变速范围R、公比φ、转速级数z的关系
变速范围R、公比φ、转速级数z的关系
变速范围

变速范围一定时，公比值越小，转速级数Z 越多，传动系统结构越复杂，但相对速度 损失、生产率损失也越小。

反之，公比增大，级数Z越少，传动系统结 构越简单，但最大相对速度损失增大。
4、公比的选用

对于一般生产率要求较高的普通机床，减少 相对转速损失是主要的，所以公比φ取得较小， 如1.26或1.41等。 有些小型机床希望简化构造，公比φ可取得大 些，如1.58、2等。 对于自动机床，减少相对转速损失率的要求 更高，常取φ=1.12或1.26。

二、进给运动功率的确定

数控机床的进给运动是用单独的伺服电动机 驱动的。

进给运动采用单独的普通电动机的机床，需 要确定进给运动所需的功率。 方法：参考同类型机床和计算相结合。
二、进给运动功率的确定

进给功率PS(kW)
FQ——进给牵引力（N）， VS——进给速度 （m/min） ηs——机械效率
i
k1 (3.5d a ni k2 d主n主 ) 6 10
一、主运动功率的确定

可以近似地认为主传动的空载功率与各 动轴的转速之和成正比，这就是空载功 率试验的原理。见表7-4 例:CA6140 P空=2.1-2.3kw P主=7.5kw
一、主运动功率的确定
2、当主传动结构尚未确定，可用下式初步估算：
② 主运动是直线运动的机床，主运动参
数是每分钟的往复次数（次/分）。
例：插床、刨床。
1、最低nmin和最高nmax转速的确定
确定的方法是实际调查和比较同类型机床， 并考虑技术储备再通过分析研究加以确定。

nmax 和nmin的比值是变速范围R ：
确定最低与最高转速时应注意：
调查和分析所设计的机床上可能进行的工 序，从中选择要求最低、最高转速的典型 工序。 按 照 典 型 工 序 的 vmax （ 或 vmin) 时 常 用 的 dmin ( 或 dmax) 值，计算主轴的最高转速、 最低转速(极限转速)。 考虑技术储备，可将计算的最大值提高 20%-25% 。

这些数值是2或10的某次方根。
标准公比的值
②标准公比的值采用二进位。


公比φ选2的某次方根，便于采用双速电 机驱动，简化机床结构。因双速电机的两 个同步转速的比值常为2，如 3000/1500或1500/750。 公比φ选2的某次方根，如在转速数列中 有某一转速n ,则每隔几级就会出现一个 转速2n。
第七章 机床主要参数的确定
尺寸参数 运动参数
动力参数
第一节 尺寸参数

尺寸参数： 影响机床加工性能的一些尺寸。
(机床所能加工或安装的最大工件的尺寸。)

包括机床的主参数、第二主参数和其他一 些尺寸参数。
1、主参数

机床的主参数是代表机床规格大小
的一种参数。

各类机床以什么尺寸作为主参数已
有统一的规定。 在型号中反映出来。

η机:主传动链总机械效率。表7-2
中型机床的主传动空载功率可用下列经验公式计算
P空=
式中: da-除主轴外所有传动轴的轴颈平均直径(mm) d主-主轴前、后轴颈的平均直径(mm) n -当主轴转速为n主时，除主轴外所有传动轴 (包括不传递载荷仅做空转的轴)的转速之和。 n主-主轴转速,计算时为nmax k1-润滑油粘度影响的修正系数 N46：k1=1 N32：k1=0.9 k2-支承修正系数 二支承为8.5，三支承为10
3、标准公比和标准数列

机床转速是从小到大递增的，因此φ>1。 公比φ增大，最大相对速度损失Amax增大。 为使最大相对转速损失率不超过50％，即
则φ≤2。 因此①标准公比的值1＜φ≤2
标准公比的值
1.062=1.12，1.064=1.26， 1.066=1.41，1.068=1.58，1.0612=2。

动力参数可以通过调查、试验、计算的方 法进行确定。
一、主运动功率的确定
1、当主传动结构已确定，可用下式计算： 机床主运动的功率，包括切削功率、空转功率损 失、附加机械摩擦损失三部分。

F：切削力的切向分力N； V：切削速度m/min
一、主运动功率的确定

P切：进行切削加工时消耗切削功率 。
卧式车床的第二主参数是最大工件长度；
•
•
• •
铣床、龙门刨床是工作台工作面长度； 摇臂钻床是最大跨距； 滚齿机是最大模数
3、其他一些尺寸参数(结构参数 )

普通车床常常还要确定在刀架上工件的最 大回转直径和主轴孔允许通过的最大棒料 直径等；
3、其他一些尺寸参数(结构参数 )
摇臂钻床还要确定主 轴下端面到底座间的距 离H(最大~最小)，主轴 的最大伸出量h等。

dmin 、dmax的推荐值

对于卧式车床，如用Dmax表示床身上的最 大回转直径(即其主参数)，通常可取最大 和最小加工直径dmax=(0.5～0.6)Dmax， dmin=(0.2～0.25)dmax；

对于摇臂钻床，如用Dmax表示最大钻孔直 径(即其主参数)，通常可取dmax = Dmax ， dmin =(0.2～0.25) dmax 。

例

卧式车床是床身上工件的最大回转直径/10； 齿轮加工机床是最大工件直径/10； 外圆磨床是最大磨削直径/10； 无心磨床是最大磨削直径； 升降台铣床、矩台平面磨床是工作台面宽度/10；


龙门刨床、龙门铣床是工作台工作面宽度/100；
卧式铣镗床是主轴直径/10 ； 立式钻床、摇臂钻床是最大钻孔直径；
与刀具材料、工件材料和所选用的切削用量的大小有关。

P空：机床主运动空转时（P切=0 ），消耗的功率损失。
其主要影响因素是：各传动件在空转时摩擦损耗，搅油， 空气阻力以及因加工，装配误差而增加的摩擦等。

P机：切削时传动机件的机械摩擦损失功率 。
与传动机件的机械效率有关。切削功率越大，这部分损 失也越大。
①使转速范围内的转速相对损失均匀。 若加工某一工件最有利的转速为n。通常n 处于某两级转速nj，nj+l之间 ，为了不降低 刀具耐用度，以采用较低的转速nj为宜。 相对转速损失率为： 最大的相对转速损失率
等比数列的优点

所以，目前通用机床的主轴转速数列一 般为等比数列，并且，当进给运动无特 殊要求时，进给量也应按这种方式排列。
牛头刨床、插床是最大刨削和插削长度/10。
(以上单位均为mm，)也有的机床不用尺寸作为主参数，如拉床 的主参数是额定拉力。单位KN/10。
2、第二主参数

第二主参数是直接反映机床加工范围的重要参数 之一。对机床的轮廓尺寸、重量等影响很大。

一般指主轴数、最大跨距、工作台工作面长度、 最大加工工件长度、最大模数等。
以1.06为公比的从1～10000的数值
当采用标准公比后，转速数列可从 表7—1中直接查出。
例，设计一台卧式车床，nmin=12.5r／min， nmax=2000r／min，φ=1.26。查表7—1， 首先找12.5，然后，每隔3个数 (1.26=1.064)取一个值，可得如下数列： 12.5、16、20、25、31.5、40、50、 63、80、100、125、160、200、250、 315、400、500、630、800、1000、 1250、1600、2000等23级。
包括主运动参数、进给运动参数。
一、主运动参数
① 主运动是回转运动的机床，主运动参数是主轴转 速。 例：工件的回转运动（车床）和刀具的旋转运动 （铣床）。 转速(r/min)与切削速度的关系是
式中：n——转速(r／min)； v——切削速度(m／min)； d——工件(或刀具)直径(mm)。
一、主运动参数

在确定nmin和nmax中要防止两种偏向：

只考虑到制造方便，片面强调简单因而
不能很好地满足用户的需要；

片面强调“先进”，扩大机床的变速范
围，致使机床结构过于复杂，造成浪费。
例:φ400mm中型普通车床 nmax和nmin的确定
nmax :用硬质合金刀具半精车钢件时，合理 的切削速度vmax取200m/min，加工轴最 小值dmin为50mm。 （算出1274转/分，CA6140为1400） nmin :高速钢刀具精车螺纹时，vmin取 1.5m/min，加工丝杆最大值dmax为 40mm。 （算出12转/分，CA6140为10）

确定尺寸参数的方法有三种：

通用机床：按系列化设计的规定。
例：中型车床主参数为250、320、 400、500、630、800、1000。来决定。 类比法：参照现有同类机床的参数 确定。
第二节 运动参数
是指机床的执行机构 (如主轴、刀架、
工作台等)的运动速度 。
等比数列的优点
②简化了主传动系统的设计。 按等比数列排列的主轴转速，一般只要用 几个滑移齿轮变速组串联一起即可得到， 当变速组的各传动比是等比数列时，各传 动比的积即主轴转速也是等比数列。 这种变速系统充分利用了每一对滑移齿轮 的传动比，即用较少数量的齿轮实现较多 的变速级数，既使结构简单，又便于传动 系统设计。


二、进给运动参数



数控机床和重型机床的进给为无级调整； 普通机床多采用分级调整。为使相对损失为 一定值，进给量的数列也应取等比数列。 有的往复主运动机床，是等差数列。 卧式车床，进给箱的分级是根据螺纹标准而 定，是一个分段的等差数列。
第三节 动力参数

动力参数包括电动机的功率，液压缸的牵 引力，液压马达、伺服电动机或步进电动 机的额定转矩等。