機(jī)床主要參數(shù)的確定.ppt

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1、第七章 機(jī)床主要參數(shù)的確定,尺寸參數(shù) 運(yùn)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(jī)床加工性能的一些尺寸。 (機(jī)床所能加工或安裝的最大工件的尺寸) 包括機(jī)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(jī)床的主參數(shù)是代表機(jī)床規(guī)格大小的一種參數(shù)。 各類機(jī)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(zhuǎn)直徑/10； 齒輪加工機(jī)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(jī)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(jī)床加工范圍的重要參數(shù)之一。對機(jī)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(jī)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(jié)構(gòu)參數(shù) ) 普通車床常常還要確定在刀架上工件的最大回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)直徑210mm，在加工較長的軸、套類工件時(shí)，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(jī)床：按系列化設(shè)計(jì)的規(guī)定。 例：中型車床主參數(shù)為250、320、400、500、630、800、1000。 專用機(jī)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(jī)床的參數(shù)確定。,第二節(jié) 運(yùn)動參數(shù),是指機(jī)床

4、的執(zhí)行機(jī)構(gòu)(如主軸、刀架、工作臺等)的運(yùn)動速度 。 包括主運(yùn)動參數(shù)、進(jìn)給運(yùn)動參數(shù)。,第二節(jié) 運(yùn)動參數(shù),一、主運(yùn)動參數(shù) 主運(yùn)動是回轉(zhuǎn)運(yùn)動的機(jī)床，主運(yùn)動參數(shù)是主軸轉(zhuǎn)速。 例：工件的回轉(zhuǎn)運(yùn)動（車床）和刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動（銑床）。 轉(zhuǎn)速(r/min)與切削速度的關(guān)系是 式中：n轉(zhuǎn)速(rmin)； v切削速度(mmin)； d工件(或刀具)直徑(mm)。, 主運(yùn)動是直線運(yùn)動的機(jī)床，主運(yùn)動參數(shù)是每分鐘的往復(fù)次數(shù)（次/分）。 例：插床、刨床。,第二節(jié) 運(yùn)動參數(shù),1、最低nmin和最高nmax轉(zhuǎn)速的確定 確定的方法是實(shí)際調(diào)查和比較同類型機(jī)床，并考慮技術(shù)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(yùn)動參數(shù),第二節(jié) 運(yùn)動參數(shù),確定最低與最高轉(zhuǎn)速時(shí)應(yīng)注意： 調(diào)查和分析所設(shè)計(jì)的機(jī)床上可能進(jìn)行的工序，從中選擇要求最低、最高轉(zhuǎn)速的典型工序。 按照典型工序的vmax（或vmin)時(shí)常用的dmin (或dmax)值，計(jì)算主軸的最高轉(zhuǎn)速、最低轉(zhuǎn)速(極限轉(zhuǎn)速)。 考慮技術(shù)儲備，可將計(jì)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(qiáng)調(diào)簡單因而不能很好地滿足用戶的需要；片面強(qiáng)調(diào)“先進(jìn)”，擴(kuò)大機(jī)床的變速范圍，致使機(jī)床結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，造成浪費(fèi)）。,例,400mm中型普通車床 nmax和nmin的確定 nmax :用硬質(zhì)合金刀具半精車鋼件時(shí)，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(zhuǎn)/分，CA6140為1400轉(zhuǎn)/分） nmin :高速鋼刀具精車螺紋時(shí)，vmin取1.5m/min，加工絲桿最大值dmax為40mm。 （算出12轉(zhuǎn)/分，CA6140為10轉(zhuǎn)/分）,第二節(jié) 運(yùn)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(zhuǎn)直徑(即主參數(shù))，通常可取 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?？扇?dmax = Dmax ， dmin =(0.20.

7、25) dmax 。,第二節(jié) 運(yùn)動參數(shù),2、主軸轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速，如采用分級變速方式。 例：有一臺車床，主軸轉(zhuǎn)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(yùn)動參數(shù),主軸轉(zhuǎn)速采用等比數(shù)列的優(yōu)點(diǎn)： 使轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)速相對損失均勻。 若加工某一工件最有利的轉(zhuǎn)速為n。通常n處于某兩級轉(zhuǎn)速nj，nj+l之間 ，為了不降低刀具耐用度，以采用較低的轉(zhuǎn)速nj為宜。 相對轉(zhuǎn)速損失率 最大的相對轉(zhuǎn)速損失率 每個轉(zhuǎn)速使用機(jī)會相等，Amax

8、 為一定值。,第二節(jié) 運(yùn)動參數(shù),所以，目前通用機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列一般為等比數(shù)列，并且，當(dāng)進(jìn)給運(yùn)動無特殊要求時(shí)，進(jìn)給量也應(yīng)按這種方式排列。,任意兩級轉(zhuǎn)速的關(guān)系,簡化了主傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。,按等比數(shù)列排列的主軸轉(zhuǎn)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(dāng)變速組的各傳動比是等比數(shù)列時(shí)，各傳動比的積即主軸轉(zhuǎn)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(shí)現(xiàn)較多的變速級數(shù)，既使結(jié)構(gòu)簡單，又便于傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)。,第二節(jié) 運(yùn)動參數(shù),第二節(jié) 運(yùn)動參數(shù),3、標(biāo)準(zhǔn)公比和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列 機(jī)床轉(zhuǎn)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(zhuǎn)

9、速損失率不超過50，即 則2。 因此標(biāo)準(zhǔn)公比的值12,第二節(jié) 運(yùn)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(biāo)準(zhǔn)公比的值采用二進(jìn)位。 公比選2的某次方根，便于采用雙速電機(jī)驅(qū)動，簡化機(jī)床結(jié)構(gòu)。因雙速電機(jī)的兩個同步轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速數(shù)列中有某一轉(zhuǎn)速n ,則每隔幾級就會出現(xiàn)一個轉(zhuǎn)速2n。 標(biāo)準(zhǔn)公比的值采用十進(jìn)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(yùn)動參數(shù),以上是標(biāo)準(zhǔn)公比值所遵循的三條原則。 同時(shí)滿足三條原則的公比：1.06、1.12、1.26（計(jì)算用1.25） 滿足其中兩條原則的公比:1. 41 （計(jì)算用1.4） 、1.58、2 當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)公比后，轉(zhuǎn)速數(shù)列可從表71中直接查出。,第二節(jié) 運(yùn)動參數(shù),以1.06為公比的從110000的數(shù)值,例,設(shè)計(jì)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(zhuǎn)速級數(shù)z的關(guān)系,變速范圍一定時(shí)，公比值越小，轉(zhuǎn)速級數(shù)Z越多，傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)越復(fù)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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)速級數(shù)z的關(guān)系,4、公比的選用 對于一般生產(chǎn)率要求較高的普通機(jī)床，減少相對轉(zhuǎn)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(jī)床希望簡化構(gòu)造，公比可取得大些，如1.58、2等。 對于自動機(jī)床，減少相對轉(zhuǎn)速損失率的要求更高，常取=1.12或1.26。,第二節(jié) 運(yùn)動參

12、數(shù),第二節(jié) 運(yùn)動參數(shù),二、進(jìn)給運(yùn)動參數(shù) 數(shù)控機(jī)床和重型機(jī)床的進(jìn)給為無級調(diào)整； 普通機(jī)床多采用分級調(diào)整。為使相對損失為一定值，進(jìn)給量的數(shù)列也應(yīng)取等比數(shù)列。 有的往復(fù)主運(yùn)動機(jī)床，是等差數(shù)列。 臥式車床，進(jìn)給箱的分級是根據(jù)螺紋標(biāo)準(zhǔn)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(jī)的功率，液壓缸的牽引力，液壓馬達(dá)、伺服電動機(jī)或步進(jìn)電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩等。 動力參數(shù)可以通過調(diào)查、試驗(yàn)、計(jì)算的方法進(jìn)行確定。,第三節(jié) 動力參數(shù),一、主運(yùn)動功率的確定 1、當(dāng)主傳動結(jié)構(gòu)尚未確定，可用下式初步估算： P主= P切機(jī) 主運(yùn)動為回轉(zhuǎn)運(yùn)動：機(jī) =0.7-0.85 。 主運(yùn)動為直線運(yùn)動：機(jī) =0.6-0.7。

13、 結(jié)構(gòu)簡單取大值，反之取小值。,第三節(jié) 動力參數(shù),2、當(dāng)主傳動結(jié)構(gòu)已確定，可用下式計(jì)算： 機(jī)床主運(yùn)動的功率，包括切削功率、空轉(zhuǎn)功率損失、附加機(jī)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(jìn)行切削加工時(shí)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(guān)。 P空：機(jī)床主運(yùn)動空轉(zhuǎn)時(shí)（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(zhuǎn)時(shí)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(jī)：切削時(shí)傳動機(jī)件的機(jī)械摩擦損失功率 。 與傳動機(jī)件的機(jī)械效率有關(guān)。切削功率越大，這部分損失也越大。 機(jī):主傳動鏈總機(jī)械效率。表7-2,,第三節(jié)

14、 動力參數(shù),中型機(jī)床的主傳動空載功率可用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)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(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為n主時(shí)，除主軸外所有傳動軸 (包括不傳遞載荷僅做空轉(zhuǎn)的軸)的轉(zhuǎn)速之和。 n主-主軸轉(zhuǎn)速,計(jì)算時(shí)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(rèn)為主傳動的空載功率與各動軸的轉(zhuǎn)速之和成正比，這就是空載功率試驗(yàn)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(jìn)給運(yùn)動功率的確定 在進(jìn)給運(yùn)動與主運(yùn)動共用一個電動機(jī)的普通機(jī)床上，如臥式車床和鉆床，由于進(jìn)給運(yùn)動所消耗的功率與主運(yùn)動相比是很小的，因此可以忽略進(jìn)給所需的功率。 在進(jìn)給運(yùn)動與空行程運(yùn)動共用一個電動機(jī)的機(jī)床上，如升降臺銑床，也不必單獨(dú)考慮進(jìn)給所需的功率，因?yàn)槭股蹬_快速上升所需的空行程運(yùn)動功率比進(jìn)給運(yùn)動的功率大得多。 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動是用單獨(dú)的伺服電動機(jī)驅(qū)動的。,第三節(jié) 動力參數(shù),進(jìn)給運(yùn)動采用單獨(dú)的普通電動機(jī)的機(jī)床，需要確定進(jìn)給運(yùn)動所需的功率。 方法：參考同類型機(jī)床和計(jì)算相結(jié)合。 進(jìn)給功率PS(kW) FQ進(jìn)給牽引力（N） VS進(jìn)給速度 （m/min） s機(jī)械效率,