金屬切削機床系列型譜的制定通常是按照某類機床的參數(shù)標準,先確定一種用途最廣、需量較大的系列作為“基型系列”,在此系列基礎上,根據(jù)用戶的需求派生出若干種變型機床,形成“變型系列”?!盎拖盗小焙汀白冃拖盗小本蜆嫵闪藱C床的系列型譜。
每類通用機床都有它的主參數(shù)系列,而每一規(guī)格又有基型和變型,合稱為這類機床的系列和型譜。機床的主參數(shù)系列是系列型譜的縱向(按尺寸大小)發(fā)展,而同規(guī)格的各種變型機床則是系列型譜的橫向發(fā)展?!跋盗行妥V”也就是綜合地表明機床產(chǎn)品規(guī)格參數(shù)的系列性與結(jié)構相似性的表。
機床的總體結(jié)構方案設計主要包括結(jié)構布局設計與機床總體結(jié)構的概略形狀與尺寸設計兩部分內(nèi)容。
機床的主要參數(shù)包括機床的主參數(shù)和基本參數(shù),后者可包括尺寸參數(shù)、運動參數(shù)及動力參數(shù)。機床主參數(shù)代表機床規(guī)格大小及反映機床最大工作能力的一種參數(shù),是機床設計的出發(fā)點,并作為決定其他基本參數(shù)值和用戶選用機床的主要依據(jù)。主參數(shù)通常都以機床最大加工尺寸表示。只有在不適于用工件最大尺寸表示時,才采用其他尺寸或物理量。
機床的尺寸參數(shù)是指機床的主要結(jié)構尺寸參數(shù),通常包括:1)與工件主要尺寸有關的參數(shù);2)與工、夾、量具標準化有關的參數(shù);3)與機床結(jié)構有關的參數(shù)。其他尺寸參數(shù)一般根據(jù)主參數(shù)來確定。
運動參數(shù)是指機床執(zhí)行件的有關運動參數(shù):主運動參數(shù)、進給運動參數(shù)、輔助運動參數(shù)。主運動為回轉(zhuǎn)運動的機床,其主運動參數(shù)為主軸轉(zhuǎn)速(r/min)。主運動為直線運動的機床,其主運動參數(shù)是刀具每分鐘往復次數(shù)(次/min),或稱為雙行程數(shù);也可以是裝夾工件的工作臺的移動速度。
通用機床要求主軸應具有不同的轉(zhuǎn)速(即應實現(xiàn)變速),故需確定主軸的變速范圍。按照所設計機床典型工序的切削速度和刀具(或工件)直徑, 計算出最低轉(zhuǎn)速nmin、最高轉(zhuǎn)速nmax及變速范圍rn。主軸的nmax和nmin確定后,如采用有級變速,還應確定轉(zhuǎn)速級數(shù),以及變速范圍內(nèi)的各級轉(zhuǎn)速。目前,多數(shù)機床主軸轉(zhuǎn)速是按等比級數(shù)排列。即
主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列呈等比級數(shù)規(guī)律分布,其主要原因是在轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)速相對損失均勻。在其他條件不變的情況下,轉(zhuǎn)速損失反映了生產(chǎn)率的損失。此外,按等比級數(shù)排列的主軸轉(zhuǎn)速,一般可借助于串聯(lián)若干滑移齒輪組來實現(xiàn),這樣可使變速傳動系統(tǒng)簡單,并且設計計算也大為方便。
標準公比值的確定原則:1)公比應為1<≤2;2)公比應滿足,即;3)公比應滿足,即。根據(jù)上述原則,我國機床專業(yè)標準規(guī)定了七個標準公比為:1.06、1.12、1.26、1.41、1.58、1.78和2。
公比的選用原則:值小,則相對轉(zhuǎn)速損失??;但當變速范圍rn一定時,轉(zhuǎn)速級數(shù)z將增多,致使結(jié)構復雜。
1)通用機床,一般取中等的公比,即=1.26或1.41;2)對于大批大量生產(chǎn)用的專門化機床和自動化機床,取小公比,即=1.12或1.26;3)對于大型機床,取小公比,=1.26,1.12或1.06;4)對于非自動化小型機床,取大公比,=1.58, 1.78或2。
變速范圍rn、公比和轉(zhuǎn)速級數(shù)z的關系:
動力參數(shù)包括機床驅(qū)動的各種電動機的功率、液壓缸的牽引力、液壓馬達、伺服電動機或步進電動機的額定轉(zhuǎn)矩等。通常動力參數(shù)可通過試驗法、調(diào)查類比法(或經(jīng)驗公式)或計算方法來確定。機床主運動電動機功率包括切削功率、空載功率和載荷附加功率三部分。