机床主要参数的确定.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第七章 机床主要参数的确定,第一节 尺寸参数,尺寸参数：,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,),包括机床的,主参数,、,第二主参数,和,其他一些尺寸参数,。,1,、主参数,机床的主参数是,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。,在型号中反映出来。,例,卧式车床,是床身上工件的最大回转直径,/10,；,齿轮加工机床,是最大工件直径,/10,；,外圆磨床,是最大磨削直径,/10,；,无心磨床,是最大磨削直径；,升降台铣床、矩台平面磨床,是工作台面宽度,/10,；,龙门刨床、龙门铣床,是工作台工作面宽度,/100,；,卧式铣镗床,是主轴直径,/10,；,立式钻床、摇臂钻床,是最大钻孔直径；,牛头刨床、插床,是最大刨削和插削长度,/10,。,(,以上单位均为,mm,，,),也有的机床不用尺寸作为主参数，如,拉床,的主参数是额定拉力。单位,KN/10,。,第一节 尺寸参数,2,、第二主参数,第二主参数是,直接反映机床加工范围的重要参数之一。,对机床的轮廓尺寸、重量等影响很大。,一般指,主轴数、最大跨距、工作台工作面长度、最大加工工件长度、最大模数,等。,卧式车床,的第二主参数是最大工件长度,；,铣床、龙门刨床,是工作台工作面长度；,摇臂钻床,是最大跨距；,滚齿机,是最大模数。,第一节 尺寸参数,3,、其他一些尺寸参数,(,结构参数,),普通车床,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；,例,CA6140,型卧式车床的,主参数,为床身上最大工件回转直径,400mm,，,第二主参数是最大工件长度,。,但,刀架上最大工件回转直径,210mm,，在加工较长的轴、套类工件时，由于受到中滑板的限制，这也是一个,重要的参数,。,第一节 尺寸参数,摇臂钻床,还要确定,主轴下端面到底座间,的距离,H,(,最大,最小,),，,主轴的最大伸出量,h,等。,第一节 尺寸参数,确定,尺寸参数,的方法有三种：,通用机床：,按系列化设计的规定。,例：中型车床主参数为,250,、,320,、,400,、,500,、,630,、,800,、,1000,。,专用机床：,根据被加工零件的尺寸来决定。,类比法：,参照现有同类机床的参数确定。,第二节 运动参数,是指机床的执行机构,(,如主轴、刀架、工作台等,),的运动速度,。,包括主运动参数、进给运动参数。,第二节 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。,例：工件的回转运动（车床）和刀具的旋转运动（铣床）。,转速,(r/min),与切削速度的关系是,式中：,n,转速,(r,min),；,v,切削速度,(m,min),；,d,工件,(,或刀具,),直径,(mm),。,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,/,分）,。,例：插床、刨床。,第二节 运动参数,1,、最低,n,min,和最高,n,max,转速的确定,确定的方法是实际调查和比较同类型机床，并考虑技术储备再通过分析研究加以确定。,n,max,和,n,min,的比值是变速范围,R,：,第二节 运动参数,第二节 运动参数,确定最低与最高转速时应注意：,调查和分析所设计的机床上可能进行的工序，从中,选择要求最低、最高转速的典型工序。,按照典型工序的,v,max,（或,v,min,),时常用的,d,min,(,或,d,max,),值，,计算主轴的最高转速、最低转速,(,极限转速,),。,考虑技术储备，可将计算的最大值提高,20%-25%,。,要防止两种偏向,（,只考虑到制造方便，片面强调简单因而不能很好地满足用户的需要；片面强调,“,先进,”,，扩大机床的变速范围，致使机床结构过于复杂，造成浪费,）,。,例,400mm,中型普通车床,n,max,和,n,min,的确定,n,max,:,用硬质合金刀具半精车钢件时，合理的切削速度,v,max,取,200m/min,，加工轴最小值,d,min,为,50mm,。,（算出,1274,转,/,分，,CA6140,为,1400,转,/,分）,n,min,:,高速钢刀具精车螺纹时，,v,min,取,1.5m/min,，加工丝杆最大值,d,max,为,40mm,。,（算出,12,转,/,分，,CA6140,为,10,转,/,分）,第二节 运动参数,d,min,、,d,max,的推荐值,对于,卧式车床,，如用,D,max,表示床身上的最大回转直径,(,即主参数,),，通常可取,最大加工直径,d,max,=(0.5,0.6)D,max,，,最小加工直径,d,min,=(0.2,0.25)d,max,；,对于,摇臂钻床,，如用,D,max,表示最大钻孔直径,(,即主参数,),，通常可取,d,max,=D,max,，,d,min,=(0.2,0.25)d,max,。,第二节 运动参数,2,、主轴转速的合理排列方式,为了满足各种不同工艺的要求，主轴必须有若干不同的转速，如采用,分级变速,方式。,例：有一台车床，主轴转速,(r,min),共,12,级，分别为,31.5,、,45,、,63,、,90,、,180,、,250,、,355,、,500,、,710,、,1000,、,1400,。,呈等比数列，公比为,=1.41,第二节 运动参数,主轴转速,采用,等比数列的优点：,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,n,。通常,n,处于某两级转速,n,j,，,n,j+l,之间，为了不降低刀具耐用度，以采用较低的转速,n,j,为宜。,相对转速损失率,最大的相对转速损失率,每个转速使用机会相等，,A,max,为一定值。,第二节 运动参数,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，进给量也应按这种方式排列。,任意两级转速的关系,简化了主传动系统的设计。,按等比数列排列的主轴转速，一般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等比数列时，各传动比的积即主轴转速也是等比数列。,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，既使结构简单，又便于传动系统设计。,第二节 运动参数,第二节 运动参数,3,、标准公比和标准数列,机床转速是从小到大递增的，因此,1,。,公比,增大，最大相对速度损失,A,max,增大。为使最大相对转速损失率不超过,50,，即,则,2,。,因此,标准公比的值,1,2,第二节 运动参数,1.06,2,=,1.12,，,1.06,4,=,1.26,，,1.06,6,=,1.41,，,1.06,8,=,1.58,，,1.06,12,=,2,。,这些数值是,2,或,10,的某次方根。,标准公比的值采用,二进位。,公比,选,2,的某次方根，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,2,，如,3000/1500,或,1500/750,。,公比,选,2,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,2n,。,标准公比的值采用,十进位,。,公比,选,10,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,10,倍，使数列整齐好记,。,第二节 运动参数,以上是标准公比值所遵循的三条原则。,同时满足,三条,原则的公比：,1.06,、,1.12,、,1.26,（,计算用,1.25,）,满足其中,两条,原则的公比,:,1.41,（,计算用,1.4,）,、,1.58,、,2,当采用标准公比后，转速数列可从表,7,1,中直接查出。,第二节 运动参数,以,1.06,为公比的从,1,10000,的数值,例,设计一台卧式车床，,n,min,=12.5r,min,，,n,max,=2000r,min,，,=1.26,。,查表,7,1,，首先找,12.5,，然后，每隔,3,个数,(1.26=1.06,4,),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,23,级。,变速范围,R,、公比,、转速级数,z,的关系,变速范围一定时，,公比值越小，转速级数,Z,越多，传动系统结构越复杂，但相对速度损失、生产率损失也越小。,反之，,公比增大，级数,Z,越少，传动系统结构越简单，但最大相对速度损失增大。,变速范围,变速范围,R,、公比,、转速级数,z,的关系,4,、公比的选用,对于一般生产率要求较高的,普通机床，,减少相对转速损失是主要的，所以,公比,取得较小，如,1.26,或,1.41,等。,有些,小型机床,希望简化构造，,公比,可取得大些，如,1.58,、,2,等。,对于,自动机床,，减少相对转速损失率的要求更高，常取,=1.12,或,1.26,。,第二节 运动参数,第二节 运动参数,二、进给运动参数,数控机床和重型机床,的进给为,无级调整；,普通机床,多采用,分级调整。,为使相对损失为一定值，进给量的数列也应取,等比数列。,有的,往复主运动机床，,是,等差数列。,卧式车床,，进给箱的分级是根据螺纹标准而定，是一个,分段的等差数列。,第三节 动力参数,动力参数包括,电动机的功率,，,液压缸的牵引力,，液压马达、伺服电动机或步进电动机的,额定转矩,等。,动力参数可以通过,调查、试验、计算,的方法进行确定。,第三节 动力参数,一、主运动功率的确定,1,、当,主传动结构尚未确定,，可用下式初步估算：,P,主,=P,切,机,主运动为回转运动：,机,=,0.7-0.85,。,主运动为直线运动：,机,。,结构简单取大值，反之取小值。,第三节 动力参数,2,、当,主传动结构已确定,，可用下式计算：,机床主运动的功率，包括切削功率、空转功率损失、附加机械摩擦损失三部分。,F,：,切削力的切向分力,N,V,：,切削速度,m/min,P,切：,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关。,P,空：,机床,主运动空转时（,P,切,=0,），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，搅油，空气阻力以及因加工，装配误差而增加的摩擦等。,P,机：,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。,切削功率越大，这部分损失也越大。,机,:,主传动链总机械效率。,表,7-2,第三节 动力参数,中型机床的主传动空载功率可用下列经验公式计算,P,空,=,da-,除主轴外所有传动轴的轴颈平均直径,(mm),d,主,-,主轴前、后轴颈的平均直径,(mm),-,当主轴转速为,n,主,时，除主轴外所有传动轴,(,包括不传递载荷仅做空转的轴,),的转速之和。,n,主,-,主轴转速,计算时为,n,max,k,1,-,润滑油粘度影响的修正系数,N46,：,k,1,=1 N32,：,k,1,=0.9,k,2,-,支承修正系数,二支承为,8.5,，三支承为,10,第三节 动力参数,可以近似地认为,主传动的空载功率与各动轴的转速之和成正比,，这就是空载功率试验的原理。,见表,7-4,例,:CA6140,P,空,=2.1-2.3kw,P,主,=7.5kw,第三节 动力参数,二、进给运动功率的确定,在,进给运动与主运动共用一个电动机,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运动相比是很小的，因此可以,忽略进给所需的功率。,在,进给运动与空行程运动共用一个电动机,的机床上，如升降台铣床，也,不必单独考虑进给所需的功率，,因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。,数控机床