立式车床技术参数的设计

立式车床技术参数的设计

【摘要】设计立式车床时，机床技术参数的设计是最先进行的工作。设计和选定机床基本参数，应遵循一定规律。利用相关计算公式，合理选择和确定基本参数。

【关键词】立式车床；主参数；基本参数

立式车床主要参数设计的目的，在于从总体上保证设计优化，是带有全局性的一个重要问题。它对机床制造和使用都有很大的影响。因此，必须以全局的观点认真处理有关问题。其主要内容为机床技术参数的设计。

机床的技术参数分为机床的主参数和基本参数。

机床的主参数是指决定机床型号尺寸或加工范围的主要尺寸，是决定基本参数值大小的主要因素，是用户选择机床的主要依据。立式车床用最大车削直径表示。卧式车床用在床身上最大回转直径表示。落地车床用地坑中最大工件回转直径表示。轧辊车床用最大加工轧辊直径表示。主要参数原则上应遵循国家专业标准规定，其数列为630、800、1000、1250、1600、2000、2500、3150、4000、5000、6300、8000、10000、12500、16000。但是用户有特殊要求，可以按用户要求选用主要参数进行机床设计。例如，立车有φ3500。

基本参数是指除主参数外，机床还有其他一些必要的技术参数。例如：工件最大长度或最大高度，最大承重重量，主轴最小、最大转速，刀架最小、最大进给量，工作台直径，刀架或滑枕行程，最大切削力，最大扭矩，主电机功率等参数都可称为基本参数。在设计时必须确定。在一般情况下，主参数相对稳定，而基本参数则往往受着国民经济的发展，加工件种类的变化，刀具材料的发展，新工艺新技术不断地涌现等因素的影响而变化。因此，在机床设计时还应合理地选择设计这些基本参数。设计基本参数时，应考虑下列问题：

(1)明确各参数在机床中的作用与地位。

(2)充分调查该机床使用厂的实际需要。

(3)了解与分析国内外同类产品的技术水平，基本参数的规律及发展趋势。

(4)分析实现理想要求参数的可能性。

(5)适当地考虑有一定的储备。

(6)应考虑同系列机床部件或模块的通用关系。

立式车床基本参数的设计。

机床的基本参数与主参数之间有一定的关系，经验证明某些基本参数与主参数的特性关系用下式表示：A=CDa

式中A------为基本参数

D------为主参数

C------为机床的质量常数。它表示该类机床系列的水平

a-------为机床系列相似程度的指数

1.立式车床的最大工件高度的设计

立式车床的最大工件高度一般认为从工作台台面计算可以装卡工件的最大高度。工件高度的大小，直接影响立柱的高度。在一定切削力时，为保证机床足够刚度的条件下，H值选定过大，势必需要增加立柱的截面积，增大立柱的重量，另一方面，H值选定过大，在某种情况下，将促使工件重量增大，则需要提高工作台的承载能力，这些因素都影响机床的重量。因此在选定H值时，应在充分调查立车适用厂加工零件最大高度的基础上确定H值。对于最大工件高度值H 与最大车削直径D的关系，根据国内用户加工零件的调查和参考有关国外同类产品的参数，基型产品可按下列关系式选定：

单柱立式车床H=0.8D0.25

双柱立式车床H=0.63D

单柱移动式立式车床H=0.3D1..32

上列式中：H、D单位为m

上述关系式包含80%以上的零件。

2.立式车床最大工件重量

最大工件重量T是用户选择机床另一主要指标，也是确定机床工艺可能性的主要指标之一，是机床的某些部件设计重要依据，某型产品最大工件重量T 与主参数D的关系式确定为：

单柱立式车床T=3D2吨

双柱立式车床T=3.2D2吨

单柱移动式立式车床T=1.6D2吨

立式车床的最大工件重量，同主参数，可提供几种重量供用户选择。

3.工作台直径的设计

工作台直径是关系到机床的使用范围及装卡工件能力的参数。工作台直径越大，可以装卡更大直径的工件。对立式车床来说有利于选用较大的工作台导轨直径的尺寸，提高工作台的承载能力。另一方面，对重型立车来说工作台重量占机床重量较大的比例。所以正确设计工作台直径与机床性能和经济都有关系的问题。

根据加工工件的特点，并参考国外同类产品的参数，较为合理选定为：

单柱立式车床d=(0.8-0.9)D

双柱立式车床d=(0.8-0.9)D

单柱移动式立式车床d=(0.5-0.63)D

4.主轴转速范围的确定

主轴转速范围中最高转速和最低转速的确定，主要与所用的刀具材料及加工工序种类有关。硬质合金刀具允许切削速度比高速钢刀具提高约3倍。精车圆柱面和平面需要高切削速度，切槽等工序需要低切削速度。立式车床的最高转速与工作台导轨类型有关，采取动、静压导轨对工作台最高转速有不同程度的影响。另一方面，主轴转速还与机床的刚度、抗振性、刀具寿命及热变形等方面有关。主轴最高转速和最低转速的确定方法，主要是根据实验研究，实际调查和比较同类机床考虑技术发展情况，再经过分析加以确定，其计算公式是：

nmax=1000Vma x/πdminr/min

nmin=1000Vmin/πdmaxr/min

上式中，dmin------加工件最小直径

dmax------加工件最大直径

Vmin------最小切削速度

Vma x------最大切削速度

主轴转速范围：Rn= nmax/ nmin

5.最大切削力和最大扭矩选定

一般大型、重型立式车床皆具有两个以上的刀架，最大总切削力PZ是一台车床上几个刀架同时切削的最大总切削力，它是标志着机床工作能力重要参数之一，单刀架最大切削力与总切削力的关系式，一般可选为：

单柱立式车床PZ总=1.6PZ

双柱立式车床PZ总=1.6PZ

单柱移动式立式车床PZ总=1.25PZ

最大扭矩是标志机床工作能力又一个重要参数，是主传动设计及确定电机功率的主要依据之一。该参数决定在多大直径上可以用多大的切削力进行加工。其关系式为M= PZ总.D计/2KNm

上式中，D计-----表示计算直径（m）

PZ总-----总切削力(KN)

立式车床D计=0.8D

最后，从基本参数的计算公式中可以看出，每一项基本参数都与其它基本参数相关联。故设计和选定基本参数时，必须从实际出发，设计和选定合理的基本参数。这样才能设计出性能先进，符合市场和用户需求的产品。■

【参考文献】

［１］洪声秀.金属切削机床设计.齐齐哈尔出版.1975.

［２］孙靖民等.现代机械设计方法选讲.哈尔滨工业大学出版.1992.

［３］文怀兴等.数控机床系统设计.化学工业出版社，2005.

［４］王爱玲等.现代数控机床.国防工业出版社，2003.