现代制造装备及其自动化机床主要参数的确定PPT课件

1、精品课件,1,第三章 机床主要参数的确定,机床主要参数包括 尺寸参数 运动参数 动力参数,精品课件,2,3 .1 尺寸参数,尺寸参数是影响机床加工性能的一些尺寸，包括机床的主参数、第二参数和其他参数。 一、主参数 代表机床规格大小。 如，卧式车床床身上工件的最大回转直径， CA6140，40表示床身上工件的最大回转直径是400mm； 齿轮加工机床工件最大直径， YC3180(滚齿机），80表示能加工的最大工件直径是800 mm; 外圆磨床和无心磨床最大磨削直径； 立式钻床和摇臂钻床最大钻孔直径； 牛头刨床和插床最大刨削和插削长度； 拉床额定拉力。,精品课件,3,二、第二参数 当主参数不足以确定

2、机床的规格时，用它加以补充。 如，车床最大工件长度； 铣床和龙门刨床工作台工作面长度； 摇臂钻床主轴的最大跨距，即主轴中心到立柱母线的 距离。,精品课件,4,三、其他尺寸参数 普通车床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； 龙门铣床横梁的最高和最低位置等； 摇臂钻床主轴下端面到底座间的最大和最小距离，其中包 括了摇臂的升降距离和主轴的最大伸出量等。 当主参数、第二主参数和其他一些尺寸参数确定后，就基本上确定了该机床所能加工或安装的最大工件的尺寸。,机床的尺寸参数，是根据零件的尺寸确定的。,精品课件,5,3 .2 运动参数,一、主运动参数 主运动回转运动 主运动参数主轴转

3、速 转速和切削速度的关系是： 其中，n转速(r/min); v切削速度(m/min); d工件或刀具直径(mm)。,指机床执行件的运动速度。,精品课件,6,主运动直线运动 主运动参数主运动执行件每分钟的往复次数。 专用机床主轴转速固定，根据最有利的切削速度和直径而定。 通用机床主轴需要变速，需要确定机床的变速范围。,精品课件,7,1、最低和最高转速的确定 定义变速范围 v与刀具和工件材料有关，可通过切削试验或查切削用量手册得到。 d变化范围大，采用vmax(vmin)时常用的dmin(dmax) 如，车外圆， Dmax床身上工件的最大回转直径， 则， dmax=(0.50.6)Dmax; dm

4、in=(0.20.25)Dmax; 摇臂钻床， Dmax最大钻孔直径， 则， dmax=Dmax; dmin=(0.20.25)Dmax;,精品课件,8,总结：由于v, d随加工情况不同，变化范围大，所以应该使变速范围 Rn足够大。一旦v, d选定，nmin,nmax即可定出，Rn就确定了.,变速的实现方法： 无级变速直流、交流伺服电动机（数控机床、重型机床）； 分级变速传动机构（普通机床、数控机床）。,精品课件,9,2、分级变速时的主轴转速数列 从nmin nmax, 各级转速广泛使用等比数列的排列规律。 设某机床共有Z级转速，其中n1nmin，nznmax， Z级转速分别为： n1, n2

5、, n3, , nj, nj+1, , nz 如果加工某一工件所需要的最有利的切削速度为v，则相应的转速为n， njnnj+1,1) 选nj, 则出现n-nj的转速损失，生产率降低； 2)选nj+1,则刀具磨损较快，不经济。,精品课件,10,相对转速损失率为：,最大相对转速损失率为：,若每个转速的使用机会相等，则,任意两级转速之间的关系应为：,为了不降低刀具耐用度，一般采用较低的转速nj, 则,精品课件,11,各级转速为：,最大相对转速损失率为：,变速范围为：,精品课件,12,例: 一台车床，主轴转速(rmin)共l 2级，分别为31.5、45、63、90、125、180、250、355、50

6、0、710、1000、1400，公比：,则最大相对转速损失率：,变速范围为：,等比数列同样适用于直线往复主运动(刨床、插床)的往复次数数列、进给数列以及尺寸和功率参数系列。,精品课件,13,二、进给运动参数,有三种表示方法： 1）工件或刀具每转的位移，单位为mmr，如车、钻及滚齿机等； 2）每往复一次的位移，单位为mm/往复行程，用于直线往复运动的机床，如刨、插床； 3）每分钟的位移量，单位为mmmin，多刃刀具，如铣床和磨床等,精品课件,14,进给量的调整： 无级调整数控机床、重型机床 有级调整普通机床,1）进给量的数列通常取等比数列； 2）刨床、插床，进给运动是间歇的，进给机构采用棘轮机构

7、，进给量按等差数列排列； 3）用于大批量生产的自动和半自动机床，采用交换齿轮来选择最有利的进给量； 4）普通车床，进给箱进给量是分段等差数列。,进给量数列的排列规律：,精品课件,15,三、标准公比和标准数列,1、公比的范围,机床转速是从小到大递增的,为了使最大相对转速损失率不超过50%，则：,精品课件,16,2、标准公比和标准数列 为了简化机床的设计与使用，规定了几个公比的标准值如下：,（1）限制最大相对速度损失Amax50，因此12 ； （2）公比选为2的某次方根后，便于采用转速成倍数关系的双速电动机。另外，便于记忆和写出等比数列。如公比为1.41时，在数列中每隔一级就出现2倍关系。如n1=

8、10r/min，数列为：10, 14, 20, 28, 40,.； （3） 因为通常计数采用10进位，公比采用10的某次方根后，在数列中每隔几级就出现10倍关系。,标准公比值的制定原则是：,精品课件,17,公比为1.06的标准转速数列如表所示：,如车床，nmin=12.5, nmax=2000r/min, 查表， ）先找12.5； ）每隔个数取一个值，得数列12.5, 16, 20, , 2000共23级。,精品课件,18,四、公比的选用,针对不同的机床选用不同的公比，一般常用1.26, 1.41, 1.58。,）生产率要求较高的普通机床，要减少相对转速损失，取较小的公比，如1.26或1.41

9、； ）非自动化小型机床，辅助时间相对较长，转速损失的影响不很大，为简化机床构造，公比可取大一些，如1.58或2； ）自动机床，减少相对转速损失率的要求更高，取公比1.12或1.26。,精品课件,19,3.3 动力参数 指主运动、进给运动和辅助运动的动力消耗。,动力参数主要由机床的切削载荷和驱动的工件重量决定。,机床各传动件的尺寸参数是根据动力参数确定的， 若动力参数过大 机床笨重，浪费材料和电力； 若动力参数过小 影响机床性能。,精品课件,20,确定方法：调查、试验为主，计算为辅,专用机床 根据特定工序的切削用量计算确定； 通用机床 根据机床检验时所要求的重负荷切削条件来确定。,精品课件,21

10、,一、主运动功率的确定,，,精品课件,22,空转功率损失的试验公式：,其中,除主轴外，主运动链中所有传动轴轴颈的平均值；,当主轴转速为 时，其他各轴转速之和；,主轴前后轴颈的平均值(mm)；,主轴转速(rpm);,主轴支承修正系数，两支承 ，三支承,润滑油粘度影响系数，32 ， 46 。,精品课件,23,主电动机功率又可写为：,其中,主运动链中各传动副的机械效率,一般，在决定主电动机功率时，主传动结构方案尚未确定，可用下式估算：,精品课件,24,提高机床效率的方法：,1、提高机械传动效率，可采用传动效率高的传动元件。 2、使空载功率下降，可采用： ， 要求传动链短； 使中间轴转速下降； 提高装

11、配、制造精度； 采用低粘度的润滑油。,精品课件,25,二、进給运动功率的确定,1、进給运动与主运动共用电动机。进給运动所需功率远小于与主运动，可忽略不计。 2、进給运动与快速移动共用电动机，因快移所需功率远大于进給运动，可只考虑快移所需功率或转矩。 3、进給运动采用单独电动机。则进給运动的功率可按下式估算：,进給电动机功率（Kw）； 进給牵引力（N）； 进給速度（m/min）； 进給传动系统的机械效率。,精品课件,26,牵引力的计算：,三角形或三角形与矩形综合导轨,矩形导轨,燕尾形导轨,钻床主轴,精品课件,27,三、空行程功率的确定,快速移动电动机启动时，要克服移动部件的惯性力和摩擦力，即,快

12、移电动机功率（Kw）； 克服惯性力所需功率（Kw）； 克服摩擦力所需功率（Kw）。,精品课件,28,1、克服惯性所需要的功率,克服惯性的转矩（Nm); 电动机转速 (r/min); 传动系统的机械效率。,精品课件,29,其中,各旋转件的转动惯量(Kgm2 ) ； 各旋转件的角速度(rad/s)； 各直线运动件的质量(Kg)； 各直线运动件的速度(m/s)； 电动机的角速度(rad/s)。,精品课件,30,2、克服移动件质量和摩擦力所需的功率,升降运动,水平运动,移动部件的质量(Kg)； 重力加速度； 由于重心与升降机构不同心而引起的导轨上的挤压力(N)； 当量摩擦系数； 移动速度(m/min)

13、。,精品课件,31,注意：,1、 仅存在于启动过程中，当电动机正常运行时即消失。 2、交流异步电动机的起动转矩约为满载时额定转矩的1.6-1.8倍，工作时又允许短时间超载，最大转矩可为额定转矩的1.82.2倍，快速行程的时间又很短。因此，可根据计算出来的P和电动机转矩M计算起动转矩，并据此来选择电动机，使电动机的起动转矩大于计算出来的起动转矩就可以了。,精品课件,32,本章小结,1、尺寸参数 2、运动参数 主运动参数、进給运动参数的确定，公比的选择 3、动力参数 主运动功率、进給运动功率、空行程功率的确定,精品课件,33,思考题,1、机床的主参数、运动参数和动力参数如何确定？ 2、机床主轴转速采用