第七章_机床主要参数的确定[1]

此表不仅可用于转速、双行程数和进给量数列， 而且也可用于机床尺寸和功率参数等数列。表中的数 列应优先选用。
四、公比的选用
当确定了最高与最低转速以后，就应选取公比Ф。从使 用性能方面考虑，公比最好选得小一些，以便减少相对转速 损失。但公比越小，级数就越多，将使机床的结构复杂。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Ф=1.26 或Ф＝1.41等。有些小 型机床希望简化构造，公比Ф可取得大些，如Ф＝1.58或Ф=2 等。对于自动机床，减少相对转速损失率的要求更高，常取 Ф＝1.12 或Ф＝1.26。由于自动机床都是用于成批或大量生产， 变速时间分摊到每一工件，与加工时间相比是很小的，因此 采用交换齿轮变速，既满足了相对转速损失小的要求又简化 了构造。
标准公比和标准数列 1）机床转速是从小到大递增的，因此φ＞ 1 。 为使最大相对转速损失率不超过 50 % ，即 ，则，φ≤2 。因此1 ＜Ф≤2 2）为方便记忆 3）为适应双数电机的需要
规定了公比的标准值： 1.06 ,1.12 ,1.26 ,1.41 ,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。 表中给出了以 1.06 为公比的从 1-10000 的数值。 1.12 = 1.062, 1.26 = 1.064, 1.41 = 1.066, 2 = 1.0612 。 1.58 = 1.068,
在确定切削速度时应考虑到多种工艺的需要。 切削速度主要与刀具和工件的材料有关。常用的刀 具材料有高速钢、硬质合金和陶瓷等。工件材料可 以是钢、铸铁以及铜铝等有色金属。切削速度可通 过切削试验、查切削用量手册和通过调查得到。 在确定了 nmax 和 nmin 后，如采用分级变速 （大多数普通机床），则应进行转速分级；如采 用变速电动机进行无级变速（大多数数控和重型 机床），有时也需用分级变速机构来扩大其调速 范围。
da― 主运动链中除主轴外所有传动轴轴颈的平均直径。 da― 主运动链中除主轴外所有传动轴轴颈的平均直径。如果 主运动链的结构尺寸尚未确定，初步按电动机功率P选取： 主运动链的结构尺寸尚未确定，初步按电动机功率P选取：
主轴前后轴颈的平均值（ d 主 ― 主轴前后轴颈的平均值（mm); Σni ― 当主轴转速为n主时，传动链内除主轴外各传动轴的转 主轴转速为n主时， 速之和。 速之和。如传动链内有不传递载荷但也随之作空运转 的轴时，这些轴的转速也应计入（ 的轴时，这些轴的转速也应计入（r/min) ; 主轴转速（ n主 — 主轴转速（r/min) ; 润滑油粘度影响的修正系数。 号机械油，kl= 1； kl ― 润滑油粘度影响的修正系数。 N46 号机械油，kl= 1； N32号机械油 kl= 0.9； 号机械油， 号机械油，kl= N32号机械油，kl= 0.9；N15 号机械油，kl= 0.75 ; 系数。主轴用两支承的滚动轴承或滑动轴承， k2― 系数。主轴用两支承的滚动轴承或滑动轴承，k2＝8.5 ； 三支承滚动轴承， 三支承滚动轴承，k2=10
二、 运动参数 主运动参数、进给运动参数、辅助运 主运动参数、进给运动参数、 动参数
1、主运动参数 、 回转主运动的机床，主运动参数是主轴转速。 转速（r/min）与切削速度的关系是：
1000v n= πd
式中： n ―转速（ r/min )； v― 切削速度（ m/min )； d― 工件（或刀具）直径（mm）。
第七章
机床主要参数的确定
机床的主要技术参数分为：主参数和基本参数。
第一节 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 （GB/T15375-1994）。专用机床以工件为参考。 专用机床以工件为参考。 专用机床以工件为参考 卧式车床是床身上工件的最大回转直径； 齿轮加工机床是最大工件直径； 外圆磨床和无心磨床是最大磨削直径； 龙门刨、铣床，升降台铣床和矩形工作台平面磨床 是工作台工作面宽度； 卧式铣镗床是主轴直径； 立式钻床和摇臂钻床是最大钻孔直径； 牛头刨床和插床是最大刨削和插削长度 也有的机床不用尺寸作为主参数，如拉床的主参 数是额定拉力等。
机床主运动空转时，要消耗电动机的一部分功率， 这部分消耗称为空转功率损失，用P空（kw）表示。 机床的空转功率损失只随主轴和其他各轴转速的变 化而改变。引起空转损失的 主要因素是：各传动件 主要因素是： 在空转时的摩擦，由于加工和装配误差而加大的摩 擦以及搅油，空气阻力和其他动载荷等。中型机床 主传动链的空转功率损失可用下列的试验公式进行 估算：
卧式车床主轴的最高、 例：确定Ø400mm卧式车床主轴的最高、最低转速。 确定 卧式车床主轴的最高 最低转速。 解：通用车床：K =0.5 Rd =0.25 通用车床： 1．最高转速 ． 通常用硬质合金刀具精车小直径钢材或有色金属。 通常用硬质合金刀具精车小直径钢材或有色金属。 （1）用碳化钛涂层硬质合金刀具精车小直径钢材 ） 取vmax =442 m/min dmax=KD=0.5×400=200 mm dmin= Rd dmax=0.25×200=50 mm nmax=1000vmax/πdmin =1000×442/3.14×50=2815 r/min
主运动是直线运动的机床，如插床或刨床，主运动 参数是每分钟的往复次数。 对于不同的机床，主运动参数有不同的要求。 专用机床和组合机床是为某一特定工序而设计制造 专用机床和组合机床 的，每根主轴一般只须有一个转速，根据最有利的切 削速度和直径而定，故没有变速要求。 通用机床是为适应多种零件加工而设计制造的，主 通用机床 轴需要变速。因此需确定它的变速范围，即最低与最 高转速。如果采用分级变速，则还应确定转速级数。
和最高（ 转速的确定： （1）最低（nmin）和最高（nmax）转速的确定： ）最低（
nmin和nmax的比值是变速范围：
式中 vmax、vmin ——典型加工 典型加工 的切削 速度 （m/min）。 。 调查或统计资料确定； 调查或统计资料确定； dmax、dmin——与nmax、nmin对应 与 的常用经济加工 直径。 直径。 由
（2） 分级变速时的主轴转速数列： ） 分级变速时的主轴转速数列： 机床的转速应该按等比数列（几何级数） 分级。其公比为φ，各级转速应为
变速范围为：
• 优点： 1、设计方便 2、使用方便 3、速度损失均匀
如某机床的分级变速机构共有 Z 级，其中 n1 = nmin, nz=nmax , Z 级转速分别为： nl , n2 , n3,…， nj , nj + l ,…, 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。通常，分级变速机构不能恰好得到这个转速， 而是 n 处于某两级转速 nj , nj + l之间： nj < n < nj+l如果采用较 高的转速nj+l，必将提高切削速度，刀具的耐用度将要降低。 为了不降低刀具耐用度，以采用较低的转速 nj 为宜。这时转 速的损失为 n-nj ，相对转速损失率为：
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： 车床的第二主参数是最大工件长度； 铣床和龙门刨床是工作台工作面长度；
第二节 基本参数 一 尺寸参数
1、与被加工件尺寸有关的尺寸 摇臂钻床最大跨距等、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。 车床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。 2、标准化工具或夹具的安装尺寸 3、一些主要件的尺寸 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尺寸确定的。
（2） 加工合金钢丝杠 ） Ø400mm卧式车床加工丝杠的最大直径多为： 卧式车床加工丝杠的最大直径多为： 卧式车床加工丝杠的最大直径多为 dmax=40~50mm 取 vmin =1.5m/min nmin=1000vmin/πdmax =1000×1.5/3.14×50=9.55r/min 然后根据变速系统可实现的变速范围、 然后根据变速系统可实现的变速范围、经济性等要 求，总体平衡后确定其nmax、nmin、Rn。最后求出主轴的 总体平衡后确定其 转速数列。 转速数列。
（2）精车小直径有色金属 ） 取vmax =2000m/min nmax=1000vmax/πdmin =1000×2000/3.14×50=12739 r/min 受三爪卡盘的转速限制，普通数控车床转速： 受三爪卡盘的转速限制，普通数控车床转速： nmax=3000~4000 r/min。 。
2．最低转速 ． 用高速钢刀具粗车铸铁件或加工合金钢丝杠。 用高速钢刀具粗车铸铁件或加工合金钢丝杠。 （1）粗车铸铁件 ） 取 vmin =15m/min nmin=1000vmin/πdmax =1000×15/3.14×200=24r/min
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。各传动件的参数（轴或丝杠的直径、齿 轮与蜗轮的模数等）都是根据动力参数设计计算 的。如果动力参数定得过大，将使机床过于笨重， 浪费材料和电力；如果定得过小，又将影响机床 的性能。动力参数可以通过调查、试验和计算的 方法进行确定。
2、进给运动参数
大部分机床的进给量用工件或刀具每转的位移表 示，即单位为mm/r，如车床、钻床、镗床及滚齿机等。 直线往复运动的机床，如刨、插床，以每一往复的位 移表示。铣床和磨床；由于使用的是多刃刀具，进给 量常以每分钟的位移量表示，即单位为r/ min 。
在其他条件（切速、切深等）不变的情况下，进给量的损 失也反映了生产率的损失。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。如进给链为外联系传动链， 为使相对损失为一定值，则进给量的数列也应取等比 等比数列。有 等比 的往复主运动机床，例如刨床和插床，进给运动是间歇的，为 使进给机构简单，采用了棘轮机构，进给量由每次往复转过的 齿数而定，则是等差数列。供大量生产用的自动和半自动车床， 常用交换齿轮来调整进给量。这时可以不按一定的规则，而用 交换齿轮选择最有利的进给量。卧式车床因为要车螺纹，进给 箱的分级应根据螺纹标准而定。螺纹标准不是一个等比数列， 而是一个分段的等差数列。