機(jī)床總體設(shè)計(jì)

機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)

機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)2014.08.2011章金屬切削機(jī)床的總體設(shè)計(jì)0緒論《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)（機(jī)制方向）的一門重要的、涉及面寬、實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)課程。課程教學(xué)的目的和任務(wù)是通過(guò)各教學(xué)環(huán)節(jié)使學(xué)生初步掌握機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)的分析和計(jì)算方法，具有進(jìn)行機(jī)械制造裝備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)和能力。學(xué)生在系統(tǒng)學(xué)完本課程后可以初步具備進(jìn)行機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)的能力。1本課程的性質(zhì)、目的及任務(wù)2014.08.2021章金屬切削機(jī)床的總體設(shè)計(jì)2課程教學(xué)的基本要求1.了解機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)研究的對(duì)象和任務(wù)、機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)的基本要求及設(shè)計(jì)機(jī)械制造裝備的方法和步驟。2.理解總體方案設(shè)計(jì)的依據(jù)、工藝分析、機(jī)械制造裝備總體布局、機(jī)械制造裝備主要技術(shù)參數(shù)的確定。3.掌握金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)的基本理論和知識(shí)，初步掌握主傳動(dòng)設(shè)計(jì)、了解進(jìn)給傳動(dòng)設(shè)計(jì)。理解機(jī)床主要部件的設(shè)計(jì)，了解組合機(jī)床設(shè)計(jì)。4.掌握專用刀具的設(shè)計(jì)方法，并且具有一定的設(shè)計(jì)成形車刀、拉刀和和其它刀具的能力和分析生產(chǎn)中與刀具有關(guān)的技術(shù)問(wèn)題的能力，5.掌握工件的裝夾、專用夾具的設(shè)計(jì)方法，并且具有一定的設(shè)計(jì)鉆床夾具、車床夾具、鏜床夾具以及其它機(jī)床夾具的能力和分析生產(chǎn)中與夾具有關(guān)的技術(shù)問(wèn)題的能力，從而提高學(xué)生的綜合水平。2014.08.2031章金屬切削機(jī)床的總體設(shè)計(jì)3教材和教學(xué)參考書教材：李慶余，孟廣耀.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)（第2版）.機(jī)械工業(yè)出版社.2009.3參考書：戴曙.金屬切削機(jī)床[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2005王啟平.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1988韓秋實(shí).機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20052014.08.2041章金屬切削機(jī)床的總體設(shè)計(jì)機(jī)床的基本要求機(jī)床的總布局機(jī)床設(shè)計(jì)的步驟第1章金屬切削機(jī)床的總體設(shè)計(jì)機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)的確定機(jī)床的總體設(shè)計(jì)是機(jī)床設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)機(jī)床的技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)起著決定性作用。2014.08.2051章金屬切削機(jī)床的總體設(shè)計(jì)包括：可加工零件的類型、材料和尺寸范圍；機(jī)床可以完成的工序種類；1.1機(jī)床的基本要求1、工藝范圍機(jī)床適應(yīng)不同生產(chǎn)要求的能力。單件或小批量生產(chǎn)的通用機(jī)床，工藝范圍廣。數(shù)控機(jī)床的工藝范圍比傳統(tǒng)的通用機(jī)床更寬大。加工中心不但工藝范圍寬，而且調(diào)整方便，加工精度又高，適用于小批生產(chǎn)自動(dòng)化。專用機(jī)床和專門化機(jī)床多應(yīng)用于大量和大批量生產(chǎn)。例如，組合機(jī)床，因其是為某一特定的工藝要求服務(wù)的，為了提高生產(chǎn)率，采用工序分散方法，一臺(tái)機(jī)床只負(fù)擔(dān)幾道甚至一道工序的加工。因此，合理地縮小機(jī)床工藝范圍以簡(jiǎn)化機(jī)床結(jié)構(gòu)、提高效率，保證質(zhì)量、降低成本，是設(shè)計(jì)這一類機(jī)床的基本原則。1.1.1機(jī)床應(yīng)具有的性能指標(biāo)不同的生產(chǎn)模式對(duì)機(jī)床的工藝范圍的要求不同。2014.08.2061章金屬切削機(jī)床的總體設(shè)計(jì)是指被加工零件表面的形狀、相互位置和尺寸的準(zhǔn)確度，表面的粗糙度。主要的影響因素是機(jī)床的精度和剛度。機(jī)床的精度1.1.1機(jī)床應(yīng)具有的性能指標(biāo)2、加工精度決定于機(jī)床主要部件的幾何形狀和相互位置。幾何精度傳動(dòng)精度運(yùn)動(dòng)精度定位精度機(jī)床工作部件和零件運(yùn)動(dòng)的均勻性與協(xié)調(diào)性，對(duì)內(nèi)聯(lián)傳動(dòng)鏈有重要意義。機(jī)床在以工作速度運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)主要零部件的幾何位置精度。機(jī)床主要部件在運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)所達(dá)到實(shí)際位置的精度；2014.08.2071章金屬切削機(jī)床的總體設(shè)計(jì)要提高機(jī)床的生產(chǎn)率，應(yīng)縮短工作時(shí)間，其中包括切削加工時(shí)間、輔助時(shí)間以及準(zhǔn)備和結(jié)束時(shí)間。為了縮短切削加工時(shí)間可以采用先進(jìn)刀具，提高切削速度、進(jìn)給速度、加大背吃刀量等方法。1.1.1機(jī)床應(yīng)具有的性能指標(biāo)為了提高生產(chǎn)率還要注意縮短輔助時(shí)間，例如，空行程采用快速移動(dòng)，采用不停車測(cè)量等方法。3、生產(chǎn)率和自動(dòng)化生產(chǎn)率：機(jī)床在單位時(shí)間內(nèi)加工合格工件的數(shù)量。自動(dòng)化大批量生產(chǎn)自動(dòng)化自動(dòng)化單機(jī)（組合機(jī)床、數(shù)控機(jī)床）組成生產(chǎn)流水線。單件小批量生產(chǎn)自動(dòng)化采用柔性制造系統(tǒng)，工廠自動(dòng)化。2014.08.2081章金屬切削機(jī)床的總體設(shè)計(jì)指機(jī)床在整個(gè)使用壽命期間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。（1）機(jī)床在規(guī)定時(shí)間內(nèi)發(fā)生失效的難易程度；（2）可修復(fù)機(jī)床失效后在規(guī)定時(shí)間內(nèi)修復(fù)的難易程度。1.1.1機(jī)床應(yīng)具有的性能指標(biāo)4、可靠性包括兩方面：衡量機(jī)床可靠性指標(biāo)：平均無(wú)故障工作時(shí)間、有效度。如：

CK3263B轉(zhuǎn)塔數(shù)控機(jī)床平均無(wú)故障工作時(shí)間為20小時(shí)，有效度0.95；CA6140車床平均無(wú)故障工作時(shí)間為5000小時(shí)，有效度0.95，大修周期為10年：M1040無(wú)心磨床平均無(wú)故障工作時(shí)間為120小時(shí)，有效度0.99；2014.08.2091章金屬切削機(jī)床的總體設(shè)計(jì)1.1.2人機(jī)關(guān)系機(jī)床設(shè)計(jì)師應(yīng)十分重視人機(jī)關(guān)系問(wèn)題，它已發(fā)展成為一門重要的科學(xué)分支——人機(jī)學(xué)或稱宜人學(xué)(Ergonomics)。使機(jī)床符合人的生理和心理特征，實(shí)現(xiàn)人機(jī)環(huán)境高度協(xié)調(diào)統(tǒng)一，為操作者創(chuàng)造一個(gè)安全、舒適、可靠、高效的工作條件；能減輕操作者精神緊張和身體疲勞。如:機(jī)床應(yīng)操縱方便、省力、容易掌握、不易發(fā)生操作錯(cuò)誤和故障。2014.08.20101章金屬切削機(jī)床的總體設(shè)計(jì)1.2機(jī)床的設(shè)計(jì)步驟繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖，部件裝配圖；繪制電氣系統(tǒng)安裝接線圖，液壓系統(tǒng)和控制操作系統(tǒng)裝配圖。修改完善機(jī)床聯(lián)系尺寸圖，繪制總裝配圖及部件裝配圖1.2.2技術(shù)設(shè)計(jì)1.2.1總體設(shè)計(jì)工藝分析、總體布局和確定主要技術(shù)參數(shù)。1.2.3零件設(shè)計(jì)及資料編寫1.2.4樣機(jī)試制和鑒定繪制機(jī)床的全部零件圖。整理編寫零件明細(xì)表，設(shè)計(jì)說(shuō)明書，制定機(jī)床的檢驗(yàn)方法和標(biāo)準(zhǔn)，使用說(shuō)明書等有關(guān)技術(shù)文件。2014.08.20111章金屬切削機(jī)床的總體設(shè)計(jì)1.2.1總體設(shè)計(jì)研究市場(chǎng)和用戶對(duì)所設(shè)計(jì)機(jī)床的要求，然后檢索有關(guān)資料。其中包括技術(shù)信息、預(yù)測(cè)、試驗(yàn)研究成果、發(fā)展趨向、新技術(shù)應(yīng)用以及相應(yīng)的結(jié)構(gòu)圖樣資料等。1、掌握機(jī)床的設(shè)計(jì)依據(jù)2．工藝分析將獲得的資料進(jìn)行工藝分析，擬定出幾個(gè)加工方案，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效果預(yù)測(cè)對(duì)比，從中找出性能優(yōu)良、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的工藝方案。3、總體布局按照確定的工藝方案，進(jìn)行機(jī)床總體布局。4、確定主要技術(shù)參數(shù)尺寸參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)。2014.08.20121章金屬切削機(jī)床的總體設(shè)計(jì)1.3機(jī)床的總體布局機(jī)床總布局的任務(wù)，是解決機(jī)床各部件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和相對(duì)位置的關(guān)系，并使機(jī)床具有一個(gè)協(xié)調(diào)完美的造型。工藝分析和工件的形狀、尺寸和重量，在很大程度上左右著機(jī)床的布局型式。工藝要求決定了機(jī)床所需的運(yùn)動(dòng)。每個(gè)運(yùn)動(dòng)均由相應(yīng)的執(zhí)行部件來(lái)完成，通過(guò)傳動(dòng)解決各部件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系。機(jī)床的布局受多方因素的影響，例如機(jī)床的性能、操作、觀察與調(diào)整，數(shù)控機(jī)床的控制、排屑和防護(hù)，加工中心的刀庫(kù)與機(jī)械手都對(duì)機(jī)床的布局產(chǎn)生一定的影響。機(jī)床總布局的設(shè)計(jì)是帶有全局性的一個(gè)重要問(wèn)題，它對(duì)機(jī)床的部件設(shè)計(jì)、制造和使用都有較大影響。2014.08.20131章金屬切削機(jī)床的總體設(shè)計(jì)1.3.1分配機(jī)床的運(yùn)動(dòng)應(yīng)掌握4個(gè)原則：1、將運(yùn)動(dòng)分配給質(zhì)量小的零件。2、運(yùn)動(dòng)分配應(yīng)有利于提高工件的加工精度3、運(yùn)動(dòng)分配應(yīng)有利于提高運(yùn)動(dòng)部件剛度4、運(yùn)動(dòng)分配應(yīng)視工件形狀而定運(yùn)動(dòng)件質(zhì)量小，慣性小，需要的驅(qū)動(dòng)力就小，傳動(dòng)體積??；一般來(lái)說(shuō)制造成本就低。如：萬(wàn)能升降臺(tái)銑床、龍門銑床、大型鏜銑中心運(yùn)動(dòng)部件不同，加工精度不同。如：鉆床與深孔鉆床運(yùn)動(dòng)應(yīng)分配給剛度高的部件。如：小型外圓磨床，大型外圓磨床2014.08.20141章金屬切削機(jī)床的總體設(shè)計(jì)1.3.2選擇傳動(dòng)形式和支承型式機(jī)床的主傳動(dòng)按驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)類型分為：交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)：?jiǎn)嗡匐妱?dòng)機(jī)、雙速及變頻調(diào)速機(jī)床傳動(dòng)的形式有：機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)等。機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)多采用：機(jī)械傳動(dòng)或液壓無(wú)級(jí)傳動(dòng)。1、機(jī)床的傳動(dòng)形式2、機(jī)床形式指主運(yùn)動(dòng)執(zhí)行件的狀態(tài)。如：臥式機(jī)床的主軸或運(yùn)動(dòng)方向是水平的。3、支承形式指支承件的形狀。如：車床CA6140為臥式；銑床X6132A為立式。臥式支承，H<L；立式支承H>L。2014.08.20151章金屬切削機(jī)床的總體設(shè)計(jì)1.3.3安排操作部位1、機(jī)床各部件相對(duì)位置的安排（1）操作者與工件有適當(dāng)?shù)南鄬?duì)位置。（2）操作者與操作手柄等控制元件有適當(dāng)位置；（3）操作件之間有合理的距離；（4）按鈕的顏色應(yīng)根據(jù)功能進(jìn)行合理區(qū)分。2、工件的安裝高度應(yīng)充分考慮人體的高度臥式機(jī)床，主軸高度900～1200mm；立式大型機(jī)床，工作臺(tái)面高度700mm左右；中小型立式支承的機(jī)床，工件安裝高度950～1050mm.3、操作手柄應(yīng)集中設(shè)置在操作者正?；顒?dòng)范圍內(nèi)操作者站立不動(dòng)，手臂正?；顒?dòng)范圍1200mm4、儀表盤、信號(hào)燈、指示燈等應(yīng)在操作者正常視距內(nèi)最佳視距560mm2014.08.20161章金屬切削機(jī)床的總體設(shè)計(jì)1.3.4提高機(jī)床加工精度的措施1、提高抗振性能抗振性：指機(jī)床工作部件在交變載荷下抵抗變形的能力，包括抵抗受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)的能力。2、減小熱變形機(jī)床工作時(shí)受到外部熱源和內(nèi)部熱源的影響，導(dǎo)致機(jī)床各部分不同的溫升，使機(jī)床產(chǎn)生熱變形。據(jù)統(tǒng)計(jì)機(jī)床熱變形導(dǎo)致加工誤差最大值約占全部誤差的70%。措施：隔離熱源；改善環(huán)境溫度；強(qiáng)制冷卻；采用熱源相對(duì)對(duì)稱結(jié)構(gòu)；改善排屑狀態(tài)等。3、降低噪聲齒輪振動(dòng)影響傳動(dòng)的平穩(wěn)性，是機(jī)床主要的噪聲源。措施：（自學(xué)）措施：（自學(xué)）2014.08.20171章金屬切削機(jī)床的總體設(shè)計(jì)1.3.5造型設(shè)計(jì)機(jī)床的造型必須與功能相適應(yīng)，功能決定造型，造型表現(xiàn)功能。機(jī)床造型總的原則：經(jīng)濟(jì)實(shí)用，美觀大方。外觀造型應(yīng)使機(jī)床整體統(tǒng)一，均衡穩(wěn)定，比例協(xié)調(diào)。部件的形體目前流行小圓角過(guò)渡的棱柱體造型。長(zhǎng)寬（或高）的比例要適當(dāng)，常用的比值黃金分割比率、均方根比率、整數(shù)比率、機(jī)床的主色調(diào)是綠色。實(shí)踐證明：綠色有助于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；紫色和藍(lán)色則會(huì)降低勞動(dòng)生產(chǎn)率。機(jī)床的色彩應(yīng)適應(yīng)不同的使用環(huán)境。2014.08.20181章金屬切削機(jī)床的總體設(shè)計(jì)1、主參數(shù)代表機(jī)床規(guī)格的大小，是最重要的尺寸參數(shù)對(duì)各種類型機(jī)床，GB/T15375—94標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一規(guī)定了主參數(shù)的內(nèi)容。工件回轉(zhuǎn)的機(jī)床，主參數(shù)通常都以機(jī)床的最大加工尺寸來(lái)表示；工件移動(dòng)的機(jī)床，主參數(shù)是工作臺(tái)面的最大寬度；主運(yùn)動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)床，主參數(shù)是主運(yùn)動(dòng)最大的位移1.4機(jī)床主要參數(shù)的確定1.4.1尺寸參數(shù)是指影響機(jī)床加工性能的一些尺寸。拉床的主參數(shù)是額定拉力等。專用機(jī)床的主參數(shù)，以與通用機(jī)床相對(duì)應(yīng)的主參數(shù)表示。

2014.08.20191章金屬切削機(jī)床的總體設(shè)計(jì)第二主參數(shù)是主參數(shù)的補(bǔ)充。第二主參數(shù)是為了更完整地表示機(jī)床的工作能力和加工范圍，在主參數(shù)后面標(biāo)出另一參數(shù)值、稱為第二主參數(shù)。如最大工件長(zhǎng)度、最大跨度和最大加工模數(shù)等如車床的第二主參數(shù)是最大工件長(zhǎng)度；銑床和龍門刨床是工作臺(tái)工作面長(zhǎng)度；搖臂鉆床是最大跨距等。1.4.1尺寸參數(shù)2014.08.20201章金屬切削機(jī)床的總體設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)參數(shù)指機(jī)床執(zhí)行件(如主軸、工作臺(tái)、刀架)運(yùn)動(dòng)的速度。主運(yùn)動(dòng)為往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，主運(yùn)動(dòng)參數(shù)是刀具或工件的每分鐘往復(fù)次數(shù)(次／min)，如刨床、插床等。轉(zhuǎn)速與切削速度的關(guān)系主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)參數(shù)是主軸轉(zhuǎn)速(r/min)對(duì)于通用機(jī)床，必須確定主軸的變速范圍，最高與最低轉(zhuǎn)速，無(wú)級(jí)或有級(jí)變速。對(duì)于專用機(jī)床，根據(jù)特定工序?qū)嶋H使用的切削速度和工件(或刀具)的直徑確定主軸轉(zhuǎn)速。1.4.2運(yùn)動(dòng)參數(shù)2014.08.20211章金屬切削機(jī)床的總體設(shè)計(jì)1、最低轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速的確定（變速范圍Rn）1.4.2運(yùn)動(dòng)參數(shù)切削速度與刀具材料、工件材料有關(guān)。選擇vmin和vmax時(shí)，是根據(jù)機(jī)床上幾種典型加工情況來(lái)考慮的。車床vmax----硬質(zhì)合金刀具半精車鋼件時(shí)的速度車床vmin---高速鋼刀具車螺紋時(shí)的速度Dmin、Dmax---vmax時(shí)經(jīng)常加工工件直徑d值的較小值、較大值。例如，φ400mm的中型車床用硬質(zhì)合金車刀半精車鋼料時(shí)合理的最高切削速度vmax取200m／min，這時(shí)加工軸類工件最小直徑dmin取50mm(主要考慮工件變形)。精加工絲杠螺紋的合理切削速度，一般取vmin=1.5m／min，加工絲杠最大直徑dmax取400mm。2014.08.20221章金屬切削機(jī)床的總體設(shè)計(jì)1.4.2運(yùn)動(dòng)參數(shù)機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速絕大多數(shù)是采用等比數(shù)列。以表示公比，則轉(zhuǎn)速數(shù)列為：2、主軸轉(zhuǎn)速的合理排列變速范圍為主軸轉(zhuǎn)速采用等比數(shù)列的原因：設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，使用方便，最大相對(duì)轉(zhuǎn)速損失率相等。（1）設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單可分解成幾個(gè)等比數(shù)列的乘積，使傳動(dòng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化。2014.08.20231章金屬切削機(jī)床的總體設(shè)計(jì)1.4.2運(yùn)動(dòng)參數(shù)例Z=24，則該數(shù)列可分解為4個(gè)等比數(shù)列變速組串聯(lián)，使機(jī)床主軸獲得24種等比數(shù)列裝速。abcd數(shù)列的項(xiàng)數(shù)：

Pa、Pb、Pc

、Pd數(shù)列的級(jí)比：數(shù)列的級(jí)比指數(shù)：

1、3、6、12結(jié)構(gòu)式2014.08.20241章金屬切削機(jī)床的總體設(shè)計(jì)加工某一工件所需的最有利的切削速度為v，相應(yīng)的轉(zhuǎn)速為n，通常情況最有利的轉(zhuǎn)速n介于兩個(gè)相鄰轉(zhuǎn)速nj和nj+1之間，即選用較低的轉(zhuǎn)速nj，這時(shí)轉(zhuǎn)速的損失為(n-nj)，如用相對(duì)轉(zhuǎn)速損失表示，則1.4.2運(yùn)動(dòng)參數(shù)（2）使用方便，最大相對(duì)轉(zhuǎn)速損失率相等。等比數(shù)列轉(zhuǎn)速通式最大的相對(duì)轉(zhuǎn)速損失是當(dāng)所需的最有利的轉(zhuǎn)速n趨近于nj+1時(shí)，即2014.08.20251章金屬切削機(jī)床的總體設(shè)計(jì)從上式可以看到，最大相對(duì)轉(zhuǎn)速損失是取決于兩相鄰轉(zhuǎn)速之比，在其他條件(加工直徑、進(jìn)給、背吃刀量)不變的情況下，相對(duì)轉(zhuǎn)速的損失就反映了生產(chǎn)率的損失。對(duì)于通用機(jī)床，可以認(rèn)為每個(gè)轉(zhuǎn)速的使用機(jī)會(huì)均等，同時(shí)，應(yīng)使任意相鄰兩轉(zhuǎn)速間最大相對(duì)轉(zhuǎn)速損失相等，即1.4.2運(yùn)動(dòng)參數(shù)2014.08.20261章金屬切削機(jī)床的總體設(shè)計(jì)（1）機(jī)床轉(zhuǎn)速是從小到大遞增的，所以規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)公比，并且規(guī)定相對(duì)速度損失的最大值A(chǔ)max不大于50％，則相應(yīng)不大于2，所以3、標(biāo)準(zhǔn)公比原則1.4.2運(yùn)動(dòng)參數(shù)（2）為了方便記憶，簡(jiǎn)化機(jī)床設(shè)計(jì)和使用，規(guī)定了幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值，這些數(shù)值是選取2或10的某次方根。

這些公比的特性如下：1)公比是2的某次方根，其數(shù)列每隔若干項(xiàng)增加或縮小2倍。2)公比是10的某次方根，其數(shù)列每隔若干項(xiàng)增大或縮小10倍。2014.08.20271章金屬切削機(jī)床的總體設(shè)計(jì)從使用性能考慮，選取公比最好小一些，以便減少相對(duì)速度損失，但小一些，級(jí)數(shù)z增多，會(huì)使機(jī)床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。公比選取的一般原則如下：①用于大批大量生產(chǎn)的自動(dòng)化與半自動(dòng)化機(jī)床，，要小些，選取1.12或1.25。②大型機(jī)床加工大尺寸工件，應(yīng)小些，取1.12、1.25。③中型通用機(jī)床，公比平常選取1.25或1.41。④小型機(jī)床，公比平常取l.58或1.78。4、公比選用原則1.4.2運(yùn)動(dòng)參數(shù)2014.08.20281章金屬切削機(jī)床的總體設(shè)計(jì)1.4.2運(yùn)動(dòng)參數(shù)2014.08.20291章金屬切削機(jī)床的總體設(shè)計(jì)動(dòng)力參數(shù)包括電動(dòng)機(jī)的功率，液壓缸的牽引力，液壓馬達(dá)、伺服電動(dòng)機(jī)或步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩等。各傳動(dòng)件的參數(shù)(軸或絲杠的直徑、齒輪與蝸輪的模數(shù)等)都是根據(jù)動(dòng)力參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算的。如果動(dòng)力參數(shù)定得過(guò)大，將使機(jī)床過(guò)于笨重，浪費(fèi)材料和電力；如果定得過(guò)小，又將影響機(jī)床的性能。動(dòng)力參數(shù)可以通過(guò)調(diào)查、試驗(yàn)和計(jì)算的方法進(jìn)行確定。這里將主要討論電動(dòng)機(jī)功率的確定。

1.4.3動(dòng)力參數(shù)1、主傳動(dòng)功率的確定機(jī)床主運(yùn)動(dòng)的功率，包括切削功率、空轉(zhuǎn)功率損失和附加機(jī)械摩擦損失三部分。2014.08.20301章金屬切削機(jī)床的總體設(shè)計(jì)進(jìn)行切削加工時(shí)，要消耗切削功率P切。它與刀具材料、工件材料和所選用的切削用量的大小有關(guān)。如果是專用機(jī)床，則工作條件比較固定，也就是刀具與工件的材料和切削用量的變化范圍較小。這時(shí)計(jì)算值也比較接近實(shí)際情況。若是普通機(jī)床，則刀具與工件的材料和切削用量的變化都相當(dāng)大。通常，可根據(jù)機(jī)床檢驗(yàn)時(shí)所要求的重負(fù)荷切削條件來(lái)確定。設(shè)計(jì)機(jī)床時(shí)，當(dāng)主傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)方案尚未確定前，用下面的公式估算主電動(dòng)機(jī)功率P主(單位為kW)對(duì)于通用機(jī)床，；對(duì)于直線運(yùn)動(dòng)的通用機(jī)床，(結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的取大值，復(fù)雜的取小值)。1.4.3動(dòng)力參數(shù)2014.08.20311章金屬切削機(jī)床的總體設(shè)計(jì)當(dāng)主傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)方案確定后，可用下面的公式估算主電動(dòng)機(jī)功率P主(kW)機(jī)床主運(yùn)動(dòng)空轉(zhuǎn)時(shí)，要消耗電動(dòng)機(jī)的一部分功率，這部分消耗稱為空轉(zhuǎn)功率損失，用P空(kW)表示。機(jī)床的空轉(zhuǎn)功率損失只隨主軸和其他各軸轉(zhuǎn)速的變化而改變。引起空轉(zhuǎn)損失的主要因素是：各傳動(dòng)件在空載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的摩擦損耗，傳動(dòng)件的攪油和克服空氣阻力的功率損耗。它與有無(wú)載荷以及載荷大小無(wú)關(guān)，而隨傳動(dòng)件轉(zhuǎn)速的增加而增大。傳動(dòng)件愈多，轉(zhuǎn)速愈高，膠帶和軸承的預(yù)緊力越大，裝配的質(zhì)量越差，則空載功率越大?！鱾鲃?dòng)鏈機(jī)械效率，等于主傳動(dòng)鏈中各傳動(dòng)副的機(jī)械效率的乘積。1.4.3動(dòng)力參數(shù)2014.08.20321章金屬切削機(jī)床的總體設(shè)計(jì)中型機(jī)床主傳動(dòng)鏈的空轉(zhuǎn)功率損失可用下列的試驗(yàn)公式進(jìn)行估算：式中da——主運(yùn)動(dòng)鏈中除主軸外所有傳動(dòng)軸軸頸的平均直徑。

n主——主軸轉(zhuǎn)速(r／min)；

d主——主軸前后軸頸的平均值(m)；

---當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為n主時(shí)，傳動(dòng)鏈內(nèi)除主軸外各傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速之和。如傳動(dòng)鏈內(nèi)有不傳遞載荷但也隨之作空運(yùn)轉(zhuǎn)的軸時(shí)，這些軸的轉(zhuǎn)速也應(yīng)計(jì)入(r／min)；

1.4.3動(dòng)力參數(shù)2014.08.20331章金屬切削機(jī)床的總體設(shè)計(jì)中型機(jī)床主傳動(dòng)鏈的空轉(zhuǎn)功率損失可用下列的試驗(yàn)公式進(jìn)行估算：式中k1——潤(rùn)滑油粘度影響的修正系數(shù)。用N46號(hào)機(jī)械油時(shí)，k1=1；用N32號(hào)機(jī)械油時(shí)，k1=0.9；用N15號(hào)機(jī)械油時(shí)，k1=0.75；

k2---系數(shù)。主軸用兩支承的滾動(dòng)軸承或滑動(dòng)軸承，是k2=8.5；三支承滾動(dòng)軸承，是k2=10。1.4.3動(dòng)力參數(shù)2014.08.20341章金屬切削機(jī)床的總體設(shè)計(jì)機(jī)床在切削時(shí)，齒輪、軸承等零件上的正壓力加大了，功率的損耗也加大了。比P空多出來(lái)的那部分功率損耗，稱為附加機(jī)械摩擦損失功率P機(jī)。切削功率越大，這部分損失也越大。綜上所述，主電動(dòng)機(jī)功率(kW)為：---主運(yùn)動(dòng)鏈中各傳動(dòng)副的機(jī)械效率。1.4.3動(dòng)力參數(shù)2014.08.20351章金屬切削機(jī)床的總體設(shè)計(jì)1.4.3動(dòng)力參數(shù)2014.08.20361章金屬切削機(jī)床的總體設(shè)計(jì)對(duì)同類型機(jī)床進(jìn)行廣泛調(diào)查和分析比較，并在同類型、同規(guī)格的機(jī)床上進(jìn)行切削實(shí)驗(yàn)，實(shí)測(cè)出的各種切削條件下的功率值作為參考，再考慮了機(jī)床最大載荷的情況，同時(shí)要考慮采用先進(jìn)切削方法必須放寬一定的裕量。表6-5是國(guó)產(chǎn)常用機(jī)床的主要運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)，可供參考。1.4.3動(dòng)力參數(shù)2014.08.20371章金屬切削機(jī)床的總體設(shè)計(jì)1.4.3動(dòng)力參數(shù)2014.08.20381章金屬切削機(jī)床的總體設(shè)計(jì)在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)與主運(yùn)動(dòng)共用一個(gè)電動(dòng)機(jī)的普通機(jī)床上，如臥式車床和鉆床，由于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)所消耗的功率與主運(yùn)動(dòng)相比是很小的，因此可以忽略進(jìn)給所需的功率。在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)與空行程運(yùn)動(dòng)共用一個(gè)電動(dòng)機(jī)的機(jī)床上，如升降臺(tái)銑床，也不必單獨(dú)考慮進(jìn)給所需的功率，因?yàn)槭股蹬_(tái)快速上升所需的空行程運(yùn)動(dòng)功率比進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的功率大得多。2、進(jìn)給傳動(dòng)功率的確定1.4.3動(dòng)力參數(shù)2014.08.20391章金屬切削機(jī)床的總體設(shè)計(jì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)采用單獨(dú)的普通電動(dòng)機(jī)的機(jī)床，如升降臺(tái)銑床和龍門銑床，以及用液壓缸驅(qū)動(dòng)進(jìn)給的機(jī)床，如仿形車床、多刀半自動(dòng)車床和組合機(jī)床等，都需要確定進(jìn)給運(yùn)動(dòng)所需的功率。通常用參考同類型機(jī)床和計(jì)算相結(jié)合的辦法確定。注意比較傳動(dòng)鏈的長(zhǎng)短和低效率傳動(dòng)副(絲杠螺母、蝸桿蝸輪)的數(shù)量。進(jìn)給傳動(dòng)鏈的機(jī)械效率會(huì)低至0.15～0.20。1.4.3動(dòng)力參數(shù)2014.08.20401章金屬切削機(jī)床的總體設(shè)計(jì)進(jìn)給功率Ps(kW)可根據(jù)進(jìn)給牽引力FQ(N)，進(jìn)給速度v(mm/min)和機(jī)械效率，由如下計(jì)算公式?jīng)Q定：1.4.3動(dòng)力參數(shù)滑動(dòng)導(dǎo)軌進(jìn)給牽引力FQ(N)的估算公式如下：三角形或三角形與矩形綜合導(dǎo)軌矩形導(dǎo)軌燕尾形導(dǎo)軌鉆床主軸2014.08.20411章金屬切削機(jī)床的總體設(shè)計(jì)圖6-2導(dǎo)軌上的作用力式中G——移動(dòng)部件的重力；FX、FY、FZ——切削力的三向分力。其中FZ沿導(dǎo)軌的縱向(N)，見(jiàn)圖6-2；f'——當(dāng)量摩擦系數(shù)；f——鉆床主軸套筒上的摩擦系數(shù)；k——考慮顛覆力矩影響的系數(shù)；d——主軸直徑(mm)；T——主軸上的轉(zhuǎn)矩(N·m)在正常潤(rùn)滑條件下的鑄鐵一鑄鐵副導(dǎo)軌，k與f可取如下數(shù)值：三角形和矩形導(dǎo)軌，是k=1.1～1.15，f‘