機(jī)械制造技術(shù)

1、第2章機(jī)床總體方案設(shè)計(jì)2.1概述金屬切削機(jī)床是機(jī)械制造業(yè)的基礎(chǔ)裝備，它隨著科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展和微電子、航天、國防等工業(yè)的發(fā)展需要，正朝著高精度、自動(dòng)化、柔性化、微型化和集成化方向迅速發(fā)展。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，使得機(jī)床的傳動(dòng)與結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大變化，伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以方便地實(shí)現(xiàn)機(jī)床的多軸聯(lián)動(dòng)，簡化了機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使其結(jié)構(gòu)及布局也發(fā)生了變化。計(jì)算機(jī)技術(shù)和分析技術(shù)的進(jìn)步，為機(jī)床設(shè)計(jì)理論和技術(shù)的發(fā)展提供了有力的技術(shù)支撐。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

2、(CAD)和計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)已廣泛應(yīng)用于機(jī)床設(shè)計(jì)的各個(gè)階段，改變了傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，由定性設(shè)計(jì)向定量設(shè)計(jì)，由靜態(tài)和線性分析向動(dòng)態(tài)仿真和非線性分析，由可行性設(shè)計(jì)向最優(yōu)化設(shè)計(jì)過渡。2.1.1基本概念1機(jī)床精度機(jī)床精度是反映機(jī)床零部件加工和裝配誤差大小的重要技術(shù)指標(biāo)，會直接影響工件的尺寸誤差、形位誤差和表面粗糙度。(1)幾何精度。指最終影響機(jī)床工作精度的那些零部件的精度，包括尺寸、形狀、相互位置精度等，如直線度、平面度、垂直度等，是

3、在機(jī)床靜止或低速運(yùn)動(dòng)條件下進(jìn)行測量，可反映機(jī)床相關(guān)零部件的加工與裝配質(zhì)量。(2)傳動(dòng)精度。機(jī)床內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈兩端件之間相對運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性，反映傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性及有關(guān)零件的加工和裝配質(zhì)量。(3)運(yùn)動(dòng)精度。機(jī)床主要零部件在工作狀態(tài)速度下無負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的精度，包括回轉(zhuǎn)精度(如主軸軸心漂移)和直線運(yùn)動(dòng)的不均勻性(如運(yùn)動(dòng)速度周期性波動(dòng))等。運(yùn)動(dòng)精度與傳動(dòng)鏈的設(shè)計(jì)、加工與裝配質(zhì)量有關(guān)。(4)定位精度。機(jī)床有關(guān)部件在直線坐標(biāo)和回轉(zhuǎn)坐標(biāo)中定位的準(zhǔn)確性，即

4、實(shí)際位置與要求位置之間誤差的大小，主要反映機(jī)床的測量系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)的特性。(5)工作精度。機(jī)床對規(guī)定試件或工件進(jìn)行加工的精度，不僅能綜合反映出上述各項(xiàng)精度，而且還反映機(jī)床的剛度、抗振性及熱穩(wěn)定性等特性。第二章機(jī)床總體方案設(shè)計(jì)632.1.2機(jī)床總體設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和要求1工藝范圍機(jī)床的工藝范圍是指機(jī)床適應(yīng)不同生產(chǎn)要求的能力。任何一臺機(jī)床所能完成的加工工件類型、工件材料和尺寸、毛坯形成和工序等都是有一定范圍的。一般說來，工藝范圍窄(

5、如專用機(jī)床)，則機(jī)床的結(jié)構(gòu)較為簡單，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，生產(chǎn)效率也較高。但機(jī)床工藝范圍過窄，會限制加工工藝和產(chǎn)品的更新；而盲目擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍，將使機(jī)床的結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜，不能充分發(fā)揮機(jī)床各部件的性能，甚至影響機(jī)床主要性能的提高，增加機(jī)床的生產(chǎn)成本。機(jī)床的功能主要根據(jù)被加工對象的批量來選擇。大批量生產(chǎn)用的專用機(jī)床的功能設(shè)置較少，只要滿足特定的工藝范圍要求就行了，以獲得提高生產(chǎn)率、縮短機(jī)床制造周期及降低機(jī)床成本等效果。單件小批量生產(chǎn)用的通用機(jī)床則

6、要求在同一機(jī)床上能完成多種多樣的工作，還要適應(yīng)不同工業(yè)部門行業(yè)的需要，故通用機(jī)床的工藝范圍較寬。為了擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍，可以在通用機(jī)床，尤其是大型機(jī)床上增設(shè)一些附件，或把不同的工種綜合在一臺機(jī)床上，如車鏜床、鏜銑床等。2剛度機(jī)床的剛度將影響機(jī)床的加工精度和生產(chǎn)率，因此機(jī)床應(yīng)有足夠的剛度。剛度包括靜態(tài)剛度、動(dòng)態(tài)剛度、熱態(tài)剛度。為了提高機(jī)床的剛度，機(jī)床應(yīng)盡量形成框架式結(jié)構(gòu)。例如龍門刨床、龍門銑床、坐標(biāo)鏜床、立式車床等都采用龍門框架式結(jié)構(gòu)以增

7、強(qiáng)剛性。有的機(jī)床，例如單臂龍門刨床為了加大被加工工件的尺寸范圍而不用龍門式結(jié)構(gòu)，這時(shí)剛度將有所降低。3加工精度要保證能加工出一定精度的工件，作為工作母機(jī)的機(jī)床必須滿足更高的精度要求。設(shè)計(jì)加工精度和表面質(zhì)量要求較高的機(jī)床時(shí)，在機(jī)床布局階段要注意采取措施，盡量提高機(jī)床的傳動(dòng)精度和剛度，減少振動(dòng)和熱變形，例如精度要求較高的機(jī)床常使液壓傳動(dòng)的油箱與床身分開，以減少熱變形的影響。此外，應(yīng)減小機(jī)床加工中的振動(dòng)，精密和高速機(jī)床常采用分離傳動(dòng)，將電動(dòng)機(jī)

8、和變速箱等振動(dòng)較大的部件與工作部件(如主軸)分裝在兩個(gè)地方。為了提高機(jī)床的傳動(dòng)精度，除了適當(dāng)?shù)剡x擇傳動(dòng)件的制造精度外，應(yīng)盡量縮短傳動(dòng)鏈。在設(shè)計(jì)傳動(dòng)精度要求特別高的機(jī)床，例如精密絲杠車床時(shí)，為了縮短傳動(dòng)鏈，就取消了臥式車床所用的進(jìn)給箱。從主軸到刀架之間只經(jīng)過掛輪架，另外還把傳動(dòng)絲杠移在床身的兩導(dǎo)軌之間，以減少刀架的顛覆(側(cè)轉(zhuǎn))力矩。4便于操作、觀察與調(diào)整機(jī)床的布局必須充分考慮到操縱機(jī)床的人，處理好人機(jī)關(guān)系，滿足人機(jī)工程學(xué)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。充分發(fā)