【重庆大学机械装备制造】机床主要技术参数确定

2020 4 6 1 第五节机床主要技术参数的确定 机床的主要技术参数机床的主参数基本参数基本参数尺寸参数运动参数动力参数 一 主参数和尺寸参数 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 常以机床的最大加工尺寸来表示代表机床规格大小的一种参数对各种类型机床 GB T15375 94标准统一规定了主参数的内容 有的机床用其它物理量表示 如拉床 额定拉力 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 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 如最大工件长度 最大跨度 主轴数和最大加工模数等 尺寸参数 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 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 与工 夹 量具有关的参数 如普通车床的主轴锥孔 与机床结构有关的参数 如床身宽度等 这些参数与主参数有一定的关系定的 主参数和第二主参数是尺寸参数的一种 二 运动参数 运动参数是指机床执行件 如主轴 工作台 刀架 运动的速度 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 主运动为回转运动的机床主运动参数是主轴转速n r min n 1000v d 主运动为往复直线运动的机床 如刨床 插床等主运动参数是刀具或工件的每分钟往复次数 次 分 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 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 变速范围Rn Vmax和vmin 切削速度与刀具材料 工件材料 进给量和切削深度有关 选择vmax和vmin 是根据机床上几种典型加工情况来考虑的 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 最低切削速度是在用高速钢刀具车螺纹时 作为选择vmin的典型加工情况 dmax和dmin dmax和dmin不是指机床上可能加工的最小直径和最大直径dmin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 dmax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 例如 400mm的中型普通车床用硬质合金车刀半精车钢料时合理的最高切削速度vmax取200m min 加工轴类工件最小直径dmin取50mm 考虑工件变形 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 普通车床 用D表示最大回转直径dmax 0 5 0 6D dmin 0 2 0 25dmax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 普通机床广泛采用有级变速 主传动的转速数列或进给量数列 多数采用等比数列 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 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 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 相对转速的损失反映生产率损失 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 各级转速 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 n1 nminn2 n1 n3 n2 n1 2 nz nz 1 n1 z 1 nmax Rn Z之间的关系 三个参数的任意两个为已知时 可算出另一个算出的 应圆整为标准值算出的Z 应圆整为整数按圆整后的 或Z修改Rn 即nmin或mmax车床 保证n1 车螺纹铣床 保证nz常用的Z 3 4 6 8 9 12 16 18 24 采用等比数列的优点 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 转速分布的疏密程度均匀合理 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 二 进给运动参数 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 机床进给量的变换可以采用无级变速和有级变速方法 采用有级变速方式时进给量一般为等比数列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 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 其进给量就不一定按一定规则 三 标准公比和标准数列 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 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 标准公比特性 1 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 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 同时也便于记忆和写出等比数列 2 公比是10的某次方根 其数列每隔若干项增大或缩小10倍 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 转速数列 当选定标准公比了之后 从表3 3可查出转速数列 举例表1 5适用于转速 双行程数和进给数列 而且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 1 061 12 1 0621 26 1 122 1 0641 41 1 123 1 0661 58 1 262 1 124 1 0681 78 1 125 1 06102 1 412 1 263 1 126 1 0612 公比的选取一般原则 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 大批大量生产的自动化与半自动化机床 要求较高的生产率 相对转速损失要小 因此 要小些 选取1 12或1 26 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 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 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 变速级数不多 公比 常取1 58或1 78 三 动力参数 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 功率选择要满足机床生产率的要求 又要考虑节约 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 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率 一 主传动功率确定 1 近似计算法P主 P切 总P主 P切 机 P空2 调查统计类比法 二 进给传动功率的确定 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 进给运动功率的计算公式如下 Ps FQvs 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