第7章 机床主要参数的确定

例
φ400mm中型普通车床 nmax和nmin的确定 nmax :用硬质合金刀具半精车钢件时，合理的切 削速度vmax取200m/min，加工轴最小值dmin为 50mm。 （算出1274转/分，CA6140为1400转/分） nmin :高速钢刀具精车螺纹时，vmin取1.5m/min， 加工丝杆最大值dmax为40mm。 （算出12转/分，CA6140为10转/分）
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 ① 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)。
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。
以1.06为公比的从1～10000的数值
第二节 运动参数
③ dmin 、dmax的推荐值 对于卧式车床，如用Dmax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dmax=(0.5～0.6)Dmax， 最小加工直径dmin=(0.2～0.25)dmax； 对于摇臂钻床，如用Dmax表示最大钻孔直径(即 主参数)，通常可取 dmax = Dmax ， dmin =(0.2～0.25) dmax 。
②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 vmax （或 vmin) 时常用的 dmin ( 或 dmax) 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）。
第七章 机床主要参数的确定
尺寸参数 运动参数 动力参数
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。
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。
第二节 运动参数

任意两级转速的关系 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。

第二节 运动参数


②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 ／ η 机 主运动为回转运动：η机 =0.7-0.85 。 主运动为直线运动：η机 =0.6-0.7。 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。
i
k1 (3.5d a ni k2 d主n主 ) 6 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。 数控机床的进给运动是用单独的伺服电动机驱动的。
F：切削力的切向分力N V：切削速度m/min
第三节 动力参数




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。 η机:主传动链总机械效率。表7-2
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。

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。
第二节 运动参数
主轴转速采用等比数列的优点： ①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nj，nj+l之间 ，为了不降低刀具耐用度， 以采用较低的转速nj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，Amax

为一定值。
第三节 动力参床，需要确定 进给运动所需的功率。 方法：参考同类型机床和计算相结合。 进给功率PS(kW) FQ——进给牵引力（N） VS——进给速度 （m/min） ηs——机械效率
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φ400mm，第二主参数是最大工件长度。 但 刀架上最大工件回转直径φ210mm，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。
第二节 运动参数
②标准公比的值采用二进位。 公比φ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φ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。 ③标准公比的值采用十进位。 公比φ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
3、标准公比和标准数列 机床转速是从小到大递增的，因此φ>1。 公比φ增大，最大相对速度损失Amax增大。为使最 大相对转速损失率不超过50％，即
则φ≤2。 因此①标准公比的值1＜φ≤2
第二节 运动参数

1.062=1.12，1.064=1.26，1.066=1.41， 1.068=1.58，1.0612=2。 这些数值是2或10的某次方根。
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φ=1.41
第二节 运动参数
② 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nmin和最高nmax转速的确定 ①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。

nmax 和nmin的比值是变速范围R ：
第二节 运动参数
例
设计一台卧式车床，nmin=12.5r／min， nmax=2000r／min，φ=1.26。 查表7—1，首先找12.5，然后，每隔3个数 (1.26=1.064)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。