【重慶大學機械裝備制造】機床主要技術參數(shù)確定

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1、2021-5-4 1 第 五 節(jié) 機 床 主 要 技 術 參數(shù) 的 確 定 o機 床 的 主 要 技 術 參 數(shù)4機 床 的 主 參 數(shù)4基 本 參 數(shù)o基 本 參 數(shù)4尺 寸 參 數(shù)4運 動 參 數(shù)4動 力 參 數(shù) 一 、 主 參 數(shù) 和 尺 寸 參 數(shù)o 主 參 數(shù) 是 最 為 重 要 ， 必 須 滿 足 以 下 要 求 ：（ 1） 直 接 反 映 出 機 床 的 加 工 能 力 和 特 性 。（ 2） 能 決 定 其 他 基 本 參 數(shù) 值 的 大 小 。（ 3） 機 床 設 計 和 用 戶 選 用 機 床 的 主 要 依 據(jù) 。 通 用 機 床 主 參 數(shù)o常 以 機 床 的 最 大

2、加 工 尺 寸 來 表 示o代 表 機 床 規(guī) 格 大 小 的 一 種 參 數(shù)o對 各 種 類 型 機 床 ， GB/T15375-94標準 統(tǒng) 一 規(guī) 定 了 主 參 數(shù) 的 內 容 。o有 的 機 床 用 其 它 物 理 量 表 示 ， 如 拉 床(額 定 拉 力 )。o專 用 機 床 的 主 參 數(shù) ， 一 般 以 與 通 用 機床 相 對 應 的 主 參 數(shù) 表 示 。 第 二 主 參 數(shù)o為 了 更 完 整 地 表 示 機 床 的 工 作 能 力 和加 工 范 圍 ， 在 主 參 數(shù) 后 面 標 出 另 一 參數(shù) 值 、 稱 為 第 二 主 參 數(shù) 。o如 最 大 工 件 長 度 、

3、 最 大 跨 度 、 主 軸 數(shù)和 最 大 加 工 模 數(shù) 等 。 尺 寸 參 數(shù)o尺 寸 參 數(shù) 是 表 示 機 床 工 作 范 圍 的 主 要 尺寸 和 工 、 夾 、 量 具 的 標 準 化 、 機 床 結 構有 關 的 主 要 尺 寸 。o與 工 件 主 要 有 關 的 參 數(shù) ， 如 普 通 車 床 最大 加 工 長 度 、 刀 架 上 最 大 加 工 直 徑 等 ；o與 工 、 夾 、 量 具 有 關 的 參 數(shù) ， 如 普 通 車 床的 主 軸 錐 孔 ； o與 機 床 結 構 有 關 的 參 數(shù) ， 如 床 身 寬 度等 。o這 些 參 數(shù) 與 主 參 數(shù) 有 一 定 的 關

4、系 定 的 。o主 參 數(shù) 和 第 二 主 參 數(shù) 是 尺 寸 參 數(shù) 的 一種 。 二 、 運 動 參 數(shù)o運 動 參 數(shù) 是 指 機 床 執(zhí) 行 件 （ 如 主軸 、 工 作 臺 、 刀 架 ） 運 動 的 速 度 。o主 軸 的 最 高 轉 速 、 最 低 轉 速 、 主軸 轉 速 數(shù) 列 、 進 給 量 最 大 值 和 最 小值 、 進 給 量 數(shù) 列 等 。 （ 一 ） 主 運 動 參 數(shù)o主 運 動 為 回 轉 運 動 的 機 床o主 運 動 參 數(shù) 是 主 軸 轉 速 n（ r/min） ： n=1000v/ d o主 運 動 為 往 復 直 線 運 動 的 機 床 ，如 刨 床

5、 、 插 床 等o主 運 動 參 數(shù) 是 刀 具 或 工 件 的 每 分鐘 往 復 次 數(shù) （ 次 分 ） 。 o專 用 機 床 ， 用 來 完 成 特 定 工 序 ， 可 根據(jù) 特 定 工 序 實 際 使 用 的 切 削 速 度 和 工件 （ 或 刀 具 ） 的 直 徑 確 定 主 軸 轉 速 ，大 多 數(shù) 情 況 只 需 一 種 速 度 。o通 用 機 床 ， 為 適 應 各 種 不 同 加 工 情 況 ，主 軸 需 要 進 行 變 速 ， 必 須 確 定 主 軸 的變 速 范 圍 ： 最 高 與 最 低 轉 速 ， 無 級 或有 級 變 速 。 1 主 運 動 的 速 度 范 圍o變 速

6、 范 圍 Rn ： max min1000min d vn minmax1000max d vn minmaxnnR n Vmax 和 vmino切 削 速 度 與 刀 具 材 料 、 工 件 材 料 、 進給 量 和 切 削 深 度 有 關 。o選 擇 vmax和 vmin， 是 根 據(jù) 機 床 上 幾 種 典型 加 工 情 況 來 考 慮 的 。o例 如 ， 車 床 最 高 切 削 速 度 是 在 用 硬 質合 金 刀 具 半 精 車 鋼 件 時 ， 作 為 選 擇 vmax典 型 加 工 情 況 。o最 低 切 削 速 度 是 在 用 高 速 鋼 刀 具 車 螺紋 時 ， 作 為 選 擇

7、 v min的 典 型 加 工 情 況 。 dmax 和 dminodmax和 dmin不 是 指 機 床 上 可 能 加 工 的 最小 直 徑 和 最 大 直 徑odmin是 指 在 典 型 加 工 實 際 使 用 vmax時 經(jīng)常 加 工 工 件 直 徑 d值 的 較 小 值 。odmax是 指 在 典 型 加 工 實 際 使 用 vmin時 經(jīng)常 加 工 工 件 直 徑 d值 的 較 大 值 。 o 例 如 ， 400mm的 中 型 普 通 車 床o用 硬 質 合 金 車 刀 半 精 車 鋼 料 時o合 理 的 最 高 切 削 速 度 vmax取 200m min，加 工 軸 類 工 件

8、 最 小 直 徑 dmin取 50mm（ 考慮 工 件 變 形 ） 。o精 加 工 絲 桿 螺 紋 的 合 理 切 削 速 度 ， 一般 取 vmin=1.5m min， 加 工 絲 桿 最 大 直徑 dmax取 40mm。 o普 通 車 床 ， 用 D表 示 最 大 回 轉 直 徑 dmax=0.5 0.6D， dmin=0.2 0.25dmaxo搖 臂 鉆 床 ， 用 D表 示 最 大 鉆 孔 直 徑 dmax =D， dmin =0.2 0.25dmax。dmax和 dmin推 薦 值 2 有 級 變 速 的 轉 速 數(shù) 列o 普 通 機 床 廣 泛 采 用 有 級 變 速 ， 主傳 動

9、 的 轉 速 數(shù) 列 或 進 給 量 數(shù) 列 ， 多數(shù) 采 用 等 比 數(shù) 列 。o設 某 變 速 箱 共 有 Z級 轉 速 ， 分 別 為 ： n1, n2, n3, nj, nj+1, , nz 轉 速 損 失o設 加 工 某 一 工 件 所 需 的 最 有 利 切 削 速度 為 V， 相 應 的 轉 速 為 n， 相 對 轉 速 損失 可 表 示 為 ： o最 大 的 相 對 轉 速 損 失 是 當 所 需 的 最 有利 的 轉 速 n 趨 近 于 nj+1時 ， 即 nnnA j 111max 1lim j jj jjj nnn nnnnnA o相 對 轉 速 的 損 失 反 映 生

10、產(chǎn) 率 損 失 。o對 于 通 用 機 床 ， 認 為 每 個 轉 速 的 使 用機 會 均 等 ， 同 時 ， 應 使 任 意 相 鄰 兩 轉速 間 最 大 相 對 轉 速 損 失 相 等 ， 即 常 數(shù) 1max 1 jnnA j 1 1 常 數(shù)jnnj 各 級 轉 速o 即 機 床 的 轉 速 是 按 等 比 數(shù) 列 （ 幾 何 級數(shù) ） 分 級 。 其 公 比 為 ， 各 級 轉 速 ：o n1=nmin o n2=n1 o n3=n2 =n1 2o o nz=nz-1 =n1 z-1 =nmax 、 Rn、 Z之 間 的 關 系 11 11max minmax %100 1%1001

11、1 zzn nnnnRA o三 個 參 數(shù) 的 任 意 兩 個 為 已 知 時 ， 可 算出 另 一 個o算 出 的 ， 應 圓 整 為 標 準 值o算 出 的 Z， 應 圓 整 為 整 數(shù)o按 圓 整 后 的 或 Z修 改 Rn， 即 nmin或mmax 車 床 ： 保 證 n1， 車 螺 紋 銑 床 ： 保 證 nzo常 用 的 Z： 3， 4， 6， 8， 9， 12， 16，18， 24 采 用 等 比 數(shù) 列 的 優(yōu) 點 lglg1 nRZ o對 于 某 一 個 公 比 ， 任 意 兩 個 相 鄰 轉速 之 間 的 最 大 相 對 速 度 損 失 Amax為 一 個常 數(shù) ， 轉 速

12、 分 布 的 疏 密 程 度 均 勻 合 理 。o這 種 轉 速 數(shù) 列 可 由 幾 個 變 速 組 的 不 同傳 動 比 搭 配 相 乘 得 到 ， 能 用 較 少 的 齒輪 實 現(xiàn) 較 多 級 的 轉 速 ， 使 傳 動 系 統(tǒng) 得到 簡 化 。 nmz 32 （ 二 ） 進 給 運 動 參 數(shù)o機 床 的 進 給 運 動 大 多 數(shù) 是 直 線 運 動 ，進 給 量 用 工 件 或 刀 具 每 轉 位 移 表 示 ，即 mm r， 如 車 床 、 鉆 床 ， 也 可 以 用 每一 往 復 行 程 的 位 移 表 示 ， 如 刨 床 、 插床 等 。o機 床 進 給 量 的 變 換 可 以

13、 采 用 無 級 變 速和 有 級 變 速 方 法 。 o采 用 有 級 變 速 方 式 時 進 給 量 一 般 為 等比 數(shù) 列o螺 紋 加 工 機 床 和 普 通 車 床 的 進 給 量 按照 加 工 標 準 螺 紋 導 程 數(shù) 列 來 選 取 ， 進 給量 數(shù) 列 為 分 段 等 差 數(shù) 列 。o刨 床 和 插 床 采 用 棘 輪 機 構 實 現(xiàn) 進 給 運動 ， 進 給 量 大 小 靠 每 次 撥 動 一 齒 、 二 齒或 幾 個 齒 來 改 變 ， 進 給 量 也 是 等 差 數(shù) 列 。而 用 交 換 齒 輪 改 變 進 給 量 大 小 的 自 動 車床 ， 其 進 給 量 就 不

14、一 定 按 一 定 規(guī) 則 。 （ 三 ） 標 準 公 比 和 標 準 數(shù) 列o規(guī) 定 標 準 公 比 1， 并 且 規(guī) 定 相 對 速度 損 失 的 最 大 值 Amax不 大 于 50 ， 則 相應 不 大 于 2， 所 以 1 2。o為 了 簡 化 機 床 設 計 和 使 用 ， 規(guī) 定 了 幾個 標 準 值 ， 這 些 數(shù) 值 是 選 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標 準 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 標 準 公 比 特 性o1） 公 比 是 2的 某 次 方 根 ， 其 數(shù) 列 每 隔若 干 項 增 加 或 縮 小 2倍 ， 如 = ， 數(shù)列 為 10、 12.5、 16、 20、 25、 32、40、， 每 隔 三 項 增 大 2倍 。o便 于 采 用 雙 速 電 動 機 ， 因 為 雙 速 電 動機 的 兩 個 同 步 轉 速 比 值 是 2， 例 如 3000 1500或 1500 750等 ， 同 時

16、也 便 于 記憶 和 寫 出 等 比 數(shù) 列 。 3 2 o2） 公 比 是 10的 某 次 方 根 ， 其 數(shù) 列 每 隔若 干 項 增 大 或 縮 小 10倍 。o這 特 性 符 合 常 用 十 進 制 習 慣 ， 如= ， 數(shù) 列 為 10、 16、 25、 40、 63、100、 160、 250、 400、 630、， 每 隔五 項 增 大 10倍 ， 使 數(shù) 列 整 齊 好 記 。 5 10 轉 速 數(shù) 列o當 選 定 標 準 公 比 了 之 后 ， 從 表 3-3可 查出 轉 速 數(shù) 列 。o舉 例o表 1- 5適 用 于 轉 速 、 雙 行 程 數(shù) 和 進 給數(shù) 列 ， 而 且

17、 可 以 用 于 機 床 尺 寸 和 功 率參 數(shù) 等 數(shù) 列 。 七 個 公 比 值 之 間 的 關 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 選 取 一 般 原 則o 從 使 用 性 能 考 慮 ， 選 取 公 比 最 好 小一 些 ， 但 小 ， 級 數(shù) 增 多 ， 結 構 復 雜 。o大 批 大 量 生 產(chǎn) 的 自 動 化 與 半 自 動 化 機床 ， 要 求 較

18、 高 的 生 產(chǎn) 率 ， 相 對 轉 速 損失 要 小 ， 因 此 ， 要 小 些 ， 選 取 1.12或 1.26。 o大 型 機 床 加 工 大 尺 寸 工 件 ， 機 動 時 間長 ， 選 擇 合 理 的 切 削 速 度 對 提 高 生 產(chǎn)率 作 用 較 大 ， 應 小 些 ， 取 1.12、 1.26。o中 型 通 用 機 床 ， 萬 能 性 較 大 ， 要 求 轉速 級 數(shù) 多 ， 但 結 構 又 不 能 過 于 復 雜 ，公 比 常 選 取 1.26或 1.41。o小 型 機 床 切 削 加 工 時 間 常 比 輔 助 時 間少 ， 結 構 要 求 簡 單 ， 機 動 時 間 短

19、， 變速 級 數(shù) 不 多 ， 公 比 常 取 1.58或 1.78 三 、 動 力 參 數(shù)o動 力 參 數(shù) 指 主 運 動 、 進 給 運 動 和 輔 助運 動 的 動 力 消 耗 ， 它 主 要 由 機 床 的 切削 載 荷 和 驅 動 的 工 件 重 量 等 決 定 。o功 率 選 擇 要 滿 足 機 床 生 產(chǎn) 率 的 要 求 ，又 要 考 慮 節(jié) 約 。o注 意 ： 通 常 電 動 機 在 70 的 額 定 功 率時 運 行 ， 效 率 較 高 ， 節(jié) 能 效 果 好 。o通 用 機 床 ， 常 用 類 比 、 測 試 和 近 似 計算 幾 種 方 法 互 相 校 核 來 確 定 功

20、率 。 （ 一 ） 主 傳 動 功 率 確 定o1 近 似 計 算 法 P主 = P切 / 總 P主 = P切 / 機 +P空 o2 調 查 統(tǒng) 計 類 比 法 (二 ） 進 給 傳 動 功 率 的 確 定o 進 給 傳 動 的 功 率 可 以 用 計 算 法 、 統(tǒng) 計分 析 法 和 實 測 法 。 精 略 計 算 時 ， 可 用系 數(shù) 乘 以 主 傳 動 功 率 P主 ， 例 如 ， 普 通車 床 的 進 給 功 率 Ps是 （ 0.03 0.04） P主 ； 因 此 ， 對 進 給 運 動 和 主 運 動 共 用 一個 電 機 的 通 用 機 床 ， 可 以 忽 略 不 計 。 o進 給

21、 運 動 功 率 的 計 算 公 式 如 下 ： Ps FQ vs/60000 s （ 1一 13）式 中 Ps進 給 運 動 功 率 ， 單 位 為 kw； FQ進 給 抗 力 ， 單 位 為 N： vs 進 給 速 度 ， 單 位 為 m min； s進 給 運 動 系 統(tǒng) 總 機 械 效 率 ， 其值 為 0.15 0.2。 （ 三 ） 快 速 移 動 功 率 的 確 定o快 速 移 動 工 作 臺 、 刀 架 等 執(zhí) 行 件 是 為了 縮 短 輔 助 時 間 和 減 輕 工 人 的 勞 動 強度o快 速 移 動 可 用 機 械 和 液 壓 方 式 。o快 速 移 動 所 消 耗 的 功 率 ， 一 般 是 對 現(xiàn)有 同 類 型 機 床 調 查 或 實 測 來 確 定 。 o快 速 運 動 電 動 機 功 率 還 可 借 助 計 算 法來 確 定 ， 快 速 運 動 在 電 動 機 啟 動 時 的功 率 最 大 ， 此 時 必 須 同 時 克 服 慣 性 力和 摩 擦 力 ， 啟 動 時 電 動 機 功 率 為 ： P快= P 慣 十 P摩