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1、第第7 7章章 机床主参数的确定机床主参数的确定主要参数（又称主规格）主要参数（又称主规格）:尺寸参数尺寸参数：主要结构尺寸，围绕被加工零件的尺寸参：主要结构尺寸，围绕被加工零件的尺寸参 数进行的；数进行的；运动参数运动参数：机床执行件如主轴、工作台、刀架的：机床执行件如主轴、工作台、刀架的n n、v v；动力参数动力参数：机床电动机的功率，液压缸的牵引力，：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液压马达伺服电动机或步进电动机的额 定转距。定转距。7.1 7.1 尺寸参数尺寸参数 1.与被加工零件有关的尺寸与被加工零件有关的尺寸例：摇臂钻床的跨距例：摇臂钻床的跨距
2、L，主轴端面至底座工作台，主轴端面至底座工作台 最大距离最大距离H，主，主 轴行程轴行程h等。等。2.标准化工具或夹具的安装面尺寸标准化工具或夹具的安装面尺寸:摇臂钻床的摇臂钻床的 主轴锥孔尺寸主轴锥孔尺寸 ，CA6140主轴锥孔。主轴锥孔。3.3.主要结构尺寸，如摇臂钻床的外立柱直径主要结构尺寸，如摇臂钻床的外立柱直径d.d.。尺寸参数一般参考现有机床确定，对于某些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，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
3、的机床，一个主参数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还不足以确定机床的规格，还需第二主参数加以补充。补充。7.2 7.2 运动参数运动参数7.2.1 7.2.1 主运动参数主运动参数 对于主运动是回转运动的机床是：对于主运动是回转运动的机床是：n:r/min n:r/min v:m/min v:m/min 次次/min/mindv1000n n=n：转速转速 r/minv:切削速度切削速度 m/mind:工件（刀具）直径工件（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
4、的工艺，当该工艺长期稳定时，主轴只需一种床完成特定的工艺，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。固定转速，不需要换置机构。n=v:v:选定切削速度选定切削速度 d:d:刀具或工件直刀具或工件直径径通用机床是为了适应多种零件加工而设计制造的，主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、最低与最高转速轴需要变速。因此需确定它的变速范围、最低与最高转速及及Z。1.1.主轴最高、最低转速主轴最高、最低转速 n =n =dv1000maxminmax1000dvminmaxmin1000dv确定确定v v时，时，和工艺有关和工艺有关:刀具材料（
5、高速钢、硬刀具材料（高速钢、硬质合金及陶瓷）、工件材料（钢、铸铁、铜、质合金及陶瓷）、工件材料（钢、铸铁、铜、铝）、铝）、刀具进给量刀具进给量和切深有关。和切深有关。v v可以通过切削实验和查切削用量手册得到。在可以通过切削实验和查切削用量手册得到。在计算计算n nmaxmax时，不是把一切可能出现的时，不是把一切可能出现的v vmaxmax、d dminmin代入代入n nminmin中，而应当是在实际使用时采用中，而应当是在实际使用时采用v vmaxmax常用的常用的d d值值中较小的数值。这样就可以得到较为合理的中较小的数值。这样就可以得到较为合理的n nmaxmax和和n nminmi
6、n以及以及R Rn n=n=nmaxmax/n/nminmin。min车床车床 d dmaxmax=(0.5=(0.50.6)D0.6)Dmax(max(回转直径回转直径)d dminmin=(0.2=(0.20.25)d0.25)dmaxmax例：钻床可以进行钻孔、扩孔、铰孔、攻丝等，钻孔要求例：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。如孔低。因此，要求主轴应该有多种转速。如:最大钻孔直最大钻孔直径径D=40mmD=40mm的的Z3040Z3040型摇
7、臂钻床共有型摇臂钻床共有1616级转速级转速:n=25 n=25、4040、6363、8080、100100、125125、160160、250250、320320、400400、500500、630630、800800、12501250、2000 2000 (r/min)(r/min)用上述公式求得主轴最高、最低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、修正计同类机床有关资
8、料，从而校验、修正计算结果计算结果.例：例：访问若干访问若干 400mm个普通车床用户个普通车床用户，了解并统计这些机床上常用的主轴转，了解并统计这些机床上常用的主轴转速如下：速如下：车车轴类零件：轴类零件：n=400900盘形类：盘形类：n=150300机修：机修：n=80150车大导程螺距：车大导程螺距：n=1040个别：个别：nmax=1500 nmin=7 njmax=1273分析国内外同类分析国内外同类 D=400确定：确定：nmax=1500 nmin=102.2.主轴转速系列主轴转速系列 n nminmin 、n nmaxmax 确定后，还需确定中间转速，为确定后，还需确定中间转
9、速，为了获得合理的切削用量，最好能连续地变换转速，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变速比较复杂，有的则变速范围较小(除数控机床除数控机床)。n1=nmin nz=nmaxn1，n2，n3，nj，nj+1nz如果加工某一工件需要的最有利的切削速度为如果加工某一工件需要的最有利的切削速度为v，相
10、应，相应的转速为的转速为n:njnnj+1 如果采用较高的转速如果采用较高的转速nj+1，必将提高，必将提高v，刀具耐用度将，刀具耐用度将降低，以采用较低转速为宜。降低，以采用较低转速为宜。这时转速损失为：这时转速损失为：n-nj相对转速损失为：相对转速损失为：A=(n-nj)/nlim1jnnnnnj11jjjnnn1jjnnA=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理 想值不一样）。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：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
11、 =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，公比为为n1=nmin n2=n1 n3 =n2 =n1nz=n1A=(1-)100=100Rn=1jjnn121Z1minmaxnn111nnZ1Z1 有的机床，特别是变速级数较多的通用机床，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，理排列，仍按等比数列排列，但公比不是一个，但
12、公比不是一个，而是两个或两个以上。而是两个或两个以上。常用的转速按较小的公比，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。不常用的转速用较大的公比排列。对于全部转速对于全部转速来说，称混合公比排列。来说，称混合公比排列。11例：例：低低 n=25、40、63 r/min 1.58 中中 n=63、80、100、125、160、200、250、320、400、500、630、800r/min 1.26 高高 n=800、1250、1600 r/min 1.58 7.2.2 7.2.2 进给运动进给运动 等差数列：刨床、插床等差数列：刨床、插床 进给量的损失也代表了生产率的损失进给量的损
13、失也代表了生产率的损失 等比数列：外联传动链等比数列：外联传动链 不定：自动半自动、交换齿数不定：自动半自动、交换齿数 v最佳最佳7.2.3 7.2.3 标准公比和标准数列标准公比和标准数列 机床转速是由小到大递增的，因此机床转速是由小到大递增的，因此 。为使最大相对转。为使最大相对转速损失率不超过速损失率不超过50，（，（1-）10050，则，则 ，因因此此 。如果超过，生产率急剧下降。为了简化机床。如果超过，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，这些数值是选取了和的某次方根。，这些数
14、值是选取了和的某次方根。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，则应满足满足10 n=n =Z1是正整数是正整数 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，则应满足的，则应满足n=n =Z2是正整数是正整数我国机床专业标准我国机床专业标准GC58-60规定了七个标准化，其中三个公比规定了七个标准化，其中三个公比符合上述三条原则，符合上述三条原则，11Z110Z2Z22Z=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，即其中四个标准公比符合上述三
15、条原则的两条，即 =.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。及其它参数。7.2.4 公比的公比的选用原则选用原则 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，一般取复杂，一般取=1.41 or 1.26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，一般取一些，一般取 =1.12 or 1.26。因为这类机床的生产率高，转速损。因为这类机床的生产
16、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。齿轮机构，后者能实现小的公比，而结构又比较简单。2010621010325104101401012232对于大型机床，公比应对于大型机床，公比应 取的小一些，一般取的小一些，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。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。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，一般对于非自动化小型机床，公比应取的大一些，一般取取 为为1.581.58、1.781.78或，因为在这类机床上，辅助时间或，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。较多，而切削时间所占比重不大，转速损失的影响不大。7.3 7.3 动力参数动力参数 液压缸牵引力液压缸牵引力动力参数动力参数 液压马达或步进电机的额定扭矩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伺服电机或步进电机的额定转速 其中电动机
