1、返 回机械制造装备设计机械制造装备设计返 回目录目录第一章第一章 金属切削机床的总体设计金属切削机床的总体设计第一节第一节机床的基本要求机床的基本要求第二节第二节金属切削机床的设计步骤金属切削机床的设计步骤第三节第三节机床的总体布局机床的总体布局第四节第四节机床主要技术参数的确定机床主要技术参数的确定返 回1.1 1.1 机床的基本要求机床的基本要求一、机床应具有的性能指标一、机床应具有的性能指标1、工艺范围、工艺范围 指机床适应不同生产要求的能力。包括可加工的零指机床适应不同生产要求的能力。包括可加工的零件类型、形状和尺寸范围，能完成的工序种类等。件类型、形状和尺寸范围，能完成的工序种类等。
2、2、加工精度、加工精度指被加工工件表面的形状位置、尺寸的准确度，指被加工工件表面的形状位置、尺寸的准确度，表面的粗糙程度。表面的粗糙程度。机床的精度分为三级：普通精度机床；精密机床；机床的精度分为三级：普通精度机床；精密机床；高精度机床高精度机床。其公差值的比值约为。其公差值的比值约为1：0.4：0.25。第一节第一节 机床的基本要求机床的基本要求返 回1.1.工艺范围工艺范围 不同的生产模式对工艺范围要求不同：不同的生产模式对工艺范围要求不同：单件大量生产单件大量生产要求加工效率高、工艺范围窄，机要求加工效率高、工艺范围窄，机床结构简单。床结构简单。如：组合机床。如：组合机床。单件小批量生产
3、单件小批量生产要求扩大机床功能，工艺范围广，要求扩大机床功能，工艺范围广，机床结构复杂。机床结构复杂。如：通用车床。如：通用车床。多品种小批量生产多品种小批量生产要求机床运动和刀具多，加工要求机床运动和刀具多，加工精度高，工艺范围广。精度高，工艺范围广。如：数控机床、加工中心。如：数控机床、加工中心。通用机床都具有较宽的工艺范围；数控机床的工艺范通用机床都具有较宽的工艺范围；数控机床的工艺范围比传统通用机床更宽，使其具有良好的柔性；专用机床围比传统通用机床更宽，使其具有良好的柔性；专用机床和专门化机床则应合理地缩小工艺范围。和专门化机床则应合理地缩小工艺范围。1.1 1.1 机床的基本要求机床
4、的基本要求返 回3、生产率和自动化、生产率和自动化指机床在单位时间内所能加工的工件数量。指机床在单位时间内所能加工的工件数量。4、可靠性、可靠性机床在整个使用寿命期间内完成规定功能的能力机床在整个使用寿命期间内完成规定功能的能力 。可靠性包括两个方面：可靠性包括两个方面：一是机床在规定时间内发生一是机床在规定时间内发生失效的难易程度；二是可修复机床失效后在规定时间失效的难易程度；二是可修复机床失效后在规定时间内修复的难易程度。内修复的难易程度。1.1 机床的基本要求机床的基本要求返 回1.1 机床的基本要求机床的基本要求二、人机关系二、人机关系 机床除具有一定的技术性能指标外，还应有良好机床除
5、具有一定的技术性能指标外，还应有良好的人机关系。即使机床符合人的生理和心理特征，实的人机关系。即使机床符合人的生理和心理特征，实现人机环境高度协调统一，为操作者创造一个安全、现人机环境高度协调统一，为操作者创造一个安全、舒适、可靠、高效的工作条件；能减轻操作者精神紧舒适、可靠、高效的工作条件；能减轻操作者精神紧张和身体疲劳。张和身体疲劳。返 回 1.2 金属切削机床的设计步骤金属切削机床的设计步骤 第二节第二节 金属切削机床的设计步骤金属切削机床的设计步骤 机床设计大致包括四个阶段：机床设计大致包括四个阶段：第一、总体设计第一、总体设计（产品规划、方案设计产品规划、方案设计）第二、技术设计第二
6、、技术设计 第三、零件设计第三、零件设计 第四、样机试制和鉴定第四、样机试制和鉴定返 回一、总体设计一、总体设计1 1掌握机床的设计依据（掌握机床的设计依据（产品规划产品规划调查研究调查研究）根据设计要求，进行调查研究。根据设计要求，进行调查研究。2 2工艺分析（工艺分析（方案设计方案设计）优化加工方案优化加工方案。必要时画出加工示意图。必要时画出加工示意图。3 3总体布局（总体布局（方案设计方案设计）根据根据确定的确定的工艺工艺方案，确定机床刀具和工件的相方案，确定机床刀具和工件的相对运动，确定各部件的相互位置。对运动，确定各部件的相互位置。1.2 金属切削机床的设计步骤金属切削机床的设计步
7、骤返 回总体布局设计步骤：总体布局设计步骤：分配机床运动分配机床运动选择选择传动形式传动形式和机床的和机床的支承形式支承形式安排安排操作位置操作位置拟定拟定提高刚度的措施提高刚度的措施造型设计和造型设计和色彩选择。色彩选择。另外，应画出传动原理图，主要部件的结构草图，另外，应画出传动原理图，主要部件的结构草图，液压系统原理图，电气控制电路图，操纵控制系统原液压系统原理图，电气控制电路图，操纵控制系统原理图。画出机床联系尺寸图理图。画出机床联系尺寸图机床原始总图机床原始总图。1.2 金属切削机床的设计步骤金属切削机床的设计步骤返 回总体设计阶段应采用总体设计阶段应采用可靠性可靠性设计原理，设计原
8、理，进行预防故障设计。利用概率设计，将所设进行预防故障设计。利用概率设计，将所设计零件的失效概率限制在允许的很小范围内，计零件的失效概率限制在允许的很小范围内，以满足可靠性定量的要求。以满足可靠性定量的要求。1.2 金属切削机床的设计步骤金属切削机床的设计步骤返 回 可靠性设计的六条原则：可靠性设计的六条原则：采用采用成熟的经验或经分析试验验证了的方案成熟的经验或经分析试验验证了的方案；结构简单，零部件数量少；结构简单，零部件数量少；多用标准化、通用化零部件；多用标准化、通用化零部件；重视维修性，便于检修、调整、拆换；重视维修性，便于检修、调整、拆换；重视关键零件的可靠性和材料选择；重视关键零
9、件的可靠性和材料选择；充分运用故障分析成果，及时反馈，尽早改进。充分运用故障分析成果，及时反馈，尽早改进。1.2 金属切削机床的设计步骤金属切削机床的设计步骤返 回4确定主要的技术参数确定主要的技术参数主要参数包括：主要参数包括：主参数和尺寸参数主参数和尺寸参数运动参数运动参数动力参数动力参数 1.2 金属切削机床的设计步骤金属切削机床的设计步骤返 回二、技术设计二、技术设计 画出传动系统图，绘制部件装配图，绘制电气系画出传动系统图，绘制部件装配图，绘制电气系统安装接线图，液压系统和控制操作系统装配图，绘统安装接线图，液压系统和控制操作系统装配图，绘制总装配图及部件装配图制总装配图及部件装配图
10、 三、零件设计及资料编写三、零件设计及资料编写四、样机试制和鉴定四、样机试制和鉴定 样机试制；空车试运转；随后进行工业性试验，在样机试制；空车试运转；随后进行工业性试验，在额定载荷下进行试工作，并写出工业性试验报告。额定载荷下进行试工作，并写出工业性试验报告。1.2 金属切削机床的设计步骤金属切削机床的设计步骤返 回 1.3 机床的总体布局机床的总体布局（金属切削机床相关知识）（金属切削机床相关知识）机床通用型号机床通用型号表示方法表示方法（摘示（摘示GB/T153752008）返 回机床分为十一大类，每类通用机床都有它的主参数系列，而每一规格机床分为十一大类，每类通用机床都有它的主参数系列，
11、而每一规格又有基型和变型，合称为这类机床的系列和型谱。又有基型和变型，合称为这类机床的系列和型谱。机床系列型谱机床系列型谱（GB/T15375GB/T1537520082008）1.3 机床的总体布局机床的总体布局（金属切削机床相关知识）（金属切削机床相关知识）返 回（一）机床的工作原理（一）机床的工作原理 通过刀具与工件之间的相对运动，由刀通过刀具与工件之间的相对运动，由刀具切除工件表面多余的金属材料，形成工件具切除工件表面多余的金属材料，形成工件加工表面的几何形状、尺寸，并达到其精度加工表面的几何形状、尺寸，并达到其精度要求。要求。机床的运动功能设计机床的运动功能设计 1.3 机床的总体布
12、局机床的总体布局（金属切削机床相关知识）（金属切削机床相关知识）一、分配机床的运动一、分配机床的运动返 回（二）工件表面的形成原理（二）工件表面的形成原理 1.几何表面的形成原理几何表面的形成原理 2.发生线的形成发生线的形成 (1)(1)轨迹法轨迹法 (2)(2)成形法成形法(仿形法仿形法)(3)(3)相切法相切法 (4)(4)范成法范成法 1.3 机床的总体布局机床的总体布局（金属切削机床相关知识）（金属切削机床相关知识）返 回几何表面的形成原理几何表面的形成原理任何表面都任何表面都可看作一条可看作一条曲线（或直曲线（或直线）沿另一线）沿另一条曲线（或条曲线（或直线）运动直线）运动的轨迹。
13、前的轨迹。前者称为者称为母线母线，后前者称为后前者称为导线导线 1.3 机床的总体布局机床的总体布局（金属切削机床相关知识）（金属切削机床相关知识）返 回 3.加工表面的形成方法加工表面的形成方法 加工表面的形成方法是加工表面的形成方法是母线母线形成方法和形成方法和导线导线形成方法形成方法的组合。故加工表面形成所需的刀具与工件之间的相对运的组合。故加工表面形成所需的刀具与工件之间的相对运动也是形成母线和导线所需相对运动的组合。动也是形成母线和导线所需相对运动的组合。1.3 机床的总体布局机床的总体布局（金属切削机床相关知识）（金属切削机床相关知识）返 回（三）机床运动分类（三）机床运动分类1
14、1、按运动性质、按运动性质直线运动直线运动回转运动回转运动2 2、按运动功能、按运动功能成形运动成形运动3 3、按运动之间的关系、按运动之间的关系独立运动独立运动复合运动（如车螺纹）复合运动（如车螺纹）非成形运动非成形运动主运动主运动进给运动（或形状创成运动）进给运动（或形状创成运动）1.3 机床的总体布局机床的总体布局（金属切削机床相关知识）（金属切削机床相关知识）返 回（四）机床运动功能设计方案（四）机床运动功能设计方案1.选取坐标系选取坐标系沿、轴的直线运动符号和运动量仍用沿、轴的直线运动符号和运动量仍用、表示；、表示；绕、轴的回转运动用、表示绕、轴的回转运动用、表示，其运动量用表示。，
15、其运动量用表示。1.3 机床的总体布局机床的总体布局（金属切削机床相关知识）（金属切削机床相关知识）返 回 数控卧式车床坐标系数控卧式车床坐标系 1.3 机床的总体布局机床的总体布局（金属切削机床相关知识）（金属切削机床相关知识）返 回2.写出机床运动功能式写出机床运动功能式运动功能式运动功能式表示机床的表示机床的运动个数运动个数、形式形式（直线或回转运（直线或回转运动）、动）、功能功能（主运动、进给运动、非成形运动，分别用下标（主运动、进给运动、非成形运动，分别用下标、表示）及排列顺序。、表示）及排列顺序。左边写工件左边写工件，用表示。，用表示。右边写刀具右边写刀具，用表示。中间，用表示。中
16、间写运动，按运动顺序排列，并用写运动，按运动顺序排列，并用“”分开。分开。1.3 机床的总体布局机床的总体布局（金属切削机床相关知识）（金属切削机床相关知识）;/,/)2;/,/)1TCYZXWTZXCWpfffffp如：如：返 回3.画出机床运动原理图画出机床运动原理图 机床运动原理图机床运动原理图是将机床运动功能式用是将机床运动功能式用简洁的符号和图形表达出来，是机床传动系简洁的符号和图形表达出来，是机床传动系统设计的依据。统设计的依据。1.3 机床的总体布局机床的总体布局（金属切削机床相关知识）（金属切削机床相关知识）返 回 1.3 机床的总体布局机床的总体布局（金属切削机床相关知识）（
17、金属切削机床相关知识）返 回4.运动功能分配设计运动功能分配设计运动功能分配设计是确定运动功能分配式中运动功能分配设计是确定运动功能分配式中“接地接地”的位的位置，用置，用“”表示，表示，“”左侧左侧的运动由工件完成，的运动由工件完成，“”右侧右侧的运动由刀具完成。的运动由刀具完成。;/,/)2;/,/)1TCYZXWTZXCWpfffffp车床的运动功能分配设计车床的运动功能分配设计铣床的运动功能分配设计铣床的运动功能分配设计 1.3 机床的总体布局机床的总体布局（金属切削机床相关知识）（金属切削机床相关知识）返 回 1.3 机床的总体布局机床的总体布局1、将运动分配给质量小的零部件。、将运
18、动分配给质量小的零部件。运动件质量小，惯性小，需要的驱动力就小，传运动件质量小，惯性小，需要的驱动力就小，传动机构体积小；制造成本低。动机构体积小；制造成本低。2、运动分配应有利于提高工件的加工精度。运动分配应有利于提高工件的加工精度。3、运动分配应有利于提高运动部件的刚度。运动分配应有利于提高运动部件的刚度。4、运动的分配应视工件形状而定。、运动的分配应视工件形状而定。机床运动的分配原则：机床运动的分配原则：返 回5.画出机床传动原理图画出机床传动原理图 1.3 机床的总体布局机床的总体布局 将动力源与将动力源与执行件、一执执行件、一执行件和另一执行件和另一执行件之间的运行件之间的运动和传动
19、关系动和传动关系同时表示出来，同时表示出来，即传动原理图。即传动原理图。返 回1.3 机床的总体布局机床的总体布局二、选择传动形式和支承型式二、选择传动形式和支承型式主传动驱动主传动驱动电动机类型电动机类型交流电动机驱动交流电动机驱动直流电动机驱动直流电动机驱动单速电动机单速电动机双速电动机双速电动机变频调速电动机变频调速电动机机床传动的形式机床传动的形式机械传动机械传动液压传动液压传动优点：优点：滑移齿轮变速，变速级滑移齿轮变速，变速级数一般少于数一般少于30级，它传递功率级，它传递功率大，变速范围较广，传动比准大，变速范围较广，传动比准确，工作可靠。确，工作可靠。缺点：缺点：有相对有相对转
20、速损失，工作中不能变速。转速损失，工作中不能变速。优点：优点：无级变速，传动平衡，无级变速，传动平衡，运动换向冲击小，易于实现直运动换向冲击小，易于实现直线运动。线运动。返 回卧式支撑卧式支撑：支撑件高度方向尺寸：支撑件高度方向尺寸长度方向尺寸；长度方向尺寸；1.3 机床的总体布局机床的总体布局支承型支承型式式：机床支撑件的机床支撑件的状态。状态。返 回立柱支撑立柱支撑单臂支撑单臂支撑龙门支撑龙门支撑1.3 机床的总体布局机床的总体布局特点：卧式支承特点：卧式支承的机床，重心低，刚度大，是中小型机床的首选的机床，重心低，刚度大，是中小型机床的首选支承形式。支承形式。立式支承立式支承又称为柱式支
21、承，简称为立柱。这种支承占又称为柱式支承，简称为立柱。这种支承占地面积小，刚度较卧式差，机床的操作位置比较灵活。地面积小，刚度较卧式差，机床的操作位置比较灵活。龙门框架龙门框架支承支承，是单臂支承的改进形式，是单臂支承的改进形式,又称为双柱式支承，适用于立式大又称为双柱式支承，适用于立式大型机床型机床。返 回1.3 机床的总体布局机床的总体布局三、安排操作部位三、安排操作部位 机床总体设计机床总体设计,在考虑达到技术性能指标的同时，在考虑达到技术性能指标的同时，必须注意机床操作者的生理和心理特征，充分发挥人必须注意机床操作者的生理和心理特征，充分发挥人和机床的各自特点，达到人机最佳综合功效。和
22、机床的各自特点，达到人机最佳综合功效。返 回1.3 机床的总体布局机床的总体布局 机床各部件相对位置的安排，应保证：机床各部件相对位置的安排，应保证：操作者和操作者和工件工件有适当的相对位置，有有适当的相对位置，有足够的活动空间足够的活动空间，以便于工，以便于工件的装卸、刀具的安装调试、加工情况的观察和工件检件的装卸、刀具的安装调试、加工情况的观察和工件检验；验；操作者与操作手柄操作者与操作手柄等控制元件的适当位置，有足等控制元件的适当位置，有足够的操作空间，达到操作准确、省力、方便；够的操作空间，达到操作准确、省力、方便；操作件操作件应应按按JB/T7270 JB/T7277（或（或 GB4
23、141）选用，操）选用，操作件之间有合理的距离；功能不同的按钮应有不同的作件之间有合理的距离；功能不同的按钮应有不同的颜色，且这些颜色应和人的视觉习惯一致、符合人的心颜色，且这些颜色应和人的视觉习惯一致、符合人的心理生理特征。防止误操作。理生理特征。防止误操作。返 回1.3 机床的总体布局机床的总体布局四、提高动刚度的措施四、提高动刚度的措施1、提高抗振性能、提高抗振性能 机床的抗振性是指机床工作部件在交变载荷下抵抗机床的抗振性是指机床工作部件在交变载荷下抵抗变形的能力，包括抵抗变形的能力，包括抵抗受迫振动（受迫振动（抗振性抗振性）和和自激振自激振动（动（切削稳定性切削稳定性）的能力。的能力。
24、影响机床振动的因素：影响机床振动的因素：（）机床的静刚度（）机床的静刚度（）机床的阻尼特征（）机床的阻尼特征（）机床系统的固有频率（）机床系统的固有频率返 回 针对影响机床性能较大，且固有频率较低的振型制定措施。隔离外振源:主运动电动机与主机分离，用橡胶摩擦传动驱动主运动对于传动链振源（无法隔离的振源）u 采用变频无级调速或双速电动机，缩短传动链；u 提高传动链传动组件、主轴组件的刚度，提高其固有角频率；u 大传动件设计动平衡或阻尼机构；u 提高各部件结合面精度，增强局部刚度。预防受迫振动的措施：预防自激振动的措施：u 增大工作部件的阻尼比u 调整切削宽度u 及时修磨刀具，稳定切削1.3 机床
25、的总体布局机床的总体布局返 回内部热源：内部热源：电动机、液压系统、机械摩擦副、切削热外部热源：外部热源：环境温度、周围热源辐射自身因素：热源分布不均，金属材料不同的热膨胀系数；减少热变形的措施：隔离热源：电动机、液压泵、油箱与主机分离控制环境温度：精密、数控机床需要在恒温条件下工作强制冷却热源：采用切削液冷却加工部位，压力润滑油循环冷却主轴轴承、利于排屑。热源相对结构对称，热变形后中心位置不变改善排屑状态1.3 机床的总体布局机床的总体布局返 回1.3 机床的总体布局机床的总体布局机床噪声来源：机床噪声来源：机械噪声机械噪声、液压噪声液压噪声、电磁噪声电磁噪声、空气动力噪声空气动力噪声。机械
26、噪声中，机械噪声中，齿轮振动影响传动平稳性齿轮振动影响传动平稳性，是主要，是主要噪声源。产生的因素是齿轮的噪声源。产生的因素是齿轮的齿距偏差齿距偏差fpt和和一齿切向一齿切向综合偏差综合偏差fi，是由滚刀的制造和安装误差以及齿轮的是由滚刀的制造和安装误差以及齿轮的制造误差造成的。制造误差造成的。返 回 措施：措施：缩短传动链缩短传动链采用小模数、硬面齿轮，降低传动件的线速度采用小模数、硬面齿轮，降低传动件的线速度提高齿轮的第提高齿轮的第组精度（组精度（fpt齿距偏差、齿距偏差、fi 一齿切一齿切向综合偏差）；向综合偏差）；采用增加齿数、减小压力角或圆柱螺旋齿轮，增采用增加齿数、减小压力角或圆柱
27、螺旋齿轮，增加齿轮啮合的重合度，机床齿轮的重合度应不小于加齿轮啮合的重合度，机床齿轮的重合度应不小于1.31.3；提高阻尼比，提高支撑件的刚度。提高阻尼比，提高支撑件的刚度。1.3 机床的总体布局机床的总体布局返 回1.3 机床的总体布局机床的总体布局五、造型设计五、造型设计 机床的造型必须与功能相适应，功能决定造机床的造型必须与功能相适应，功能决定造型，造型表现功能。机床的造型设计是在保证人机型，造型表现功能。机床的造型设计是在保证人机关系的基础上，应用艺术规律和造型美学法则加以关系的基础上，应用艺术规律和造型美学法则加以精炼和塑造，得到恰到好处的造型。机床造型总的精炼和塑造，得到恰到好处的
28、造型。机床造型总的原则是经济实用，美观大方。尽管人的审美观不尽原则是经济实用，美观大方。尽管人的审美观不尽相同，但还是有规律可循，良好的相同，但还是有规律可循，良好的外观造型应从机外观造型应从机床造型设计和色彩两方面去评价床造型设计和色彩两方面去评价。返 回1.3 机床的总体布局机床的总体布局 外观造型应使机床外观造型应使机床整体统一整体统一，均衡稳定，比均衡稳定，比例协调。例协调。部件的形体目前多流行小圆角过渡的棱部件的形体目前多流行小圆角过渡的棱柱体造型柱体造型,长、宽（或高）的比率要适当，常用的比长、宽（或高）的比率要适当，常用的比值为：值为：黄金分割比率、均方根比率、整数比率黄金分割比
29、率、均方根比率、整数比率等；等；各部件的形体比率相互协调各部件的形体比率相互协调,做到做到衔接紧密、转换衔接紧密、转换自然，自然，组合而成的外形轮廓的几何线型要大体一致，组合而成的外形轮廓的几何线型要大体一致，达到线型风格的协调统一；整体造型应使人感到稳达到线型风格的协调统一；整体造型应使人感到稳定而不笨重，轻巧且安定。定而不笨重，轻巧且安定。返 回1.3 机床的总体布局机床的总体布局 色彩可配合造型使机床达到人的审美要求。色彩可配合造型使机床达到人的审美要求。机机床的床的主色调是绿色主色调是绿色。实践证明，。实践证明，绿色有助于提高劳绿色有助于提高劳动生产率，蓝色和紫色则降低劳动生产率。动生
30、产率，蓝色和紫色则降低劳动生产率。国内外国内外各种机床多采用绿色，它给人以各种机床多采用绿色，它给人以贴近自然，适宜、贴近自然，适宜、舒畅的感觉，舒畅的感觉，同时也是一种同时也是一种耐油污的隐蔽色。耐油污的隐蔽色。机床色彩应适应不同的使用环境，机床色彩应适应不同的使用环境，热带地区使用热带地区使用的机床宜采用冷色，的机床宜采用冷色，如乳白色、奶黄色，使人产生如乳白色、奶黄色，使人产生清凉、心情平静的感觉；清凉、心情平静的感觉；寒冷地区应采用暖色，寒冷地区应采用暖色，如如桔黄色、桔红色等，以增强人们的温暖感。桔黄色、桔红色等，以增强人们的温暖感。返 回 1.4 机床主要技术参数的确定机床主要技术
31、参数的确定一、主参数和尺寸参数一、主参数和尺寸参数二、运动参数二、运动参数 （1 1）主运动参数）主运动参数 （2 2）主轴转速和变速范围）主轴转速和变速范围 （3 3）标准公比和标准转速数列）标准公比和标准转速数列 （4 4）进给运动参数）进给运动参数三、动力参数三、动力参数 （1 1）确定主传动功率）确定主传动功率 （2 2）确定进给传动功率）确定进给传动功率返 回基本参数基本参数主参数主参数机床主参数机床主参数是代表是代表机床规格大小机床规格大小及反映机床及反映机床最大工作能力最大工作能力的的一种参数。一种参数。通用机床的主参数通用机床的主参数通常都以机床的通常都以机床的最大加工尺寸最大
32、加工尺寸来表示；来表示；专用机床的主参数专用机床的主参数一般以一般以与通用机床相对应的主参数与通用机床相对应的主参数表示。表示。为了更完整地表示机床的工作能力和加工范围，可在主参数为了更完整地表示机床的工作能力和加工范围，可在主参数后面标出后面标出第二主参数第二主参数，如，如最大工件长度、最大跨距最大工件长度、最大跨距等。等。机床的主参数已规定在机床的主参数已规定在“GB/T153752008金属切削机床金属切削机床 型号编制方法型号编制方法”中，每种机床的主参数按中，每种机床的主参数按等比数列排列等比数列排列。1.4 机床主要技术参数的确定机床主要技术参数的确定返 回主参数主参数各类主要机床
33、的主参数和折算系数各类主要机床的主参数和折算系数机床机床主参数名称主参数名称主参数折算系数主参数折算系数第二主参数第二主参数卧式车床床身上最大回转直径1/10最大工件长度立式车床最大车削直径1/100最大工件高度摇臂钻床最大钻孔直径1/1最大跨距卧式镗铣床镗轴直径1/10坐标镗床工作台面宽度1/10工作台面长度外圆磨床最大磨削直径1/10最大磨削长度内圆磨床最大磨削孔径1/10最大磨削深度矩台平面磨床工作台面宽度1/10工作台面长度齿轮加工机床最大工件直径1/10最大模数龙门铣床工作台面宽度1/100工作台面长度升降台铣床工作台面宽度1/10工作台面长度龙门刨床最大刨削宽度1/100最大刨削长
34、度插床及牛头刨床最大插削及刨削长度1/10拉床额定拉力（t）1/1最大行程返 回基本参数基本参数尺寸参数尺寸参数机床机床尺寸参数尺寸参数是指机床主要结构的尺寸参数。是指机床主要结构的尺寸参数。包括：包括：1、与工件有关的尺寸参数；、与工件有关的尺寸参数；2、与工、夹、量具有关的尺寸参数；、与工、夹、量具有关的尺寸参数；3、主要的结构尺寸。、主要的结构尺寸。1.4 机床主要技术参数的确定机床主要技术参数的确定返 回二、运动参数二、运动参数机床机床运动参数运动参数是指机床执行件，如主轴、工作台、是指机床执行件，如主轴、工作台、刀架等的运动速度。刀架等的运动速度。运运 动动运动参数运动参数主运动回转
35、的主轴转速（转/分）直线的工作台（滑枕）双行程数（双行程/分）进给运动直线的工作台（刀架）进给量（毫米/转）工作台（刀架）进给量（毫米/分）回转的转台（头架）进给量（转/分）辅助运动直线的工作台（刀架）快速运动速度（米/分）1.4 机床主要技术参数的确定机床主要技术参数的确定返 回二、运动参数二、运动参数主运动参数主运动参数主运动为主运动为回转运动回转运动的机床，主运动参数为主轴转的机床，主运动参数为主轴转速速n(n(单位：单位：r rmin)min)：主运动为主运动为直线运动直线运动的机床，主运动参数是刀具每的机床，主运动参数是刀具每分钟往复次数（单位：次分钟往复次数（单位：次/min/mi
36、n），或称为双行程），或称为双行程数；也可以是装夹工件的工作台的移动速度。数；也可以是装夹工件的工作台的移动速度。1.4 机床主要技术参数的确定机床主要技术参数的确定返 回二、运动参数二、运动参数主运动参数主运动参数主运动为旋转运动时，机床主轴转速主运动为旋转运动时，机床主轴转速n(n(单位为单位为r rmin)min)：1000vndu 专用机床专用机床可根据特定工序实际使用的切削速度和工件可根据特定工序实际使用的切削速度和工件(或刀或刀具具)的直径确定主轴转速，且的直径确定主轴转速，且大多数情况只需一种速度大多数情况只需一种速度。u 通用机床通用机床，为适应各种不同的加工要求，主轴应有一定
37、的，为适应各种不同的加工要求，主轴应有一定的变速范围变速范围和和变速方式变速方式(有级或无级变速有级或无级变速)。n n：主轴转速：主轴转速(r/min)(r/min)v v:切削速度切削速度(m/min)(m/min)d d:工件或刀具直径工件或刀具直径(mm)(mm)1.4 机床主要技术参数的确定机床主要技术参数的确定（1-1)返 回1、nmin和nmax的确定 dmax、dmin为最大最小为最大最小经济加工直径经济加工直径 dmax=K1D dmin=K2dmax(卧式车床K1=0.5，摇臂钻床K1=1.0；K2=0.2-0.25)maxminmin1000dvnminmaxnnRn二、
38、运动参数二、运动参数主运动参数主运动参数maxmaxmin1000vnd 1.4 机床主要技术参数的确定机床主要技术参数的确定（1-2)返 回例题:确定卧式车床主轴的转速范围。确定卧式车床主轴的转速范围。硬质合金车刀半精车小直径钢材外圆时达最高转速，取硬质合金车刀半精车小直径钢材外圆时达最高转速，取V Vmaxmax=200m/min=200m/min，K K1 1=0.5,K=0.5,K2 2=0.25,=0.25,机床能加工的最大直径为机床能加工的最大直径为400mm400mm（主参数主参数）。则）。则:min/12745020010001000minmaxmaxrdVnmax10.5 4
39、00200dK Dmmmmmin2max0.25 20050dK dmmmm 1.4 机床主要技术参数的确定机床主要技术参数的确定返 回min/75.47200301000minrn高速钢车刀粗车低碳钢工件表面时可能达最低高速钢车刀粗车低碳钢工件表面时可能达最低转速，取转速，取V Vminmin=30=3050m/min50m/min，机床能加工的最大直径，机床能加工的最大直径为为400mm400mm。则。则:mmKDd2004005.0max 1.4 机床主要技术参数的确定机床主要技术参数的确定返 回高速钢刀具精车合金钢材料的梯形螺纹时达最低高速钢刀具精车合金钢材料的梯形螺纹时达最低转速，取
40、转速，取V Vminmin=1.5m/min=1.5m/min，机床能加工丝杠最大直径在，机床能加工丝杠最大直径在404050mm50mm左右。左右。min/55.9505.110001000maxminminrdvn综上所述综上所述,再考虑留有技术储备再考虑留有技术储备,最后确定最后确定 nmax=1600 r/min nmin =10 r/min 1.4 机床主要技术参数的确定机床主要技术参数的确定返 回（2 2）主轴转速的合理排列）主轴转速的合理排列 已知变速范围，若采用有级变速，应进行主轴转已知变速范围，若采用有级变速，应进行主轴转速分级；速分级；目前，多数机床目前，多数机床主轴转速是
41、按等比级数排列主轴转速是按等比级数排列，其，其公比为公比为,转速级数用转速级数用Z Z表示。表示。二、运动参数二、运动参数主运动参数主运动参数211min21311,zznnnnnnnn1znR各级转速：各级转速：变速范围：变速范围：1.4 机床主要技术参数的确定机床主要技术参数的确定minmaxnnRn（1-3)返 回 简化设计简化设计 如果公比为如果公比为 ，且转速级数为，且转速级数为Z（例如（例如Z24）。）。则可分解成几个等比数列的乘积，使传动设计简化。则可分解成几个等比数列的乘积，使传动设计简化。主轴转速的合理排列按照等比数列排列的原因：主轴转速的合理排列按照等比数列排列的原因：设计
42、简单；使用方便，最大相对转速损失率相等设计简单；使用方便，最大相对转速损失率相等1263212132123124211111111nnnnnn 1.4 机床主要技术参数的确定机床主要技术参数的确定返 回dcbaxdxcxbxaPPPPZ)()()()(12631222324各因子数列之积等于各因子数列之积等于Z Z、各因子数列的项数、各因子数列的项数、各因子数列的级比指数各因子数列的级比指数aPbPcPdPaxbxcxdx级比级比:各因子数列的公比。级比是公比的整数次幂，幂各因子数列的公比。级比是公比的整数次幂，幂指数称为指数称为级比指数级比指数 1.4 机床主要技术参数的确定机床主要技术参数
43、的确定（1-4)返 回 1.4 机床主要技术参数的确定机床主要技术参数的确定为什么这样分解等比数列？为什么这样分解等比数列？4 4个因子数列相当于机床的个因子数列相当于机床的4 4个个“变速手变速手柄柄”，各因子数列的项数相当于该，各因子数列的项数相当于该“变速手柄变速手柄”的的变速档数变速档数。返 回21Z96321201212111111nnnnn 1.4 机床主要技术参数的确定机床主要技术参数的确定主轴主轴转速转速n10=n19、n11=n110、n12=n211各各重复一次，重复一次，即有即有两条传动路线两条传动路线产生。产生。返 回 使用方便使用方便 最大相对转速损失率相等最大相对转
44、速损失率相等 等比数列等比数列转速的转速通式为转速的转速通式为nnjj11则机床的切削速度与工件（或刀具）直径的关系为则机床的切削速度与工件（或刀具）直径的关系为 1110001000jjnvnvd 1.4 机床主要技术参数的确定机床主要技术参数的确定（1-5)返 回lg)1()lg497.03(lglg1jnvdkjvlg)1(lg 的对数值是的对数值是 对数值的一次函数对数值的一次函数，斜率为斜率为1，函数图像是与切削速度对数坐标轴成，函数图像是与切削速度对数坐标轴成45o的斜线，取的斜线，取j=1Z，可得到，可得到Z条平行间距相等条平行间距相等的斜线的斜线。dv 1.4 机床主要技术参数
45、的确定机床主要技术参数的确定由上式可得：返 回11.2 1622.431.5 456390125 18012.5182535.55071100140200280400n12n3n4n5n6n7n8n9n10n11n12n13n14n15n16n17n18nd(mm)图1-1 转速选择图v(m/min)1.4 机床主要技术参数的确定机床主要技术参数的确定返 回考虑刀具寿命，实际加工时用考虑刀具寿命，实际加工时用n nj j，则其相对转，则其相对转速损失为速损失为n-nn-nj j 相对转速损失率为：相对转速损失率为：%100)11(111maxjjjjjjnnnnnnA%100nnnAj1jjn
46、nn加工某工件的最佳切削速度为加工某工件的最佳切削速度为v v，相应的转速为，相应的转速为n n：最大相对转速损失率为最大相对转速损失率为n n趋近与趋近与n nj+1j+1时：时：1.4 机床主要技术参数的确定机床主要技术参数的确定（1-6)返 回结论：结论：最大相对转速损失率相等。最大相对转速损失率相等。Amax只与公只与公比比 有关。有关。Amax它影响机床的劳动它影响机床的劳动生产率生产率，特别是，特别是加工时间长的大型重型机床。因此是机床设加工时间长的大型重型机床。因此是机床设计的计的重要指标重要指标之一。之一。1.4 机床主要技术参数的确定机床主要技术参数的确定返 回（3 3）标准
47、公比值和标准转速系列）标准公比值和标准转速系列标准公比的规定：标准公比的规定：1，因为机床要满足不同的工艺需求，需要一因为机床要满足不同的工艺需求，需要一系列等比数列转速，系列等比数列转速，nminnmax逐渐变大；逐渐变大；1 2，因为因为 大，则大，则Amax大，对机床生产率影响大，对机床生产率影响率大，所以规定率大，所以规定Amax50%。1.4 机床主要技术参数的确定机床主要技术参数的确定2111maxA21返 回标准公比规律标准公比规律(单速电机驱动单速电机驱动)：转速转速njnj经经E1E1级变速后，转速值呈级变速后，转速值呈1010倍的关系，倍的关系，即即nnj Ej110nnn
48、j EjEj1110101E 1.4 机床主要技术参数的确定机床主要技术参数的确定返 回标准公比规律标准公比规律：为适应双速电机驱动的需要，为适应双速电机驱动的需要，要求转速要求转速n nj j经经E E2 2级变速后，转速值呈级变速后，转速值呈2 2倍的关系，即倍的关系，即jEjnn22jEjEjnnn22222E 1.4 机床主要技术参数的确定机床主要技术参数的确定返 回标准转速系列标准转速系列 机床主轴的等比数列转速与数学中的等比数列是机床主轴的等比数列转速与数学中的等比数列是有区别的，虽然标准公比写成有区别的，虽然标准公比写成精度为精度为 的小数的小数，但，但标准公比（标准公比（2 2
49、除外）都是除外）都是无理数无理数，机械传动无法实，机械传动无法实现现 、等的传动比，尤其是等的传动比，尤其是 ，因而主轴转速数列的公比是近似的，确定主轴转速数因而主轴转速数列的公比是近似的，确定主轴转速数列时应参照标准数列值。列时应参照标准数列值。100/123226.110310226.1 1.4 机床主要技术参数的确定机床主要技术参数的确定返 回 1.4 机床主要技术参数的确定机床主要技术参数的确定12.513.214.015.016.017.018.019.020.021.222.423.625.026.528.030.031.533.535.537.540.042.545.047.55
50、0.053.056.060.063.067.071.075.080.085.090.095.01001061121181251321401501601701801902002122242362502652803003153353553754004254504755005305606006306707107508008509009501000 1060 1120 1180 1250 1320 1400 1500表表1-1 R401-1 R40的标准数列的标准数列（摘自（摘自GB/T2822GB/T282220052005）注：1、R40表示 2、因1.064010故可得10150、1001500
