金属切削机床的总体设计

➢ 数控机床是一种能进行自动化加工的通用机床，工艺范围比普通机床 更宽，更适合于多品种小批量的要求。加工中心由于具有刀库和自动换 刀装置等，一次装夹能进行多面多工序加工，不仅工艺范围宽，而且有 利于提高加工效率和加工精度。
第六章 金属切削机床的总体设计
6.1 机床设计的基本要求及评价指标
6.1.2 工艺范围机床精度和精度保持性
机床的自动化程度可以用自动化系数表示： K z
式中 tz——一个工作循环中自动工作的时间；
tz tx
tx——完成一个工作循环的总时间。
根据实际情况确定机床设计的自动化程度和所采用的手段，通用机床用途较 广，加工对象变化较大，但也应尽可能实现局部的自动化循环。
第六章 金属切削机床的总体设计
电子工业出版社
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6.1 机床设计的基本要求及评价指标
6.1.2 工艺范围机床精度和精度保持性
2.精度等级的分类
➢ 普通精度级：精密级：高精密级=1：0.4：0.25
➢ 不同类别的普通级机床的公差等级是不同的。如：车床 CA6140与万能磨床M1432A皆为普通机床，但M1432A的精度 明显比CA6140要高。
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6.1 机床设计的基本要求及评价指标
6.1.5 机床性能
➢ 传动效率是间接反映机床设计与制造质量的重要指标之一。 ➢ 机床的功率损失主要转化成摩擦热，会造成传动件的磨损和 引起机床热变形。 ➢ 对于普通机床，主轴最高转速时的空运转功率不应超过电机 功率的三分之一。 ➢ 机床的传动效率与机床传动链的长短及传动件的速度有关， 也受轴承预紧、传动件平衡和润滑状态等因素的影响。
机床精度是反映机床零部件加工和装配误差大小的重要技术指 标，会直接影响工件的精度和表面质量。
1.精度的组成
（1）几何精度。指最终影响机床工作精度的那些零部件的精度（尺 寸、形状、相互位置），是评价机床质量的基本指标。如导轨副的直线 度，主轴的旋转轴心线对工作台移动方向的平行度或垂直度等，是在机 床静止或低速运动条件下进行测量的，可反映机床相关零部件的加工与 装配质量。
6.1 机床设计的基本要求及评价指标
6.1.5 机床性能
机床性能就是指机床对加工过程中产生的各种静态力、动态力 及温度变化等的抵抗能力。
1.传动效率
传动效率是衡量机床能否有效利用电动机输出功率的能力。表达式为：
P PE PE P0 PE 1 P0 PE
式中：η——机床传动效率； P——机床输出功率； PE——电动机输出功率； P0——机床空运转功率。
6.1 机床设计的基本要求及评价指标
6.1.1 工艺范围
1. 定义
机床工艺范围是指机床适应不同生产要求的能力。一般包括在机床上 完成的工序种类、工件的类型、材料、尺寸范围以及毛坯种类等。
2. 如何确定工艺范围
➢ 根据市场需求以及用户要求合理确定。既考虑单个机床的工艺范围， 还要考虑生产系统整体，合理配置不同机床以及确定各自工艺范围， 以便追求系统优化效果。
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6.1 机床设计的基本要求及评价指标
6.1.4 自动化程度
大批大量生产自动化：采用自动化单机（如组合机床、自动机床包括 数控机床）组成生产流水线。
单件小批量生产自动化：采用数控机床、加工中心组成能控制加工、 工件输送的高灵活性高效自动化生产系统， 简称柔性制造系统。
6.1 机床设计的基本要求及评价指标
6.1.1 工艺范围
3. 根据工艺范围的机床分类：通用、专门化和专用机床
➢ 用于单件或小批量生产的通用机床，要求在同一台机床上能完成多种 多样的工作，工艺范围宽一些，例如有较宽的转速范围和较充裕的尺寸 参数，也可以增设各种附件以便扩大机床的工艺范围。
➢ 专用机床和专门化机床多用于大量或大批生产，为某一特定的工艺要 求服务，为提高生产率采用工序分散方法，一台机床只负担几道甚至一 道工序的加工。因此缩小机床工艺范围以简化机床结构、提高效率、降 低成本。
（4）定位精度。机床主要部件在运动终点所达到的实际位置 的精度，即实际位置与要求位置之间误差的大小，主要反映机床 的测量系统、进给系统和伺服系统的特性。
（5）工作精度。机床对规定试件或工件进行加工的精度，不 仅能综合反映出上述各项精度，而且还反映机床的刚度、抗振性 及热稳定性等特性。
第六章 金属切削机床的总体设计
第六章 金属切削机床的总体设计
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6.1 机床设计的基本要求及评价指标
6.1.2 工艺范围机床精度和精度保持性
3.精度保持性
➢ 精度保持性又称为使用寿命，使机床的加工精度保持一定时间 。 ➢ 由机床某些关键零件，如主轴、导轨、丝杠等的首次大修期所决定， 中小型普通精度级通用机床包括组合机床的使用寿命约为8年。 ➢ 专用机床的使用寿命较通用机床短；大型机床和精密机床、高精度 机床，重量大、价格高，使用寿命较长。 ➢ 为了提高机床的精度保持性，要特别注意关键零件选材和热处理， 尽量提高其耐磨性，同时还要采用合理的润滑和防护措施。
➢ 机床的工艺范围窄，可使机床的结构简单，容易实现自动化，生产 率也可高一些。工艺范围过窄，会使机床的使用范围受到一定限制， 并在一定程度上对加工工艺的革新起阻碍作用。工艺范围过宽，将使 机床结构复杂，不能充分发挥机床各部件的性能，甚至有时会影响到 机床主要性能的提高。
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第六章 属切削机床的总体设计
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6.1 机床设计的基本要求及评价指标
6.1.3 机床生产率
机床的生产率通常是指单位时间内机床所能加工的工件数量，即
Q1
1
t t1 t2 t3 n
式中 Q——机床生产率；
t——单个工件的平均加工时间；
t1——单个工件的切削加工时间； t2——单个工件加工过程中的辅助时间； t3——加工一批工件的准备与结束工作时间； n——一批工件的数量。
（2）传动精度。机床内联系传动链两末端执行件之间相对运动的准 确性，反映传动零件的加工和装配质量及传动系统设计的合理性。
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6.1 机床设计的基本要求及评价指标
6.1.2 工艺范围机床精度和精度保持性
（3）运动精度。机床主要零部件在工作状态速度下无负载运 转时的精度，包括回转精度（如主轴轴心漂移）等。运动精度与 传动链的设计、加工与装配质量有关。