第一章機床總體設(shè)計1

1、第一章第一章 金屬切削機床總體設(shè)計金屬切削機床總體設(shè)計 第一章第一章 金屬切削機床總體設(shè)計金屬切削機床總體設(shè)計第一節(jié)第一節(jié) 機床的基本要求機床的基本要求第二節(jié)第二節(jié) 金屬切削機床的設(shè)計步驟金屬切削機床的設(shè)計步驟第三節(jié)第三節(jié) 機床的總體布局機床的總體布局第四節(jié)第四節(jié) 機床主要技術(shù)參數(shù)的確定機床主要技術(shù)參數(shù)的確定第一節(jié)第一節(jié) 機床的基本要求機床的基本要求 機床的基本要求機床的基本要求 具有良好的技術(shù)性能，滿足使用要求；具有良好的技術(shù)性能，滿足使用要求；造型美觀，色彩造型美觀，色彩協(xié)調(diào)，有良好的人機關(guān)系協(xié)調(diào)，有良好的人機關(guān)系；經(jīng)濟適用，質(zhì)量好，成本低。經(jīng)濟適用，質(zhì)量好，成本低。 一、機床的主要技術(shù)性

2、能一、機床的主要技術(shù)性能工藝范圍工藝范圍柔柔 性性加工精度加工精度可靠性可靠性生產(chǎn)率自動化生產(chǎn)率自動化 主要包括主要包括 多品種小批生產(chǎn)多品種小批生產(chǎn) 要求機床運動和刀具數(shù)目多，加工精度要求機床運動和刀具數(shù)目多，加工精度及加工效率高，則工藝范圍廣。及加工效率高，則工藝范圍廣。如：數(shù)控機床，加工中心，柔性如：數(shù)控機床，加工中心，柔性制造系統(tǒng)。制造系統(tǒng)。 第一節(jié)第一節(jié) 機床的基本要求機床的基本要求 工藝范圍工藝范圍 是是指機床適應(yīng)不同生產(chǎn)要求的能力（或功能）。指機床適應(yīng)不同生產(chǎn)要求的能力（或功能）。包包括可加工的零件類型、表面形狀和尺寸，加工方法等。括可加工的零件類型、表面形狀和尺寸，加工方法等。

3、 大批量生產(chǎn)大批量生產(chǎn) 要求加工效率高，則工藝范圍窄，機床結(jié)構(gòu)要求加工效率高，則工藝范圍窄，機床結(jié)構(gòu)簡單簡單。如：組合機床。如：組合機床。 單件小批生產(chǎn)單件小批生產(chǎn) 要求機床功能擴大，則工藝范圍廣，機床要求機床功能擴大，則工藝范圍廣，機床結(jié)構(gòu)復(fù)雜。結(jié)構(gòu)復(fù)雜。如：通用車床，通用鉆床等。如：通用車床，通用鉆床等。 1. 1.工藝范圍工藝范圍生產(chǎn)模式與機床工藝范圍的關(guān)系生產(chǎn)模式與機床工藝范圍的關(guān)系 第一節(jié)第一節(jié) 機床的基本要求機床的基本要求 大批量生產(chǎn)采用的組合機床大批量生產(chǎn)采用的組合機床立、臥三面組合鉆床立、臥三面組合鉆床 第一節(jié)第一節(jié) 機床的基本要求機床的基本要求 單件小批生產(chǎn)采用的普通機床單件

4、小批生產(chǎn)采用的普通機床車床車床鉆床鉆床磨床磨床鏜床鏜床 多品種小批生產(chǎn)采用的自動加工裝備多品種小批生產(chǎn)采用的自動加工裝備 第一節(jié)第一節(jié) 機床的基本要求機床的基本要求 加工中心加工中心柔性制造系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)柔性結(jié)構(gòu)柔性 對機床的某些部件做少量修改或重組，就可迅速對機床的某些部件做少量修改或重組，就可迅速構(gòu)成滿足變型產(chǎn)品加工要求的性能。構(gòu)成滿足變型產(chǎn)品加工要求的性能。第一節(jié)第一節(jié) 機床的基本要求機床的基本要求 2. 2.柔性柔性 柔性柔性 是機床適應(yīng)加工對象變化的能力，包括功能柔性和結(jié)構(gòu)是機床適應(yīng)加工對象變化的能力，包括功能柔性和結(jié)構(gòu)柔性。柔性。 功能柔性功能柔性 對機床的加工控制軟件進行

5、調(diào)整或修改，就可改變對機床的加工控制軟件進行調(diào)整或修改，就可改變機床的功能，適應(yīng)變型零件的加工要求。機床的功能，適應(yīng)變型零件的加工要求。第一節(jié)第一節(jié) 機床的基本要求機床的基本要求 零件的加工精度：零件的加工精度：被加工零件的形狀被加工零件的形狀位置精度、尺寸準確度、表面粗糙度。位置精度、尺寸準確度、表面粗糙度。 3. 3.加工精度加工精度 （1 1）幾何精度）幾何精度 是是指指機機床不運動或空載低速運動時的精度。床不運動或空載低速運動時的精度。 幾何精度反映機床主要零部件的幾何形狀精度、相對位置精度、幾何精度反映機床主要零部件的幾何形狀精度、相對位置精度、相對運動軌跡精度，是評價機床的基本指標

6、。相對運動軌跡精度，是評價機床的基本指標。 幾何精度取決于零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造裝配精度。幾何精度取決于零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造裝配精度。 機床的精度機床的精度 （2 2）傳動精度）傳動精度 是指是指內(nèi)聯(lián)系傳動鏈兩末端執(zhí)行件相對運動的精內(nèi)聯(lián)系傳動鏈兩末端執(zhí)行件相對運動的精度。度。取決于傳動件的制造精度和傳動系統(tǒng)的設(shè)計合理性。取決于傳動件的制造精度和傳動系統(tǒng)的設(shè)計合理性。第一節(jié)第一節(jié) 機床的基本要求機床的基本要求 4 4）定位精度）定位精度 是指是指機床的零部件運動終了所達到的位置的準機床的零部件運動終了所達到的位置的準確性和機床的調(diào)整精度。確性和機床的調(diào)整精度。 5 5）精度保持性）精度保持性

7、是指是指機床的加機床的加工精度保持的時間（使用壽命）。工精度保持的時間（使用壽命）。 不同類型、不同精度的機床，其不同類型、不同精度的機床，其精度保持性的要求不同。精度保持性的要求不同。 3 3）運動精度）運動精度 是指機是指機床在額定負載下運動時運動部件的幾何床在額定負載下運動時運動部件的幾何位置精度。位置精度。 運動精度是評價機床的重要指標，取決于運動部件的制造精運動精度是評價機床的重要指標，取決于運動部件的制造精度、機床零部件的動態(tài)剛度和熱變形程度。度、機床零部件的動態(tài)剛度和熱變形程度。 大批生產(chǎn)大批生產(chǎn) 采用組合機床、數(shù)控機床組成自動生產(chǎn)線。采用組合機床、數(shù)控機床組成自動生產(chǎn)線。 單件

8、小批生產(chǎn)單件小批生產(chǎn) 采用數(shù)控機床、加工中心構(gòu)成的柔性制造系統(tǒng)，采用數(shù)控機床、加工中心構(gòu)成的柔性制造系統(tǒng)，或柔性制造系統(tǒng)構(gòu)成的自動化工廠?；蛉嵝灾圃煜到y(tǒng)構(gòu)成的自動化工廠。第一節(jié)第一節(jié) 機床的基本要求機床的基本要求 生產(chǎn)率生產(chǎn)率 機床在單位時間內(nèi)能加工的工件數(shù)量，包括切削和輔機床在單位時間內(nèi)能加工的工件數(shù)量，包括切削和輔助兩方面。助兩方面。 機床的生產(chǎn)率是衡量生產(chǎn)技術(shù)的先進性、生產(chǎn)組織的合理性和機床的生產(chǎn)率是衡量生產(chǎn)技術(shù)的先進性、生產(chǎn)組織的合理性和工人工作積極性的重要指標。工人工作積極性的重要指標。 4. 4.生產(chǎn)率和自動化生產(chǎn)率和自動化 自動化自動化 機床在無人工干預(yù)的情況下，按規(guī)定要求通過機

9、械、機床在無人工干預(yù)的情況下，按規(guī)定要求通過機械、電子或計算機的控制，自動完成加工的性能。電子或計算機的控制，自動完成加工的性能。機床的自動化程度機床的自動化程度越高，越高，加工精度的穩(wěn)定性就越好。加工精度的穩(wěn)定性就越好。第一節(jié)第一節(jié) 機床的基本要求機床的基本要求 5. 5.可靠性可靠性 可靠性的衡量指標：可靠性的衡量指標：平均無故障工作時間及有效度。平均無故障工作時間及有效度。 可靠性是評價機床的技術(shù)經(jīng)濟指標，包括兩個方面：可靠性是評價機床的技術(shù)經(jīng)濟指標，包括兩個方面： 機床在規(guī)定時間內(nèi)發(fā)生失效的難易程度；機床在規(guī)定時間內(nèi)發(fā)生失效的難易程度； 可修復(fù)機床失效后在規(guī)定時間內(nèi)修復(fù)的難易程度。可修

10、復(fù)機床失效后在規(guī)定時間內(nèi)修復(fù)的難易程度。 1 1） 固有可靠性固有可靠性通過設(shè)計、制造賦予機床的可靠性能。通過設(shè)計、制造賦予機床的可靠性能。 2 2） 使用可靠性使用可靠性受使用、維護方式和使用條件的影響。受使用、維護方式和使用條件的影響。 可靠性可靠性 機床在使用壽命期內(nèi)完成規(guī)定加工功能的能力。機床在使用壽命期內(nèi)完成規(guī)定加工功能的能力。 1.1.信號指示信號指示 顯示方式、顯示器的位置等，應(yīng)該易于操作者顯示方式、顯示器的位置等，應(yīng)該易于操作者無誤的接受。無誤的接受。 2.2.操縱件操縱件 符合人的動作習慣，操縱靈活方便、迅速、省力，符合人的動作習慣，操縱靈活方便、迅速、省力，不易產(chǎn)生誤操作或

11、故障。不易產(chǎn)生誤操作或故障。 3.3.造型、色彩和噪聲造型、色彩和噪聲 機型美觀大方，色彩協(xié)調(diào)，噪聲低。機型美觀大方，色彩協(xié)調(diào)，噪聲低。第一節(jié)第一節(jié) 機床的基本要求機床的基本要求 人機關(guān)系人機關(guān)系 機床的整體及操縱應(yīng)機床的整體及操縱應(yīng)符合人的生理和心理特征，能提供符合人的生理和心理特征，能提供舒適、可靠、高效的工作條件。舒適、可靠、高效的工作條件。 二、人機關(guān)系二、人機關(guān)系第一節(jié)第一節(jié) 機床的基本要求機床的基本要求 經(jīng)濟實用經(jīng)濟實用 機床在滿足加工功能、可靠性和人機關(guān)系的前提下，機床在滿足加工功能、可靠性和人機關(guān)系的前提下，還應(yīng)有良好的經(jīng)濟性，低成本。還應(yīng)有良好的經(jīng)濟性，低成本。 三、經(jīng)濟實用

12、三、經(jīng)濟實用 機床成本機床成本貫穿在機床的整個生命貫穿在機床的整個生命周期內(nèi)，包括設(shè)計、制造、包裝、周期內(nèi)，包括設(shè)計、制造、包裝、運輸、使用、維護和報廢處理等費運輸、使用、維護和報廢處理等費用，是衡量市場競爭力的重要指標。用，是衡量市場競爭力的重要指標。 設(shè)計機床時，應(yīng)在保證機床性設(shè)計機床時，應(yīng)在保證機床性能要求的前提下，提高其能要求的前提下，提高其性能價性能價格比。格比。 數(shù)控分度車床數(shù)控分度車床第二節(jié)第二節(jié) 金屬切削機床的設(shè)計步驟金屬切削機床的設(shè)計步驟 機床設(shè)計步驟：機床設(shè)計步驟：總體設(shè)計，技術(shù)設(shè)計，零件設(shè)計，總體設(shè)計，技術(shù)設(shè)計，零件設(shè)計，樣機試制，試驗鑒定。樣機試制，試驗鑒定。 加工中心

13、加工中心第二節(jié)第二節(jié) 金屬切削機床的設(shè)計步驟金屬切削機床的設(shè)計步驟 1.1.調(diào)研、檢索和收集各種信息、調(diào)研、檢索和收集各種信息、掌握機床設(shè)計依據(jù)掌握機床設(shè)計依據(jù)。 2.2.工藝分析工藝分析 對資料進行工藝分析，初步擬出幾個方案，對資料進行工藝分析，初步擬出幾個方案，進行效果預(yù)測對比，找出性能優(yōu)良、經(jīng)濟適用的工藝方案。進行效果預(yù)測對比，找出性能優(yōu)良、經(jīng)濟適用的工藝方案。 3.3.總體布局總體布局 根據(jù)確定的工藝方案，分配機床運動，選擇根據(jù)確定的工藝方案，分配機床運動，選擇傳動和支承形式，安排操作位置，擬訂提高動剛度的措施，造型傳動和支承形式，安排操作位置，擬訂提高動剛度的措施，造型與色彩設(shè)計。與

14、色彩設(shè)計。畫出各種傳動原理圖、部件結(jié)構(gòu)草圖、操縱控制系畫出各種傳動原理圖、部件結(jié)構(gòu)草圖、操縱控制系統(tǒng)原理圖、機床聯(lián)系尺寸圖。統(tǒng)原理圖、機床聯(lián)系尺寸圖。 4.4.確定主要技術(shù)參數(shù)確定主要技術(shù)參數(shù) 主參數(shù)、主參數(shù)、尺寸參數(shù)、運動參數(shù)和動尺寸參數(shù)、運動參數(shù)和動力參數(shù)。力參數(shù)。 一、總體設(shè)計（總體方案擬定一、總體設(shè)計（總體方案擬定 ） 繪制機床零件圖，完善部件裝配圖和總圖。繪制機床零件圖，完善部件裝配圖和總圖。 編寫機床名細表和機床設(shè)計說明書，制訂機床的驗收方法編寫機床名細表和機床設(shè)計說明書，制訂機床的驗收方法和標準、使用說明書等。和標準、使用說明書等。第二節(jié)第二節(jié) 金屬切削機床的設(shè)計步驟金屬切削機床

15、的設(shè)計步驟 根據(jù)擬定技術(shù)參數(shù)，優(yōu)化設(shè)計機根據(jù)擬定技術(shù)參數(shù)，優(yōu)化設(shè)計機床的運動系統(tǒng)，床的運動系統(tǒng)，畫出主傳動系統(tǒng)圖、畫出主傳動系統(tǒng)圖、部件裝配圖、液壓傳動和電氣操作部件裝配圖、液壓傳動和電氣操作控制系統(tǒng)圖，完善機床聯(lián)系尺寸圖控制系統(tǒng)圖，完善機床聯(lián)系尺寸圖等。等。 二、技術(shù)設(shè)計二、技術(shù)設(shè)計 三、零件設(shè)計及資料編寫三、零件設(shè)計及資料編寫 1. 1.樣機試制樣機試制 跟蹤機床試制全過程，特別注重關(guān)鍵零件，及時跟蹤機床試制全過程，特別注重關(guān)鍵零件，及時指導(dǎo)修正其加工和裝配工藝。指導(dǎo)修正其加工和裝配工藝。 3. 3.批量生產(chǎn)批量生產(chǎn) 進行樣機鑒定。根據(jù)工業(yè)性試驗報告、鑒定意見進行樣機鑒定。根據(jù)工業(yè)性試驗報

16、告、鑒定意見進行改進，完善設(shè)計，投入批量生產(chǎn)。進行改進，完善設(shè)計，投入批量生產(chǎn)。 2. 2.試驗鑒定試驗鑒定 首先進行空車試運轉(zhuǎn)，再在額定載荷下進行工作首先進行空車試運轉(zhuǎn)，再在額定載荷下進行工作試驗。一段時間后，檢測其精度，寫出試驗總結(jié)。試驗。一段時間后，檢測其精度，寫出試驗總結(jié)。第二節(jié)第二節(jié) 金屬切削機床的設(shè)計步驟金屬切削機床的設(shè)計步驟 四、樣機試制和鑒定四、樣機試制和鑒定第三節(jié)第三節(jié) 機床的總體布局機床的總體布局 如何實現(xiàn)所需運動；如何實現(xiàn)所需運動； 何種部件產(chǎn)生運動；何種部件產(chǎn)生運動； 工件如何安裝加工；工件如何安裝加工； 各種運動如何控制；各種運動如何控制； 如何設(shè)置合理的操作。如何設(shè)

17、置合理的操作。 一、機床的總體布局一、機床的總體布局 根據(jù)已確定的零件根據(jù)已確定的零件加工方法，以及機床應(yīng)具有的運動，擬定如加工方法，以及機床應(yīng)具有的運動，擬定如下技術(shù)方案：下技術(shù)方案：第三節(jié)第三節(jié) 機床的總體布局機床的總體布局 3. 3.運動分配應(yīng)有利于提高運動部件的剛度運動分配應(yīng)有利于提高運動部件的剛度 運動應(yīng)分配給剛度運動應(yīng)分配給剛度高的部件。高的部件。如：大、小型外圓磨床工作臺和砂輪架的運動。如：大、小型外圓磨床工作臺和砂輪架的運動。 4. 4.運動分配應(yīng)考慮工件形狀運動分配應(yīng)考慮工件形狀 工件的工件的形狀不同，所需的運動部形狀不同，所需的運動部件也不一樣。件也不一樣。如：圓柱件內(nèi)孔常

18、在車床上加工，工件旋轉(zhuǎn)；箱體如：圓柱件內(nèi)孔常在車床上加工，工件旋轉(zhuǎn)；箱體件內(nèi)孔常在鏜床上鏜孔，刀具旋轉(zhuǎn)，工件移動。件內(nèi)孔常在鏜床上鏜孔，刀具旋轉(zhuǎn)，工件移動。 2. 2.運動分配應(yīng)有利于提高工件的加工精度運動分配應(yīng)有利于提高工件的加工精度 運動部件不同，運動部件不同，加工精度不同。加工精度不同。如：深孔鉆床上鉆頭的運動。如：深孔鉆床上鉆頭的運動。 1. 1.運動分配給質(zhì)量小的零部件運動分配給質(zhì)量小的零部件 運動件質(zhì)量小，慣性力小，所運動件質(zhì)量小，慣性力小，所需驅(qū)動力小，機構(gòu)體積小，制造成本低。需驅(qū)動力小，機構(gòu)體積小，制造成本低。如銑床上銑刀的運動。如銑床上銑刀的運動。 一、分配機床的運動一、分配

19、機床的運動 電氣傳動電氣傳動 能簡化傳動結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)自動變速、連續(xù)變速和能簡化傳動結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)自動變速、連續(xù)變速和負載下變速。負載下變速。廣泛用于數(shù)控機床的主運動，伺服電機傳動的進給廣泛用于數(shù)控機床的主運動，伺服電機傳動的進給運動。運動。第三節(jié)第三節(jié) 機床的總體布局機床的總體布局 機械傳動機械傳動 依依靠滑移齒輪和掛輪變速，傳遞功率大，變速靠滑移齒輪和掛輪變速，傳遞功率大，變速范圍廣，傳動比準確。范圍廣，傳動比準確。但存在相對轉(zhuǎn)速損失，工作中不能變速。但存在相對轉(zhuǎn)速損失，工作中不能變速。廣泛用于通用和專用的中小型機床的主運動和進給運動。廣泛用于通用和專用的中小型機床的主運動和進給運動。 二、傳動形

20、式和支承形式的選擇二、傳動形式和支承形式的選擇 液壓傳動液壓傳動 能實現(xiàn)無級變速的直線傳動，傳動平穩(wěn)，運動能實現(xiàn)無級變速的直線傳動，傳動平穩(wěn)，運動換向沖擊小。換向沖擊小。適用于刨床、拉床的主運動，銑床、磨床及組合機適用于刨床、拉床的主運動，銑床、磨床及組合機床的進給運動。床的進給運動。1. 1. 傳動形式傳動形式第三節(jié)第三節(jié) 機床的總體布局機床的總體布局 （2 2）支承形式）支承形式 是是指機床支承件的形狀，指機床支承件的形狀，分有臥式支承、立分有臥式支承、立式支承、懸臂支承和龍門支承。式支承、懸臂支承和龍門支承。 臥式機床可用臥式支承，也可用立式支承。臥式機床可用臥式支承，也可用立式支承。

21、（1 1）機床形式）機床形式 是是指主運動執(zhí)行件的設(shè)置狀態(tài)。指主運動執(zhí)行件的設(shè)置狀態(tài)。 2. 2.支承形式支承形式 臥式支承臥式支承 重心低，支承剛重心低，支承剛度大，執(zhí)行件在度大，執(zhí)行件在兩個方向運動。兩個方向運動。廣泛用于中小型廣泛用于中小型機床。機床。第三節(jié)第三節(jié) 機床的總體布局機床的總體布局 立式機床的立式支承立式機床的立式支承 立式支承立式支承 占地面積小，剛度比臥式差，執(zhí)行件可在縱、橫、占地面積小，剛度比臥式差，執(zhí)行件可在縱、橫、垂直三個方向運動，常應(yīng)用于中、大型機床。垂直三個方向運動，常應(yīng)用于中、大型機床。 龍門支承（框架式）龍門支承（框架式） 剛性好，能承受沖擊力。但支承件多，

22、剛性好，能承受沖擊力。但支承件多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。適用于大型工件加工，以及多工件同時加工。結(jié)構(gòu)復(fù)雜。適用于大型工件加工，以及多工件同時加工。 第三節(jié)第三節(jié) 機床的總體布局機床的總體布局 單臂支承、龍門支承單臂支承、龍門支承 如：搖臂鉆床，龍門銑床。如：搖臂鉆床，龍門銑床。 單臂支承單臂支承 立柱上立柱上增加了可上下移動的橫向懸梁，結(jié)構(gòu)簡單，增加了可上下移動的橫向懸梁，結(jié)構(gòu)簡單，但剛性差。加工時動力頭離立柱越遠，橫臂根部的彎矩越大。但剛性差。加工時動力頭離立柱越遠，橫臂根部的彎矩越大。第三節(jié)第三節(jié) 機床的總體布局機床的總體布局 1.1.工件的安裝位置適當工件的安裝位置適當 （1 1）為便于裝卸工件、觀

23、察加工、檢測工件，工人在操作時為便于裝卸工件、觀察加工、檢測工件，工人在操作時距工件的正常視覺應(yīng)為距工件的正常視覺應(yīng)為50760mm。 （2 2）臥式機床主軸高度臥式機床主軸高度9001200mm，立式大型機床工作臺高，立式大型機床工作臺高度度700mm左右，立式中小型機床工件安裝高度左右，立式中小型機床工件安裝高度9501050mm。 2.2.操作手柄的位置適當操作手柄的位置適當 保證操作準確、省力、方便。保證操作準確、省力、方便。 （1 1）單工位中小型機床，單工位中小型機床，手柄應(yīng)集中設(shè)置在操作者正?；顒邮直鷳?yīng)集中設(shè)置在操作者正常活動范圍范圍內(nèi)內(nèi)1200mm。 （2 2）多工位機床，應(yīng)采

24、用連動控制機構(gòu)。多工位機床，應(yīng)采用連動控制機構(gòu)。 （3 3）大型和重型機床，應(yīng)設(shè)置階梯操作平臺和懸掛按鈕。大型和重型機床，應(yīng)設(shè)置階梯操作平臺和懸掛按鈕。 三、合理安排操縱部件三、合理安排操縱部件第三節(jié)第三節(jié) 機床的總體布局機床的總體布局 3.3.操縱件的操縱方向操縱件的操縱方向 1 1）操縱件之間應(yīng)有合理的距離以便旋轉(zhuǎn)。操縱件之間應(yīng)有合理的距離以便旋轉(zhuǎn)。 2 2）手柄操作方向應(yīng)與運動件的運動方向相應(yīng)：手柄操作方向應(yīng)與運動件的運動方向相應(yīng)： 運動件作直線運動運動件作直線運動 順時針轉(zhuǎn)動手輪，運動件應(yīng)作向右、順時針轉(zhuǎn)動手輪，運動件應(yīng)作向右、向上等運動；向上等運動； 運動件作旋轉(zhuǎn)運動運動件作旋轉(zhuǎn)運動

25、 手輪的旋向應(yīng)與運動件一致；手輪的旋向應(yīng)與運動件一致； 運動件作向心徑向運動運動件作向心徑向運動手輪應(yīng)順時針轉(zhuǎn)動。手輪應(yīng)順時針轉(zhuǎn)動。第三節(jié)第三節(jié) 機床的總體布局機床的總體布局 4. 4.信號源位置及顏色的設(shè)置信號源位置及顏色的設(shè)置 1 1）信號設(shè)置應(yīng)符合人的視線習慣信號設(shè)置應(yīng)符合人的視線習慣從左到右，從上到下。從左到右，從上到下。 2 2）信號顏色應(yīng)易于人眼識別信號顏色應(yīng)易于人眼識別紅色按鈕代表危險、禁止；黃紅色按鈕代表危險、禁止；黃色按鈕代表提醒、警告；綠色按鈕代表安全、工作正常。色按鈕代表提醒、警告；綠色按鈕代表安全、工作正常。 第三節(jié)第三節(jié) 機床的總體布局機床的總體布局 抗振性抗振性 機

26、床的工作部件在交變載荷下，抵抗受迫振動和自激機床的工作部件在交變載荷下，抵抗受迫振動和自激振動變形的能力。振動變形的能力。 四、提高機床的動剛度四、提高機床的動剛度 1. 1. 提高抗振性能提高抗振性能 影響機床動剛度的因素影響機床動剛度的因素 受迫振動和自激振動受迫振動和自激振動、溫升和熱變形、振動摩擦和噪聲、溫升和熱變形、振動摩擦和噪聲 （2 2）自激振動）自激振動 受機床阻尼比、刀具和切削用量影響而形成的受機床阻尼比、刀具和切削用量影響而形成的振動。振動。 預(yù)防措施：預(yù)防措施：增大機床主軸組件的阻尼比，調(diào)整切削用量，及時增大機床主軸組件的阻尼比，調(diào)整切削用量，及時修磨刀具。修磨刀具。 預(yù)

27、防措施：預(yù)防措施： 隔離外振源隔離外振源 主電動機與主軸箱分離，用帶輪驅(qū)動主運動。主電動機與主軸箱分離，用帶輪驅(qū)動主運動。 減少傳動鏈內(nèi)振源減少傳動鏈內(nèi)振源 采用變頻無級調(diào)速或雙速電動機，縮短傳采用變頻無級調(diào)速或雙速電動機，縮短傳動鏈。動鏈。提高傳動件的剛度。提高傳動件的剛度。設(shè)置設(shè)置動平衡或阻尼機構(gòu)。動平衡或阻尼機構(gòu)。提高提高各部件結(jié)合面精度，增強局部剛度。各部件結(jié)合面精度，增強局部剛度。第三節(jié)第三節(jié) 機床的總體布局機床的總體布局 （1 1）受迫振動）受迫振動 指機床部件受到來自機床以外，或傳動系內(nèi)部指機床部件受到來自機床以外，或傳動系內(nèi)部的振動影響而形成的共振。的振動影響而形成的共振。第三

28、節(jié)第三節(jié) 機床的總體布局機床的總體布局 2. 2.減少熱變形減少熱變形 外熱源外熱源 電動機、液壓泵、各種控制閥、環(huán)境溫度。電動機、液壓泵、各種控制閥、環(huán)境溫度。 內(nèi)熱源內(nèi)熱源 摩擦熱、切削熱。摩擦熱、切削熱。 自身因素自身因素 熱源分布不均，金屬材料不同的熱膨脹系數(shù)。熱源分布不均，金屬材料不同的熱膨脹系數(shù)。 （1） 熱源熱源 床身傾斜于主軸后上方，使切屑床身傾斜于主軸后上方，使切屑在自重作用下落入排屑帶上。在自重作用下落入排屑帶上。第三節(jié)第三節(jié) 機床的總體布局機床的總體布局 隔離熱源隔離熱源 將電動機、液壓泵和閥、油箱與主機隔離。將電動機、液壓泵和閥、油箱與主機隔離。 控制環(huán)境溫度控制環(huán)境溫

29、度 將精密機床、數(shù)控機床安排在恒溫下工作。將精密機床、數(shù)控機床安排在恒溫下工作。 強制冷卻熱源強制冷卻熱源 采用采用切削液冷卻加工部位、壓力潤滑油循環(huán)冷切削液冷卻加工部位、壓力潤滑油循環(huán)冷卻主軸軸承；床身設(shè)計利于排屑。卻主軸軸承；床身設(shè)計利于排屑。 （2）措施措施第三節(jié)第三節(jié) 機床的總體布局機床的總體布局 3. 3.降低噪聲降低噪聲 齒輪振動影響傳動系統(tǒng)的平穩(wěn)性，是機床工作的主要噪聲源。齒輪振動影響傳動系統(tǒng)的平穩(wěn)性，是機床工作的主要噪聲源。 產(chǎn)生齒輪振動因素：產(chǎn)生齒輪振動因素：齒輪的基節(jié)偏差和齒形誤差齒輪的基節(jié)偏差和齒形誤差，均由滾刀的，均由滾刀的制造誤差、安裝誤差以及齒輪的制造誤差造成。制造

30、誤差、安裝誤差以及齒輪的制造誤差造成。 （1 1）噪聲源）噪聲源 縮短傳動鏈，采用小模數(shù)、硬面齒輪，降低傳動件的線速度縮短傳動鏈，采用小模數(shù)、硬面齒輪，降低傳動件的線速度和提高阻尼比，增加齒輪嚙合的重合度和支承組件的剛度。和提高阻尼比，增加齒輪嚙合的重合度和支承組件的剛度。 （2 2）措施）措施 機械噪聲、液壓噪聲、空氣噪聲、電磁噪聲機械噪聲、液壓噪聲、空氣噪聲、電磁噪聲第四節(jié)第四節(jié) 主要技術(shù)參數(shù)的確定主要技術(shù)參數(shù)的確定 主要技術(shù)參數(shù)：主參數(shù)、尺寸參數(shù)、運動參數(shù)和動力參數(shù)。主要技術(shù)參數(shù)：主參數(shù)、尺寸參數(shù)、運動參數(shù)和動力參數(shù)。 一、主參數(shù)和尺寸參數(shù)一、主參數(shù)和尺寸參數(shù) 主參數(shù)主參數(shù) 是代表機床規(guī)

31、格大小，并反映機床最大工作能力的一是代表機床規(guī)格大小，并反映機床最大工作能力的一種參數(shù)。種參數(shù)。 1. 1.主參數(shù)主參數(shù) 專用機床的主參數(shù)：以加工零件或加工面的尺寸參數(shù)來表示。專用機床的主參數(shù)：以加工零件或加工面的尺寸參數(shù)來表示。 工件回轉(zhuǎn)的機床主參數(shù)：工件回轉(zhuǎn)的機床主參數(shù)：工件的最大加工尺寸，工件的最大加工尺寸，如車床、鉆床如車床、鉆床。 工件移動的機床主參數(shù)：工件移動的機床主參數(shù)：工作臺面的最大寬度。工作臺面的最大寬度。如銑床。如銑床。 主運動為直線運動的機床主參數(shù)：主運動為直線運動的機床主參數(shù)：最大位移，最大位移，如刨床。如刨床。 尺寸參數(shù)尺寸參數(shù) 是指機床的主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)，包括：是指

32、機床的主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)，包括： 1 1）與被加工零件有關(guān)的尺寸）與被加工零件有關(guān)的尺寸 如：臥式車床最大加工工件長如：臥式車床最大加工工件長度。搖臂鉆床的立柱外徑與主軸之間的最大跨距度。搖臂鉆床的立柱外徑與主軸之間的最大跨距。 2 2）標準工具或夾具的安裝面尺寸）標準工具或夾具的安裝面尺寸 如：臥式車床主軸錐孔及如：臥式車床主軸錐孔及主軸前端尺寸。主軸前端尺寸。 2. 2. 尺寸參數(shù)尺寸參數(shù)第四節(jié)第四節(jié) 主要技術(shù)參數(shù)的確定主要技術(shù)參數(shù)的確定 通用機床通用機床 要求主軸具有不同的轉(zhuǎn)速和一定的變速范圍。如果要求主軸具有不同的轉(zhuǎn)速和一定的變速范圍。如果采用有級變速，則需采用有級變速，則需確定主軸的級

33、數(shù)、最低轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速。確定主軸的級數(shù)、最低轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速。第四節(jié)第四節(jié) 主要技術(shù)參數(shù)的確定主要技術(shù)參數(shù)的確定 二、運動參數(shù)二、運動參數(shù) 運動參數(shù)運動參數(shù) 指機床執(zhí)行件（主軸或工作臺、刀架）的運動速度。指機床執(zhí)行件（主軸或工作臺、刀架）的運動速度。專用機床和組合機床專用機床和組合機床 用于對某工件進行特定工序的加工。其用于對某工件進行特定工序的加工。其主軸的轉(zhuǎn)速是固定的，其計算式如下：主軸的轉(zhuǎn)速是固定的，其計算式如下： dvn1000 主運動為直線運動的機床主運動為直線運動的機床 主運動參數(shù)是每分鐘往復(fù)次數(shù)。主運動參數(shù)是每分鐘往復(fù)次數(shù)。 主運動為回轉(zhuǎn)運動的機床主運動為回轉(zhuǎn)運動的機床 主運動參數(shù)

34、為主軸轉(zhuǎn)速。主運動參數(shù)為主軸轉(zhuǎn)速。第四節(jié)第四節(jié) 主要技術(shù)參數(shù)的確定主要技術(shù)參數(shù)的確定 式中式中 vmax、vmin 根據(jù)刀具和工件材料查手冊、切削實驗確定；根據(jù)刀具和工件材料查手冊、切削實驗確定； dmax 、dmin 是指實際工況下，采用是指實際工況下，采用 vmax 或或 vmin 時，常用的經(jīng)時，常用的經(jīng)濟加工直徑，且濟加工直徑，且 dmax= kD，dmin= （0.20.25） dmax 。 maxminmin1000dvn minmaxmax1000dvn minmaxnnRn 首先首先分析機床可加工的工序，再選擇要求最高、最低轉(zhuǎn)速的典分析機床可加工的工序，再選擇要求最高、最低轉(zhuǎn)速

35、的典型工序。按工序的切削速度型工序。按工序的切削速度v 和刀具（或工件）直徑和刀具（或工件）直徑d ，計算出，計算出nmin、nmax 及變速范圍及變速范圍 Rn 。 1. 1.最低轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速的確定最低轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速的確定第四節(jié)第四節(jié) 主要技術(shù)參數(shù)的確定主要技術(shù)參數(shù)的確定 如果已知變速范圍，并采用有級變速，應(yīng)進行主軸轉(zhuǎn)速分級，如果已知變速范圍，并采用有級變速，應(yīng)進行主軸轉(zhuǎn)速分級，即在變速范圍內(nèi)確定中間各級轉(zhuǎn)速。即在變速范圍內(nèi)確定中間各級轉(zhuǎn)速。 主軸轉(zhuǎn)速按等比級數(shù)列排列的特點：主軸轉(zhuǎn)速按等比級數(shù)列排列的特點：使主傳動系設(shè)計簡單，使主傳動系設(shè)計簡單，使用方便，最大相對轉(zhuǎn)速損失率相等。使用方便，

36、最大相對轉(zhuǎn)速損失率相等。 2. 2. 主軸轉(zhuǎn)速的合理排列主軸轉(zhuǎn)速的合理排列變速范圍為變速范圍為1z1n nnRz1121312min1,zznnnnnnnn 多數(shù)機床主軸轉(zhuǎn)速按等比級數(shù)排列，公比為多數(shù)機床主軸轉(zhuǎn)速按等比級數(shù)排列，公比為 ，轉(zhuǎn)速數(shù)列為：，轉(zhuǎn)速數(shù)列為： 將四個等比數(shù)列變速組串聯(lián)，機床主軸可獲得將四個等比數(shù)列變速組串聯(lián)，機床主軸可獲得2424種等比數(shù)列轉(zhuǎn)種等比數(shù)列轉(zhuǎn)速。設(shè)因子數(shù)列為速。設(shè)因子數(shù)列為 a, b, c, d 數(shù)列，各數(shù)列的項數(shù)用數(shù)列，各數(shù)列的項數(shù)用Pa，Pb，Pc，Pd 表示；各數(shù)列的公比稱為級比，級比是公比的整數(shù)次冪；冪指表示；各數(shù)列的公比稱為級比，級比是公比的整數(shù)次冪

37、；冪指數(shù)稱為級比指數(shù)，分別用數(shù)稱為級比指數(shù)，分別用xa，xb，xc，xd 表示。表示。第四節(jié)第四節(jié) 主要技術(shù)參數(shù)的確定主要技術(shù)參數(shù)的確定 某機床的主軸轉(zhuǎn)速是公比為某機床的主軸轉(zhuǎn)速是公比為 的等比數(shù)列，轉(zhuǎn)速級數(shù)的等比數(shù)列，轉(zhuǎn)速級數(shù)Z Z為非質(zhì)為非質(zhì)數(shù)，且數(shù)，且Z =24Z =24，則數(shù)列可分解為四個等比數(shù)列的乘積。，則數(shù)列可分解為四個等比數(shù)列的乘積。 （1 1）主傳動系設(shè)計簡單）主傳動系設(shè)計簡單 1263212132123124211111111 nnnnnnPa=3Pb=2Pc=2Pd=2第四節(jié)第四節(jié) 主要技術(shù)參數(shù)的確定主要技術(shù)參數(shù)的確定 由因子數(shù)列得：由因子數(shù)列得： Z = PaPbPcPd

38、 ，將各級比指數(shù)寫在各將各級比指數(shù)寫在各項數(shù)的右下角，構(gòu)成機床主軸轉(zhuǎn)速的結(jié)構(gòu)式：項數(shù)的右下角，構(gòu)成機床主軸轉(zhuǎn)速的結(jié)構(gòu)式： dcbaxdxcxbxaPPPPZ）（）（）（）（ 12631222324 1263212132123124211111111 nnnnnnPa=3Pb=2Pc=2Pd=2第四節(jié)第四節(jié) 主要技術(shù)參數(shù)的確定主要技術(shù)參數(shù)的確定 取對數(shù)得取對數(shù)得kjvd lg)1(lglg 結(jié)論結(jié)論 由于由于d 的對數(shù)值是的對數(shù)值是v 對數(shù)值的一次函數(shù)，則函數(shù)圖對數(shù)值的一次函數(shù)，則函數(shù)圖象是與切削速度對數(shù)坐標軸成象是與切削速度對數(shù)坐標軸成450 的斜線。當?shù)男本€。當j =1Z，可得可得到到Z 條

39、平行間距相等的斜線。條平行間距相等的斜線。 等比數(shù)列的轉(zhuǎn)速通式為等比數(shù)列的轉(zhuǎn)速通式為 11 jjnn 1110001000 jjnvnvd 切削速度與工件（或刀具）直徑關(guān)系為切削速度與工件（或刀具）直徑關(guān)系為 （2 2）使用方便）使用方便第四節(jié)第四節(jié) 主要技術(shù)參數(shù)的確定主要技術(shù)參數(shù)的確定 考慮刀具壽命，需選擇較低的轉(zhuǎn)速考慮刀具壽命，需選擇較低的轉(zhuǎn)速 nj ，則轉(zhuǎn)速損失為，則轉(zhuǎn)速損失為n - - nj ，相對轉(zhuǎn)速損失率為相對轉(zhuǎn)速損失率為100% nnnAj 當當n 趨近于趨近于 nj+1 時，最大相對轉(zhuǎn)速損失率時，最大相對轉(zhuǎn)速損失率 Amax 為：為：100%)1(11111maxjjjjjnn

40、nnnA 最大相對轉(zhuǎn)速損失率最大相對轉(zhuǎn)速損失率Amax 只與公比只與公比 有關(guān)，即有關(guān)，即Amax 可可恒定。恒定。 加工某工件的最佳切削速度為加工某工件的最佳切削速度為 v，相應(yīng)的轉(zhuǎn)速為相應(yīng)的轉(zhuǎn)速為 n 時，則時，則1 jjnnn （3 3）最大相對轉(zhuǎn)速損失率相等）最大相對轉(zhuǎn)速損失率相等 標準公比設(shè)有標準公比設(shè)有1.061.06，1.121.12，1.261.26，1.411.41，1.581.58，1.781.78，2 2等等7 7個，個，用于旋轉(zhuǎn)主運動、直線主運動和等比進給運動。無級變速系用于旋轉(zhuǎn)主運動、直線主運動和等比進給運動。無級變速系統(tǒng)也可參考標準公比。統(tǒng)也可參考標準公比。第四節(jié)第

41、四節(jié) 主要技術(shù)參數(shù)的確定主要技術(shù)參數(shù)的確定 （1 1） 1 1， 機床要滿足不同工藝需求，需要一系列等比數(shù)機床要滿足不同工藝需求，需要一系列等比數(shù)列轉(zhuǎn)速，則轉(zhuǎn)速從列轉(zhuǎn)速，則轉(zhuǎn)速從 n1 到到 nmax 是依次遞增。是依次遞增。 （2 2） 1 1 2 2， 因為因為 增大，增大， Amax 也增也增大，對機床生產(chǎn)大，對機床生產(chǎn)率影響大，所以規(guī)定率影響大，所以規(guī)定 Amax50%，即，即22111 maxA 3. 3. 標準公比標準公比 專用機床和自動機床取專用機床和自動機床取 =1.12=1.12、1.261.26。因為要求高生產(chǎn)效因為要求高生產(chǎn)效率，轉(zhuǎn)速損失率對加工影響大；又不常變速，所以率

42、，轉(zhuǎn)速損失率對加工影響大；又不常變速，所以 小，能使變小，能使變速箱結(jié)構(gòu)簡化。速箱結(jié)構(gòu)簡化。 4. 4.公比選用原則公比選用原則第四節(jié)第四節(jié) 主要技術(shù)參數(shù)的確定主要技術(shù)參數(shù)的確定 已知已知 越小，越小，Amax 越小，越小，Rn也越小，如要達到一定的也越小，如要達到一定的Rn ，需，需增加變速組數(shù)目和傳動副個數(shù)，使整個轉(zhuǎn)動系結(jié)構(gòu)復(fù)雜。增加變速組數(shù)目和傳動副個數(shù)，使整個轉(zhuǎn)動系結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 通用機床取通用機床取 =1.26=1.26、1.411.41。因加工的輔助時間較長，機動因加工的輔助時間較長，機動時間所占比重不大，且受轉(zhuǎn)速損失影響不大，故能使變速箱結(jié)構(gòu)時間所占比重不大，且受轉(zhuǎn)速損失影響不大，故

43、能使變速箱結(jié)構(gòu)不過于復(fù)雜不過于復(fù)雜1 ZnR 11max A 非自動化小型機床取非自動化小型機床取 =1.58=1.58、1.781.78、2 2，因為切削時間小因為切削時間小于輔助時間，轉(zhuǎn)速損失率于輔助時間，轉(zhuǎn)速損失率Amax 對工作效率影響小，所以為使機床對工作效率影響小，所以為使機床結(jié)構(gòu)簡單，結(jié)構(gòu)簡單， 取大值。取大值。 第四節(jié)第四節(jié) 主要技術(shù)參數(shù)的確定主要技術(shù)參數(shù)的確定 1 ZnR 11max A 重型機床取重型機床取 =1.26=1.26、1.121.12、1.061.06，因為加工時間長，如果因為加工時間長，如果取取 小值，則轉(zhuǎn)速損失率小值，則轉(zhuǎn)速損失率A Amaxmax 也小，所

44、以機床工作效率高。也小，所以機床工作效率高。第四節(jié)第四節(jié) 主要技術(shù)參數(shù)的確定主要技術(shù)參數(shù)的確定 動力參數(shù)動力參數(shù) 包括驅(qū)動機床的各種電動機功率或轉(zhuǎn)矩，液壓馬達包括驅(qū)動機床的各種電動機功率或轉(zhuǎn)矩，液壓馬達和液壓缸的牽引力等。和液壓缸的牽引力等。動力參數(shù)可決定傳動件的結(jié)構(gòu)參數(shù)，涉及動力參數(shù)可決定傳動件的結(jié)構(gòu)參數(shù)，涉及機床制造成本和使用壽命。機床制造成本和使用壽命。 P切切 為消耗于切削的功率為消耗于切削的功率, ,也稱有效功率（也稱有效功率（kWkW）； P空空 為空載功率（為空載功率（kWkW）；）； P輔輔 為隨載荷增加的機械摩擦耗損功率（為隨載荷增加的機械摩擦耗損功率（kWkW）。）。 三、動力參數(shù)三、動力參數(shù) 1. 1.主電動機功率的確定主電動機功率的確定 機床主運動電動機的功率為機床主運動電動機的功率為 P主主=P切切+P空空+P附附第四節(jié)第四節(jié) 主要技術(shù)參數(shù)的確定主要技術(shù)參數(shù)的確定 （1 1）P切切 的計算的計算 主運動電動機的功率為主運動電動機的功率為 P主主=P切切+P空空+P附附 P切切 為切削力（為切削力（N），一般選