺服電動機或步進電動機的額定轉矩等。 動力參數(shù)可以通過調查、試驗、計算的方法進行確定。,第三節(jié) 動力參數(shù),一、主運動功率的確定 1、當主傳動結構尚未確定，可用下式初步估算： P主= P切機 主運動為回轉運動：機 =0.7-0.85 。 主運動為直線運動：機 =0.6-0.7。

13、 結構簡單取大值，反之取小值。,第三節(jié) 動力參數(shù),2、當主傳動結構已確定，可用下式計算： 機床主運動的功率，包括切削功率、空轉功率損失、附加機械摩擦損失三部分。 F：切削力的切向分力N V：切削速度m/min,P切：進行切削加工時消耗切削功率 。 與刀具材料、工件材料和所選用的切削用量的大小有關。 P空：機床主運動空轉時（P切=0 ），消耗的功率損失。 其主要影響因素是：各傳動件在空轉時摩擦損耗，攪油，空氣阻力以及因加工，裝配誤差而增加的摩擦等。 P機：切削時傳動機件的機械摩擦損失功率 。 與傳動機件的機械效率有關。切削功率越大，這部分損失也越大。 機:主傳動鏈總機械效率。表7-2,,第三節(jié)

14、 動力參數(shù),中型機床的主傳動空載功率可用下列經(jīng)驗公式計算,P空= da-除主軸外所有傳動軸的軸頸平均直徑(mm) d主-主軸前、后軸頸的平均直徑(mm) -當主軸轉速為n主時，除主軸外所有傳動軸 (包括不傳遞載荷僅做空轉的軸)的轉速之和。 n主-主軸轉速,計算時為nmax k1-潤滑油粘度影響的修正系數(shù) N46：k1=1 N32：k1=0.9 k2-支承修正系數(shù) 二支承為8.5，三支承為10,,,第三節(jié) 動力參數(shù),可以近似地認為主傳動的空載功率與各動軸的轉速之和成正比，這就是空載功率試驗的原理。 見表7-4 例:CA6140 P空=2.1-2.3kw P主=

15、7.5kw,第三節(jié) 動力參數(shù),二、進給運動功率的確定 在進給運動與主運動共用一個電動機的普通機床上，如臥式車床和鉆床，由于進給運動所消耗的功率與主運動相比是很小的，因此可以忽略進給所需的功率。 在進給運動與空行程運動共用一個電動機的機床上，如升降臺銑床，也不必單獨考慮進給所需的功率，因為使升降臺快速上升所需的空行程運動功率比進給運動的功率大得多。 數(shù)控機床的進給運動是用單獨的伺服電動機驅動的。,第三節(jié) 動力參數(shù),進給運動采用單獨的普通電動機的機床，需要確定進給運動所需的功率。 方法：參考同類型機床和計算相結合。 進給功率PS(kW) FQ進給牽引力（N） VS進給速度 （m/min） s機械效率,