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1、 第七章第七章 机床主要参数的确定机床主要参数的确定 尺寸参数尺寸参数运动参数运动参数动力参数动力参数 机床主要参数的确定第一节第一节 尺寸参数尺寸参数尺寸参数：尺寸参数：尺寸参数：尺寸参数： 影响机床加工性能的一些尺寸。影响机床加工性能的一些尺寸。 (机床所能加工或安装的最大工件的尺寸机床所能加工或安装的最大工件的尺寸)包括机床的包括机床的主参数主参数主参数主参数、第二主参数第二主参数和和其他一些尺寸其他一些尺寸参数参数。1 1、主参数、主参数、主参数、主参数机床的主参数是机床的主参数是代表机床规格大小的一种参数。代表机床规格大小的一种参数。各类机床以什么尺寸作为主参数已有统一的规定。各类机
2、床以什么尺寸作为主参数已有统一的规定。在型号中反映出来。在型号中反映出来。 机床主要参数的确定例例n卧式车床卧式车床是床身上工件的最大回转直径是床身上工件的最大回转直径/10；n齿轮加工机床齿轮加工机床是最大工件直径是最大工件直径/10；n外圆磨床外圆磨床是最大磨削直径是最大磨削直径/10；n无心磨床无心磨床是最大磨削直径；是最大磨削直径；n升降台铣床、矩台平面磨床升降台铣床、矩台平面磨床是工作台面宽度是工作台面宽度/10；n龙门刨床、龙门铣床龙门刨床、龙门铣床是工作台工作面宽度是工作台工作面宽度/100；n卧式铣镗床卧式铣镗床是主轴直径是主轴直径/10 ；n立式钻床、摇臂钻床立式钻床、摇臂钻
3、床是最大钻孔直径；是最大钻孔直径；n牛头刨床、插床牛头刨床、插床是最大刨削和插削长度是最大刨削和插削长度/10。n(以上单位均为以上单位均为mm，)也有的机床不用尺寸作为主参数，也有的机床不用尺寸作为主参数，如如拉床拉床的主参数是额定拉力。单位的主参数是额定拉力。单位KN/10。机床主要参数的确定第一节第一节 尺寸参数尺寸参数2、第二主参数、第二主参数第二主参数是第二主参数是直接反映机床加工范围的重要参数之直接反映机床加工范围的重要参数之一。一。对机床的轮廓尺寸、重量等影响很大。对机床的轮廓尺寸、重量等影响很大。一般指一般指主轴数、最大跨距、工作台工作面长度、最主轴数、最大跨距、工作台工作面长
4、度、最大加工工件长度、最大模数大加工工件长度、最大模数等。等。卧式车床卧式车床的第二主参数是最大工件长度的第二主参数是最大工件长度；铣床、龙门刨床铣床、龙门刨床是工作台工作面长度；是工作台工作面长度；摇臂钻床摇臂钻床是最大跨距；是最大跨距； 滚齿机滚齿机是最大模数。是最大模数。机床主要参数的确定第一节第一节 尺寸参数尺寸参数3、其他一些尺寸参数、其他一些尺寸参数(结构参数结构参数 )普通车床普通车床常常还要确定在刀架上工件的最大回转常常还要确定在刀架上工件的最大回转直径和主轴孔允许通过的最大棒料直径等；直径和主轴孔允许通过的最大棒料直径等； 机床主要参数的确定例例 CA6140型卧式车床的型卧
5、式车床的主参数主参数为床身上最大工件回为床身上最大工件回转直径转直径400mm，第二主参数是最大工件长度第二主参数是最大工件长度。 但但刀架上最大工件回转直径刀架上最大工件回转直径210mm，在加工较长的，在加工较长的轴、套类工件时，由于受到中滑板的限制，这也是一轴、套类工件时，由于受到中滑板的限制，这也是一个个重要的参数重要的参数。机床主要参数的确定第一节第一节 尺寸参数尺寸参数摇臂钻床摇臂钻床还要确定还要确定主轴下端面到底座间主轴下端面到底座间的距离的距离H(最大最大最小最小)，主轴的最大伸出量主轴的最大伸出量h等。等。 机床主要参数的确定第一节第一节 尺寸参数尺寸参数确定确定尺寸参数尺寸
6、参数尺寸参数尺寸参数的方法有三种：的方法有三种：n通用机床：通用机床：按系列化设计的规定。按系列化设计的规定。 例：中型车床主参数为例：中型车床主参数为250、320、400、500、630、800、1000。n专用机床：专用机床：根据被加工零件的尺寸来决定。根据被加工零件的尺寸来决定。n类比法：类比法：参照现有同类机床的参数确定。参照现有同类机床的参数确定。 机床主要参数的确定第二节第二节 运动参数运动参数是是指指机机床床的的执执行行机机构构(如如主主轴轴、刀刀架架、工工作作台台等等)的运动速度的运动速度 。包括主运动参数、进给运动参数。包括主运动参数、进给运动参数。机床主要参数的确定第二节
7、第二节 运动参数运动参数一、主运动参数一、主运动参数一、主运动参数一、主运动参数 主运动是回转运动的机床，主运动参数是主轴转速。主运动是回转运动的机床，主运动参数是主轴转速。 例：工件的回转运动（车床）和刀具的旋转运动（铣床）。例：工件的回转运动（车床）和刀具的旋转运动（铣床）。 转速转速(r/min)与切削速度的关系是与切削速度的关系是式中：式中：n转速转速(rmin)； v切削速度切削速度(mmin)； d工件工件(或刀具或刀具)直径直径(mm)。机床主要参数的确定 主运动是直线运动的机床，主运动参数是每分钟主运动是直线运动的机床，主运动参数是每分钟的往复次数（次的往复次数（次/分）分）。
8、 例：插床、刨床。例：插床、刨床。第二节第二节 运动参数运动参数机床主要参数的确定1 1、最低、最低、最低、最低n nminmin和最高和最高和最高和最高n nmaxmax转速的确定转速的确定转速的确定转速的确定确定的方法是实际调查和比较同类型机床，并考确定的方法是实际调查和比较同类型机床，并考确定的方法是实际调查和比较同类型机床，并考确定的方法是实际调查和比较同类型机床，并考虑技术储备再通过分析研究加以确定。虑技术储备再通过分析研究加以确定。虑技术储备再通过分析研究加以确定。虑技术储备再通过分析研究加以确定。n nmaxmax 和和n nminmin的比值是变速范围的比值是变速范围R ： 第
9、二节第二节 运动参数运动参数机床主要参数的确定第二节第二节 运动参数运动参数 确定最低与最高转速时应注意：确定最低与最高转速时应注意：调调查查和和分分析析所所设设计计的的机机床床上上可可能能进进行行的的工工序序，从从中中选择要求最低、最高转速的典型工序。选择要求最低、最高转速的典型工序。按按照照典典型型工工序序的的vmax（或或vmin)时时常常用用的的dmin (或或dmax)值值，计计算算主主轴轴的的最最高高转转速速、最最低低转转速速(极极限限转转速速)。考考虑虑技技术术储储备备，可可将将计计算算的的最最大大值值提提高高20%-25% 。要要防防止止两两种种偏偏向向（只只考考虑虑到到制制造
10、造方方便便，片片面面强强调调简简单单因因而而不不能能很很好好地地满满足足用用户户的的需需要要；片片面面强强调调“先先进进”，扩扩大大机机床床的的变变速速范范围围，致致使使机机床床结结构构过过于于复复杂，造成浪费杂，造成浪费）。机床主要参数的确定例例400mm400mm中型普通车床中型普通车床中型普通车床中型普通车床 n nmaxmax和和和和n nminmin的确定的确定的确定的确定n nmaxmax :用硬质合金刀具半精车钢件时，合理的切用硬质合金刀具半精车钢件时，合理的切削速度削速度vmax取取200m/min，加工轴最小值，加工轴最小值dmin为为50mm。（算出（算出1274转转/分，
11、分，CA6140为为1400转转/分）分）n nminmin :高速钢刀具精车螺纹时，高速钢刀具精车螺纹时，vmin取取1.5m/min，加工丝杆最大值，加工丝杆最大值dmax为为40mm。 （算出（算出12转转/分，分，CA6140为为10转转/分）分） 机床主要参数的确定第二节第二节 运动参数运动参数d dminmin 、d dmaxmax的推荐值的推荐值的推荐值的推荐值 l对于对于卧式车床卧式车床，如用，如用Dmax表示床身上的最大回转表示床身上的最大回转直径直径(即主参数即主参数)，通常可取，通常可取 最大加工直径最大加工直径dmax=(0.50.6)Dmax， 最小加工直径最小加工直
12、径dmin=(0.20.25)dmax；l对于对于摇臂钻床摇臂钻床，如用，如用Dmax表示最大钻孔直径表示最大钻孔直径(即即主参数主参数)，通常可取，通常可取 dmax = Dmax ， dmin =(0.20.25) dmax 。 机床主要参数的确定第二节第二节 运动参数运动参数 2 2、主轴转速的合理排列方式、主轴转速的合理排列方式、主轴转速的合理排列方式、主轴转速的合理排列方式 为了满足各种不同工艺的要求，主轴必须有若为了满足各种不同工艺的要求，主轴必须有若干不同的转速，如采用干不同的转速，如采用分级变速分级变速方式。方式。 例：有一台车床，主轴转速例：有一台车床，主轴转速(rmin)共
13、共12级，分别级，分别为为31.5、45、63、90、180、250、355、500、710、1000、1400 。 呈等比数列，公比为呈等比数列，公比为=1.41 机床主要参数的确定第二节第二节 运动参数运动参数 主轴转速主轴转速主轴转速主轴转速采用采用采用采用等比数列的优点：等比数列的优点：等比数列的优点：等比数列的优点：使转速范围内的转速相对损失均匀。使转速范围内的转速相对损失均匀。 若加工某一工件最有利的转速为若加工某一工件最有利的转速为n。通常。通常n处于某处于某两级转速两级转速nj，nj+l之间之间 ，为了不降低刀具耐用度，为了不降低刀具耐用度，以采用较低的转速以采用较低的转速nj
14、为宜。为宜。 n相对转速损失率相对转速损失率n最大的相对转速损失率最大的相对转速损失率n每个转速使用机会相等，每个转速使用机会相等，Amax 为一定值。为一定值。机床主要参数的确定第二节第二节 运动参数运动参数所以，目前通用机床的主轴转速数列一般为所以，目前通用机床的主轴转速数列一般为等比数列，并且，当进给运动无特殊要求时，等比数列，并且，当进给运动无特殊要求时，进给量也应按这种方式排列。进给量也应按这种方式排列。n任意两级转速的关系任意两级转速的关系机床主要参数的确定简化了主传动系统的设计。简化了主传动系统的设计。l按等比数列排列的主轴转速，一般只要用几个滑移齿按等比数列排列的主轴转速，一般
15、只要用几个滑移齿轮变速组串联一起即可得到，当变速组的各传动比是轮变速组串联一起即可得到，当变速组的各传动比是等比数列时，各传动比的积即主轴转速也是等比数列。等比数列时，各传动比的积即主轴转速也是等比数列。l这种变速系统充分利用了每一对滑移齿轮的传动比，这种变速系统充分利用了每一对滑移齿轮的传动比，即用较少数量的齿轮实现较多的变速级数，既使结构即用较少数量的齿轮实现较多的变速级数，既使结构简单，又便于传动系统设计。简单，又便于传动系统设计。第二节第二节 运动参数运动参数机床主要参数的确定第二节第二节 运动参数运动参数3 3、标准公比和标准数列、标准公比和标准数列、标准公比和标准数列、标准公比和标
16、准数列机床转速是从小到大递增的，因此机床转速是从小到大递增的，因此1。公比公比增大，最大相对速度损失增大，最大相对速度损失Amax增大。为使最增大。为使最大相对转速损失率不超过大相对转速损失率不超过50，即，即 则则2。 因此因此标准公比的值标准公比的值12机床主要参数的确定第二节第二节 运动参数运动参数 1.062=1.12，1.064=1.26，1.066=1.41，1.068=1.58，1.0612=2。 n这些数值是这些数值是2或或10的某次方根。的某次方根。 机床主要参数的确定标准公比的值采用标准公比的值采用二进位。二进位。公比公比选选2的某次方根，便于采用双速电机驱动，简化的某次方
17、根，便于采用双速电机驱动，简化机床结构。因双速电机的两个同步转速的比值常为机床结构。因双速电机的两个同步转速的比值常为2，如如3000/1500或或1500/750。公比公比选选2的某次方根，如在转速数列中有某一转速的某次方根，如在转速数列中有某一转速n ,则每隔几级就会出现一个转速则每隔几级就会出现一个转速2n。标准公比的值采用标准公比的值采用标准公比的值采用标准公比的值采用十进位十进位。公比公比选选10的某次方根，就会使这个等比数列中每隔的某次方根，就会使这个等比数列中每隔几级后的数字，恰好是前面数字的几级后的数字，恰好是前面数字的10倍，使数列整齐倍，使数列整齐好记好记。 第二节第二节
18、运动参数运动参数机床主要参数的确定以上是标准公比值所遵循的三条原则。以上是标准公比值所遵循的三条原则。l同时满足同时满足三条三条原则的公比：原则的公比：1.06、1.12、1.26（计算用计算用1.25）l满足其中满足其中两条两条原则的公比原则的公比:1. 41 （计算用计算用1.4） 、1.58、2当采用标准公比后，转速数列可从表当采用标准公比后，转速数列可从表当采用标准公比后，转速数列可从表当采用标准公比后，转速数列可从表7 71 1中直接查出。中直接查出。中直接查出。中直接查出。第二节第二节 运动参数运动参数机床主要参数的确定以以1.06为公比的从为公比的从110000的数值的数值 机床
19、主要参数的确定例例 设计一台卧式车床，设计一台卧式车床，nmin=12.5rmin， nmax=2000rmin，=1.26。 查表查表71，首先找，首先找12.5，然后，每隔，然后，每隔3个数个数(1.26=1.064)取一个值，可得如下数列：取一个值，可得如下数列：12.5、16、20、25、31.5、40、50、63、80、100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1000、1250、1600、2000等等23级。级。 机床主要参数的确定变速范围变速范围R、公比、公比、转速级数、转速级数z的关系的关系机床主要参数的确定变速范围一定时，变速范围一定时，
20、公比值越小，转速级数公比值越小，转速级数Z越多，越多，传动系统结构越复杂，但相对速度损失、生产率传动系统结构越复杂，但相对速度损失、生产率损失也越小。损失也越小。反之，反之，公比增大，级数公比增大，级数Z越少，传动系统结构越简越少，传动系统结构越简单，但最大相对速度损失增大。单，但最大相对速度损失增大。 变速范围变速范围变速范围变速范围R、公比、公比、转速级数、转速级数z的关系的关系机床主要参数的确定4 4、公比的选用、公比的选用、公比的选用、公比的选用对于一般生产率要求较高的对于一般生产率要求较高的普通机床，普通机床，减少相对转减少相对转速损失是主要的，所以速损失是主要的，所以公比公比取得较
21、小，如取得较小，如1.26或或1.41等。等。 有些有些小型机床小型机床希望简化构造，希望简化构造，公比公比可取得大些，如可取得大些，如1.58、2等。等。 对于对于自动机床自动机床，减少相对转速损失率的要求更高，减少相对转速损失率的要求更高，常取常取=1.12或或1.26。 第二节第二节 运动参数运动参数机床主要参数的确定第二节第二节 运动参数运动参数二、进给运动参数二、进给运动参数二、进给运动参数二、进给运动参数数控机床和重型机床数控机床和重型机床的进给为的进给为无级调整；无级调整；普通机床普通机床多采用多采用分级调整。分级调整。为使相对损失为一定值，为使相对损失为一定值，进给量的数列也应
22、取进给量的数列也应取等比数列。等比数列。有的有的往复主运动机床，往复主运动机床，是是等差数列。等差数列。卧式车床卧式车床，进给箱的分级是根据螺纹标准而定，是，进给箱的分级是根据螺纹标准而定，是一个一个分段的等差数列。分段的等差数列。 机床主要参数的确定第三节第三节 动力参数动力参数动力参数包括动力参数包括电动机的功率电动机的功率，液压缸的牵引力液压缸的牵引力，液压马达、伺服电动机或步进电动机的液压马达、伺服电动机或步进电动机的额定转矩额定转矩等。等。动力参数可以通过动力参数可以通过调查、试验、计算调查、试验、计算的方法进行的方法进行确定。确定。机床主要参数的确定第三节第三节 动力参数动力参数一
23、、主运动功率的确定一、主运动功率的确定一、主运动功率的确定一、主运动功率的确定1、当、当主传动结构尚未确定主传动结构尚未确定，可用下式初步估算：，可用下式初步估算：P主主= P切切机机主运动为回转运动：主运动为回转运动：机机 =0.7-0.85 。 主运动为直线运动：主运动为直线运动：机机 =0.6-0.7。结构简单取大值，反之取小值。结构简单取大值，反之取小值。机床主要参数的确定第三节第三节 动力参数动力参数2、当、当主传动结构已确定主传动结构已确定，可用下式计算：，可用下式计算： 机床主运动的功率，包括切削功率、空转功率损机床主运动的功率，包括切削功率、空转功率损失、附加机械摩擦损失三部分
24、。失、附加机械摩擦损失三部分。 F：切削力的切向分力切削力的切向分力N V：切削速度切削速度m/min机床主要参数的确定lP切：切：进行切削加工时消耗切削功率进行切削加工时消耗切削功率 。与刀具材料、工件材料和所选用的切削用量的大小有与刀具材料、工件材料和所选用的切削用量的大小有关。关。lP空：空：机床机床主运动空转时（主运动空转时（P切切=0 ），消耗的功率损失。），消耗的功率损失。其主要影响因素是：各传动件在空转时摩擦损耗，搅其主要影响因素是：各传动件在空转时摩擦损耗，搅油，空气阻力以及因加工，装配误差而增加的摩擦等。油，空气阻力以及因加工，装配误差而增加的摩擦等。lP机：机：切削时传动机
25、件的机械摩擦损失功率切削时传动机件的机械摩擦损失功率 。与传动机件的机械效率有关。与传动机件的机械效率有关。切削功率越大，这部分切削功率越大，这部分损失也越大。损失也越大。l机机:主传动链总机械效率。主传动链总机械效率。表表7-2 第三节第三节 动力参数动力参数机床主要参数的确定中型机床的主传动空载功率可用下列经验公式计算中型机床的主传动空载功率可用下列经验公式计算 P空空= da-除主轴外所有传动轴的轴颈平均直径除主轴外所有传动轴的轴颈平均直径(mm) d主主-主轴前、后轴颈的平均直径主轴前、后轴颈的平均直径(mm) -当主轴转速为当主轴转速为n主主时，除主轴外所有传动轴时，除主轴外所有传动
26、轴 (包括不传递载荷仅做空转的轴包括不传递载荷仅做空转的轴)的转速之和。的转速之和。 n主主-主轴转速主轴转速,计算时为计算时为nmax k1-润滑油粘度影响的修正系数润滑油粘度影响的修正系数 N46：k1=1 N32：k1=0.9 k2-支承修正系数支承修正系数 二支承为二支承为8.5，三支承为，三支承为10 机床主要参数的确定第三节第三节 动力参数动力参数l可以近似地认为可以近似地认为主传动的空载功率与各动轴的主传动的空载功率与各动轴的转速之和成正比转速之和成正比，这就是空载功率试验的原理。，这就是空载功率试验的原理。l见表见表7-4 例例:CA6140 P空空=2.1-2.3kw P主主
27、=7.5kw机床主要参数的确定第三节第三节 动力参数动力参数二、进给运动功率的确定二、进给运动功率的确定二、进给运动功率的确定二、进给运动功率的确定在在进给运动与主运动共用一个电动机进给运动与主运动共用一个电动机的普通机床上，的普通机床上，如卧式车床和钻床，由于进给运动所消耗的功率与主如卧式车床和钻床，由于进给运动所消耗的功率与主运动相比是很小的，因此可以运动相比是很小的，因此可以忽略进给所需的功率。忽略进给所需的功率。在在进给运动与空行程运动共用一个电动机进给运动与空行程运动共用一个电动机的机床上，的机床上，如升降台铣床，也如升降台铣床，也不必单独考虑进给所需的功率，不必单独考虑进给所需的功
28、率，因因为使升降台快速上升所需的空行程运动功率比进给运为使升降台快速上升所需的空行程运动功率比进给运动的功率大得多。动的功率大得多。数控机床的进给运动是用单独的伺服电动机驱动的。数控机床的进给运动是用单独的伺服电动机驱动的。机床主要参数的确定第三节第三节 动力参数动力参数进给运动采用单独的普通电动机的机床，需要确定进给运动采用单独的普通电动机的机床，需要确定进给运动所需的功率。进给运动所需的功率。 方法：参考同类型机床和计算相结合方法：参考同类型机床和计算相结合。进给功率进给功率PS(kW) FQ进给牵引力（进给牵引力（N） VS进给速度进给速度 （m/min） s机械效率机械效率机床主要参数的确定
