【重庆大学机械装备制造】机床主要技术参数确定

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1、2021-5-4 1 第 五 节 机 床 主 要 技 术 参数 的 确 定 o机 床 的 主 要 技 术 参 数4机 床 的 主 参 数4基 本 参 数o基 本 参 数4尺 寸 参 数4运 动 参 数4动 力 参 数 一 、 主 参 数 和 尺 寸 参 数o 主 参 数 是 最 为 重 要 ， 必 须 满 足 以 下 要 求 ：（ 1） 直 接 反 映 出 机 床 的 加 工 能 力 和 特 性 。（ 2） 能 决 定 其 他 基 本 参 数 值 的 大 小 。（ 3） 机 床 设 计 和 用 户 选 用 机 床 的 主 要 依 据 。 通 用 机 床 主 参 数o常 以 机 床 的 最 大

2、加 工 尺 寸 来 表 示o代 表 机 床 规 格 大 小 的 一 种 参 数o对 各 种 类 型 机 床 ， GB/T15375-94标准 统 一 规 定 了 主 参 数 的 内 容 。o有 的 机 床 用 其 它 物 理 量 表 示 ， 如 拉 床(额 定 拉 力 )。o专 用 机 床 的 主 参 数 ， 一 般 以 与 通 用 机床 相 对 应 的 主 参 数 表 示 。 第 二 主 参 数o为 了 更 完 整 地 表 示 机 床 的 工 作 能 力 和加 工 范 围 ， 在 主 参 数 后 面 标 出 另 一 参数 值 、 称 为 第 二 主 参 数 。o如 最 大 工 件 长 度 、

3、 最 大 跨 度 、 主 轴 数和 最 大 加 工 模 数 等 。 尺 寸 参 数o尺 寸 参 数 是 表 示 机 床 工 作 范 围 的 主 要 尺寸 和 工 、 夹 、 量 具 的 标 准 化 、 机 床 结 构有 关 的 主 要 尺 寸 。o与 工 件 主 要 有 关 的 参 数 ， 如 普 通 车 床 最大 加 工 长 度 、 刀 架 上 最 大 加 工 直 径 等 ；o与 工 、 夹 、 量 具 有 关 的 参 数 ， 如 普 通 车 床的 主 轴 锥 孔 ； o与 机 床 结 构 有 关 的 参 数 ， 如 床 身 宽 度等 。o这 些 参 数 与 主 参 数 有 一 定 的 关

4、系 定 的 。o主 参 数 和 第 二 主 参 数 是 尺 寸 参 数 的 一种 。 二 、 运 动 参 数o运 动 参 数 是 指 机 床 执 行 件 （ 如 主轴 、 工 作 台 、 刀 架 ） 运 动 的 速 度 。o主 轴 的 最 高 转 速 、 最 低 转 速 、 主轴 转 速 数 列 、 进 给 量 最 大 值 和 最 小值 、 进 给 量 数 列 等 。 （ 一 ） 主 运 动 参 数o主 运 动 为 回 转 运 动 的 机 床o主 运 动 参 数 是 主 轴 转 速 n（ r/min） ： n=1000v/ d o主 运 动 为 往 复 直 线 运 动 的 机 床 ，如 刨 床

5、 、 插 床 等o主 运 动 参 数 是 刀 具 或 工 件 的 每 分钟 往 复 次 数 （ 次 分 ） 。 o专 用 机 床 ， 用 来 完 成 特 定 工 序 ， 可 根据 特 定 工 序 实 际 使 用 的 切 削 速 度 和 工件 （ 或 刀 具 ） 的 直 径 确 定 主 轴 转 速 ，大 多 数 情 况 只 需 一 种 速 度 。o通 用 机 床 ， 为 适 应 各 种 不 同 加 工 情 况 ，主 轴 需 要 进 行 变 速 ， 必 须 确 定 主 轴 的变 速 范 围 ： 最 高 与 最 低 转 速 ， 无 级 或有 级 变 速 。 1 主 运 动 的 速 度 范 围o变 速

6、 范 围 Rn ： max min1000min d vn minmax1000max d vn minmaxnnR n Vmax 和 vmino切 削 速 度 与 刀 具 材 料 、 工 件 材 料 、 进给 量 和 切 削 深 度 有 关 。o选 择 vmax和 vmin， 是 根 据 机 床 上 几 种 典型 加 工 情 况 来 考 虑 的 。o例 如 ， 车 床 最 高 切 削 速 度 是 在 用 硬 质合 金 刀 具 半 精 车 钢 件 时 ， 作 为 选 择 vmax典 型 加 工 情 况 。o最 低 切 削 速 度 是 在 用 高 速 钢 刀 具 车 螺纹 时 ， 作 为 选 择

7、 v min的 典 型 加 工 情 况 。 dmax 和 dminodmax和 dmin不 是 指 机 床 上 可 能 加 工 的 最小 直 径 和 最 大 直 径odmin是 指 在 典 型 加 工 实 际 使 用 vmax时 经常 加 工 工 件 直 径 d值 的 较 小 值 。odmax是 指 在 典 型 加 工 实 际 使 用 vmin时 经常 加 工 工 件 直 径 d值 的 较 大 值 。 o 例 如 ， 400mm的 中 型 普 通 车 床o用 硬 质 合 金 车 刀 半 精 车 钢 料 时o合 理 的 最 高 切 削 速 度 vmax取 200m min，加 工 轴 类 工 件

8、 最 小 直 径 dmin取 50mm（ 考虑 工 件 变 形 ） 。o精 加 工 丝 杆 螺 纹 的 合 理 切 削 速 度 ， 一般 取 vmin=1.5m min， 加 工 丝 杆 最 大 直径 dmax取 40mm。 o普 通 车 床 ， 用 D表 示 最 大 回 转 直 径 dmax=0.5 0.6D， dmin=0.2 0.25dmaxo摇 臂 钻 床 ， 用 D表 示 最 大 钻 孔 直 径 dmax =D， dmin =0.2 0.25dmax。dmax和 dmin推 荐 值 2 有 级 变 速 的 转 速 数 列o 普 通 机 床 广 泛 采 用 有 级 变 速 ， 主传 动

9、 的 转 速 数 列 或 进 给 量 数 列 ， 多数 采 用 等 比 数 列 。o设 某 变 速 箱 共 有 Z级 转 速 ， 分 别 为 ： n1, n2, n3, nj, nj+1, , nz 转 速 损 失o设 加 工 某 一 工 件 所 需 的 最 有 利 切 削 速度 为 V， 相 应 的 转 速 为 n， 相 对 转 速 损失 可 表 示 为 ： o最 大 的 相 对 转 速 损 失 是 当 所 需 的 最 有利 的 转 速 n 趋 近 于 nj+1时 ， 即 nnnA j 111max 1lim j jj jjj nnn nnnnnA o相 对 转 速 的 损 失 反 映 生

10、产 率 损 失 。o对 于 通 用 机 床 ， 认 为 每 个 转 速 的 使 用机 会 均 等 ， 同 时 ， 应 使 任 意 相 邻 两 转速 间 最 大 相 对 转 速 损 失 相 等 ， 即 常 数 1max 1 jnnA j 1 1 常 数jnnj 各 级 转 速o 即 机 床 的 转 速 是 按 等 比 数 列 （ 几 何 级数 ） 分 级 。 其 公 比 为 ， 各 级 转 速 ：o n1=nmin o n2=n1 o n3=n2 =n1 2o o nz=nz-1 =n1 z-1 =nmax 、 Rn、 Z之 间 的 关 系 11 11max minmax %100 1%1001

11、1 zzn nnnnRA o三 个 参 数 的 任 意 两 个 为 已 知 时 ， 可 算出 另 一 个o算 出 的 ， 应 圆 整 为 标 准 值o算 出 的 Z， 应 圆 整 为 整 数o按 圆 整 后 的 或 Z修 改 Rn， 即 nmin或mmax 车 床 ： 保 证 n1， 车 螺 纹 铣 床 ： 保 证 nzo常 用 的 Z： 3， 4， 6， 8， 9， 12， 16，18， 24 采 用 等 比 数 列 的 优 点 lglg1 nRZ o对 于 某 一 个 公 比 ， 任 意 两 个 相 邻 转速 之 间 的 最 大 相 对 速 度 损 失 Amax为 一 个常 数 ， 转 速

12、 分 布 的 疏 密 程 度 均 匀 合 理 。o这 种 转 速 数 列 可 由 几 个 变 速 组 的 不 同传 动 比 搭 配 相 乘 得 到 ， 能 用 较 少 的 齿轮 实 现 较 多 级 的 转 速 ， 使 传 动 系 统 得到 简 化 。 nmz 32 （ 二 ） 进 给 运 动 参 数o机 床 的 进 给 运 动 大 多 数 是 直 线 运 动 ，进 给 量 用 工 件 或 刀 具 每 转 位 移 表 示 ，即 mm r， 如 车 床 、 钻 床 ， 也 可 以 用 每一 往 复 行 程 的 位 移 表 示 ， 如 刨 床 、 插床 等 。o机 床 进 给 量 的 变 换 可 以

13、 采 用 无 级 变 速和 有 级 变 速 方 法 。 o采 用 有 级 变 速 方 式 时 进 给 量 一 般 为 等比 数 列o螺 纹 加 工 机 床 和 普 通 车 床 的 进 给 量 按照 加 工 标 准 螺 纹 导 程 数 列 来 选 取 ， 进 给量 数 列 为 分 段 等 差 数 列 。o刨 床 和 插 床 采 用 棘 轮 机 构 实 现 进 给 运动 ， 进 给 量 大 小 靠 每 次 拨 动 一 齿 、 二 齿或 几 个 齿 来 改 变 ， 进 给 量 也 是 等 差 数 列 。而 用 交 换 齿 轮 改 变 进 给 量 大 小 的 自 动 车床 ， 其 进 给 量 就 不

14、一 定 按 一 定 规 则 。 （ 三 ） 标 准 公 比 和 标 准 数 列o规 定 标 准 公 比 1， 并 且 规 定 相 对 速度 损 失 的 最 大 值 Amax不 大 于 50 ， 则 相应 不 大 于 2， 所 以 1 2。o为 了 简 化 机 床 设 计 和 使 用 ， 规 定 了 几个 标 准 值 ， 这 些 数 值 是 选 取 2或 10的 某次 方 根 ， 1.06、 1.12、 1.26、 1.41、1.58、 1.78、 2。 ratio 4010 2010 1010 5 10 4 10 620 10 1 10E2 2E 2 6 23 2 3 22/3 2 56 2

15、表 1- 4标 准 公 比 1.06 1.12 1.26 A=1-1/ 5 7% 11% 21% 1.41 1.58 1.78 2 2 29% 37% 44% 50% 320 10 标 准 公 比 特 性o1） 公 比 是 2的 某 次 方 根 ， 其 数 列 每 隔若 干 项 增 加 或 缩 小 2倍 ， 如 = ， 数列 为 10、 12.5、 16、 20、 25、 32、40、， 每 隔 三 项 增 大 2倍 。o便 于 采 用 双 速 电 动 机 ， 因 为 双 速 电 动机 的 两 个 同 步 转 速 比 值 是 2， 例 如 3000 1500或 1500 750等 ， 同 时

16、也 便 于 记忆 和 写 出 等 比 数 列 。 3 2 o2） 公 比 是 10的 某 次 方 根 ， 其 数 列 每 隔若 干 项 增 大 或 缩 小 10倍 。o这 特 性 符 合 常 用 十 进 制 习 惯 ， 如= ， 数 列 为 10、 16、 25、 40、 63、100、 160、 250、 400、 630、， 每 隔五 项 增 大 10倍 ， 使 数 列 整 齐 好 记 。 5 10 转 速 数 列o当 选 定 标 准 公 比 了 之 后 ， 从 表 3-3可 查出 转 速 数 列 。o举 例o表 1- 5适 用 于 转 速 、 双 行 程 数 和 进 给数 列 ， 而 且

17、 可 以 用 于 机 床 尺 寸 和 功 率参 数 等 数 列 。 七 个 公 比 值 之 间 的 关 系o 1.06o 1.12=1.062o 1.26=1.122=1.064o 1.41=1.123=1.066o 1.58=1.262=1.124=1.068o 1.78= 1.125=1.0610o 2=1.412=1.263=1.126=1.0612 公 比 的 选 取 一 般 原 则o 从 使 用 性 能 考 虑 ， 选 取 公 比 最 好 小一 些 ， 但 小 ， 级 数 增 多 ， 结 构 复 杂 。o大 批 大 量 生 产 的 自 动 化 与 半 自 动 化 机床 ， 要 求 较

18、 高 的 生 产 率 ， 相 对 转 速 损失 要 小 ， 因 此 ， 要 小 些 ， 选 取 1.12或 1.26。 o大 型 机 床 加 工 大 尺 寸 工 件 ， 机 动 时 间长 ， 选 择 合 理 的 切 削 速 度 对 提 高 生 产率 作 用 较 大 ， 应 小 些 ， 取 1.12、 1.26。o中 型 通 用 机 床 ， 万 能 性 较 大 ， 要 求 转速 级 数 多 ， 但 结 构 又 不 能 过 于 复 杂 ，公 比 常 选 取 1.26或 1.41。o小 型 机 床 切 削 加 工 时 间 常 比 辅 助 时 间少 ， 结 构 要 求 简 单 ， 机 动 时 间 短

19、， 变速 级 数 不 多 ， 公 比 常 取 1.58或 1.78 三 、 动 力 参 数o动 力 参 数 指 主 运 动 、 进 给 运 动 和 辅 助运 动 的 动 力 消 耗 ， 它 主 要 由 机 床 的 切削 载 荷 和 驱 动 的 工 件 重 量 等 决 定 。o功 率 选 择 要 满 足 机 床 生 产 率 的 要 求 ，又 要 考 虑 节 约 。o注 意 ： 通 常 电 动 机 在 70 的 额 定 功 率时 运 行 ， 效 率 较 高 ， 节 能 效 果 好 。o通 用 机 床 ， 常 用 类 比 、 测 试 和 近 似 计算 几 种 方 法 互 相 校 核 来 确 定 功

20、率 。 （ 一 ） 主 传 动 功 率 确 定o1 近 似 计 算 法 P主 = P切 / 总 P主 = P切 / 机 +P空 o2 调 查 统 计 类 比 法 (二 ） 进 给 传 动 功 率 的 确 定o 进 给 传 动 的 功 率 可 以 用 计 算 法 、 统 计分 析 法 和 实 测 法 。 精 略 计 算 时 ， 可 用系 数 乘 以 主 传 动 功 率 P主 ， 例 如 ， 普 通车 床 的 进 给 功 率 Ps是 （ 0.03 0.04） P主 ； 因 此 ， 对 进 给 运 动 和 主 运 动 共 用 一个 电 机 的 通 用 机 床 ， 可 以 忽 略 不 计 。 o进 给

21、 运 动 功 率 的 计 算 公 式 如 下 ： Ps FQ vs/60000 s （ 1一 13）式 中 Ps进 给 运 动 功 率 ， 单 位 为 kw； FQ进 给 抗 力 ， 单 位 为 N： vs 进 给 速 度 ， 单 位 为 m min； s进 给 运 动 系 统 总 机 械 效 率 ， 其值 为 0.15 0.2。 （ 三 ） 快 速 移 动 功 率 的 确 定o快 速 移 动 工 作 台 、 刀 架 等 执 行 件 是 为了 缩 短 辅 助 时 间 和 减 轻 工 人 的 劳 动 强度o快 速 移 动 可 用 机 械 和 液 压 方 式 。o快 速 移 动 所 消 耗 的 功 率 ， 一 般 是 对 现有 同 类 型 机 床 调 查 或 实 测 来 确 定 。 o快 速 运 动 电 动 机 功 率 还 可 借 助 计 算 法来 确 定 ， 快 速 运 动 在 电 动 机 启 动 时 的功 率 最 大 ， 此 时 必 须 同 时 克 服 惯 性 力和 摩 擦 力 ， 启 动 时 电 动 机 功 率 为 ： P快= P 惯 十 P摩