第7章机床主参数

第7章机床主参数的确定主要参数（又称主规格）:尺寸参数：主要结构尺寸，围绕被加工零件的尺寸参数进行的；运动参数：机床执行件如主轴、工作台、刀架的n、v；动力参数：机床电动机的功率，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距。7.1尺寸参数1.与被加工零件有关的尺寸例：摇臂钻床的跨距L，主轴端面至底座工作台最大距离H，主轴行程h等。2.标准化工具或夹具的安装面尺寸:摇臂钻床的主轴锥孔尺寸，CA6140主轴锥孔。3.主要结构尺寸，如摇臂钻床的外立柱直径d.。尺寸参数一般参考现有机床确定，对于某些与被加工零件有关的尺寸参数，可按被加工零件的尺寸确定，对于某些已经系列化的通用机床，参数可按系列设计规定。有的机床，一个主参数还不足以确定机床的规格，还需第二主参数加以补充。7.2运动参数7.2.1主运动参数对于主运动是回转运动的机床是：n:r/minv:m/min次/mindv1000n=n：转速r/minv:切削速度m/mind:工件（刀具）直径mm对于不同的机床，主运动参数有不同的要求。专用机床完成特定的工艺，当该工艺长期稳定时，主轴只需一种固定转速，不需要换置机构。n=v:选定切削速度d:刀具或工件直径通用机床是为了适应多种零件加工而设计制造的，主轴需要变速。因此需确定它的变速范围、最低与最高转速及Z。1.主轴最高、最低转速n=n=maxminmax1000dvminmaxmin1000dv确定v时，和工艺有关:刀具材料（高速钢、硬质合金及陶瓷）、工件材料（钢、铸铁、铜、铝）、刀具进给量和切深有关。v可以通过切削实验和查切削用量手册得到。在计算nmax时，不是把一切可能出现的vmax、dmin代入nmin中，而应当是在实际使用时采用vmax常用的d值中较小的数值。这样就可以得到较为合理的nmax和nmin以及Rn=nmax/nmin。min车床dmax=(0.5～0.6)Dmax(回转直径)dmin=(0.2～0.25)dmax例：钻床可以进行钻孔、扩孔、铰孔、攻丝等，钻孔要求转速高，而攻丝要求转速低，钻大孔所用主轴转速较钻小孔低。因此，要求主轴应该有多种转速。如:最大钻孔直径D=40mm的Z3040型摇臂钻床共有16级转速:n=25、40、63、80、100、125、160、250、320、400、500、630、800、1250、2000(r/min)用上述公式求得主轴最高、最低转速，有时由于典型工序选择不当或原始数据有偏差，可能与实际需要相差较远，因此还应到生产现场调查研究，统计同类机床有关资料，从而校验、修正计算结果.例：访问若干φ400mm个普通车床用户，了解并统计这些机床上常用的主轴转速如下：车轴类零件：n=400～900盘形类：n=150～300机修：n=80～150车大导程螺距：n=10～40个别：nmax=1500nmin=7njmax=1273分析国内外同类D=400确定：nmax=1500nmin=102.主轴转速系列nmin、nmax确定后，还需确定中间转速，为了获得合理的切削用量，最好能连续地变换转速，即能在最高和最低转速范围内提供任何转速，这就叫无级变速（可以通过电机、液压驱动得到）。目前这种方式在机床中应用日益增多，但是有的无级变速比较复杂，有的则变速范围较小(除数控机床)。n1=nminnz=nmaxn1，n2，n3，…nj，nj+1…nz如果加工某一工件需要的最有利的切削速度为v，相应的转速为n:nj﹤n﹤nj+1如果采用较高的转速nj+1，必将提高v，刀具耐用度将降低，以采用较低转速为宜。这时转速损失为：n-nj相对转速损失为：A=(n-nj)/nlim1jnnnnnj11jjjnnn1jjnnA===1-=const转速的损失反映了生产率的损失（单位时间内生产出的产品和理想值不一样）。如果认为每个转速使用机会均等则最大相对转速损失相等：j=nj+1=nj·由此可见，机床的转速应该按等比数列（几何级数）分级，公比为n1=nminn2=n1n3=n2=n1nz=n1A=(1-)×100﹪=×100﹪Rn===1jjnn121Z1minmaxnn111nnZ1Z1有的机床，特别是变速级数较多的通用机床，其主轴高转速和低转速使用机会较少，而中等转速的使用机会较多，对于这种情况主轴转速的合理排列，仍按等比数列排列，但公比不是一个，而是两个或两个以上。常用的转速按较小的公比，不常用的转速用较大的公比排列。对于全部转速来说，称混合公比排列。11例：低n=25、40、63r/min1.58中n=63、80、100、125、160、200、250、320、400、500、630、800r/min1.26高n=800、1250、1600r/min1.587.2.2进给运动等差数列：刨床、插床进给量的损失也代表了生产率的损失等比数列：外联传动链不定：自动半自动、交换齿数v最佳7.2.3标准公比和标准数列●机床转速是由小到大递增的，因此﹥１。为使最大相对转速损失率不超过50﹪，（1-）×100﹪≤50﹪，则≤２，因此１﹤≤２。如果超过５０﹪，生产率急剧下降。为了简化机床的设计与使用，根据机床实际使用情况，规定了公比的几个标准值，这些数值是选取了２和１０的某次方根。●为了便于设计和使用机床，希望转速数列是十进位的，则应满足10n=n=Z1是正整数●为了便于采用双速电机和多速电机，希望转速系列是二进位的，则应满足２n=n=Z2是正整数我国机床专业标准GC58-60规定了七个标准化，其中三个公比符合上述三条原则，11Z110Z2Z22Z===1.06===1.12===1.26其中四个标准公比符合上述三条原则的两条，即==１.58==1.78==1.41=2上述七个标准公比适用于按等比数列排列的主轴转速、进给量及其它参数。7.2.4公比的选用原则●A=1-:对于通用机床，为使转速损失不大，机床结构又不过于复杂，一般取=1.41or1.26●对于大批量生产用的专门化机床，自动化机床，公比应取的小一些，一般取=1.12or1.26。因为这类机床的生产率高，转速损失影响较大；另一方面，这类机床不常变速，变速机构可采用变换齿轮机构，后者能实现小的公比，而结构又比较简单。2010621010325104101401012232●对于大型机床，公比应取的小一些，一般=1.26、1.12、1.06。因为大型机床切削加工时间长，转速损失的影响较大。如铣床类。●对于非自动化小型机床，公比应取的大一些，一般取为1.58、1.78或２，因为在这类机床上，辅助时间较多，而切削时间所占比重不大，转速损失的影响不大。7.3动力参数液压缸牵引力动力参数液压马达或步进电机的额定扭矩伺服电机或步进电机的额定转速其中电动机功率是计算机床零件和决定结构尺寸的主要依据。电动机功率太大了，则零件的尺寸也随之不必要的增大。不仅浪费材料，而且也使电动机经常处于低负载情况下工作，以致功率浪费大。如果取小了，则机床的技术性能达不到要求，且出现超负载工作的情况，容易烧坏电气元件。7.3.1机床主运动驱动电动机功率1.主电机常用计算和统计分析P主=P切+P机+P空P切：与刀具材料、工件材料、切削用量有关专用机床：P切理≈P切实普通机床：根据重负荷切削条件确定（所需最大切削能力）P机：机床工作时，齿轮轴承等零件上的正压力加大了，功率的损耗也就加大了。P机∝P切P空：空载要消耗一部分功率。P空∝n(P124)原因:各传动件在空转时的摩擦，由于加工和装配误差而加大的摩擦和搅油，空气阻力及其它动载荷。P主=+P空=……（表7-2）P主max=P空+P切max+P机max=机切P123总切maxP=ctgα=0.65～0.80α=51°～57°2.进给传动功率的确定●在进给传动与主传动共用一个电机的通用机床上，如CA6140、Z3040，由于进给传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。●在进给传动与空行程传动共用一个电机的机床上，也不必考虑进给所需的功率。●对于进给传动采用单独驱动的机床，则要确定。3.空行程功率的确定总1920