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第7章 机床主要参数的确定PPT课件

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《数控原理与系统》第7章__数控机床电气控制系统

《数控原理与系统》第7章__数控机床电气控制系统

第7章 数控机床电气控制系统

有些輔助功能只在本程式段內起作用， 當後續程式段到來時便失效，稱為當前輔 助功能，記為C類，例如M06等。還有一些 輔助功能一旦被執行便一直有效，直至被 注消或被取代為止，稱為保持類輔助功能， 記為H類，例如M10、M11等。對於不同動 作類型的輔助功能，在用邏輯電路或編寫 PLC程式實現時，其處理方法也將不同。
第7章 数控机床电气控制系统
第7章 數控機床電氣控制系統

7.1 概述
7.2 JBK-30型數控系統及其在 CJK0630A車床上的應用
7.3 FAGOR 8025/8030數控系統及 其在CK6150數控車床上的應用

7.4 數控系統中PLC的資訊交換及M、 S、T功能的實現

7.5 數控機床電氣圖的繪製方法 小結
第7章 数控机床电气控制系统

3．T功能 T功能即刀具功能，T代碼後跟隨2～ 5位數字表示要求的刀具號和刀具補償號。 數控機床根據T代碼，通過PLC可以管理刀 庫，自動更換刀具，也就是說根據刀具和 刀具座的編號，可以簡便、可靠地進行選 刀和換刀控制。
第7章 数控机床电气控制系统


7.1.3數控系統中的可編程控制器（PLC） 數控系統輔助控制功能以開關量順序控 制為主，可採用繼電器控制邏輯或可編程序 邏輯控制器（PLC）實現。在一些經濟型的數 控車床和輔助動作比較簡單的數控機床上， 為了簡單起見，其輔助動作的控制常用繼電 器邏輯實現。而在功能比較完善的數控機床 上，其輔助動作的控制邏輯一般都比較複雜， 如果仍使用繼電器實現，則電路的設計和調 試將比較困難，可靠性也差。因此，多數數 控機床都採用可編程控制器（PLC）來完成輔 助運動的控制。

第七章 机床主要参数的确定.

第七章 机床主要参数的确定.

一、主运动电动机功率的确定 机床主运动的功率包括：切削功率P切、空转功率P空和附加机械
摩檫损失P机三部分。 P切与刀具及工件材料有关，普通机床一般根据重负荷切削条
件确定。 P空(KW)随各轴转速变化、摩檫搅油、空气阻力等造成。中型
机床用试验公式估算:(教材P124) P机（附加机械磨擦损失功率）取决于各传动副的机械效率，
——工作台工作面宽度（第二工作面长度） （5）卧式镗床——主轴直径 （6）钻床——钻孔直径
第二主参数 车床－最大工件长度 铣床、龙门刨床－工作台面
其他 车床－刀架工件回转直径，主轴孔 龙门铣床－横梁最高、最低位置
第二节 运动参数
重点掌握以下几个问题： 1、哪些参数属于运动参数？ 2、什么是主运动参数、进给运动参数？ 3、如何确定机床的最高、最低转速？ 4、分级变速采用什么数列？ 5、如何选择公比？
作回转主运动机床的主参数是主轴转速，转速与切削速 度的关系是：
n = 1000v/πd。
1．主轴最低（nmin）和最高（nmax）转速的确定 nmin = 1000vmin/πdmax， nmax = 1000vmax/πdmin
（变速范围为 nmax和nmin的比值，即Rn = nmax/nmin）。
通用机床需要确定转速范围（最高、最低转速）及转速
级数（专用、组合机床除外）
1、最高、最低转速的确定（P121） 2、分级变速时的主轴转速数列 *机床的转速按等比数列分级
Байду номын сангаас3、变速范围
Rn=nmax/nmin
4、标准公比和标准数列表7-1
5、公比的选择
从使用性能考虑，小点好！可减少相对功率损失，但使
机床结构复杂，要简化结构要取的大些。

第二主参数和其他一些尺寸参数

第二主参数和其他一些尺寸参数
1.41 1 100 % 29% 1.41
121 11 变速范围为： Rn 1.41 1.41 45
等比数列的优点： 使转速范围内的转速相对损失均匀 简化了主传动系统的设计 使用滑移齿轮变速组串联时，主轴转速也是等比数列。 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。
较低的转速nj为宜。这时转速的损失为 n-nj，相对转速 nn
损失率为：
A j n
最大的相对转速损失率是当所需的n趋近于nj+1时，
Amax lim n nj n
nn j 1

n j 1 n j n j 1
1
nj n j 1
在其他条件（直径、进给、切深）不变的情况下，转速 的损失就反映了生产率的损失。对于普通机床，如果认 为每个转速的使用机会都相等，那么应使Amax为一定值， 即：
例:φ 400mm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1274r/min， CA6140为1400r/min） 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12r/min，CA6140为10r/min）
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。
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。
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
机床主运动的功率，包括切削功率、空转功率损失、

第七章 机床主要参数的确定2

第七章 机床主要参数的确定2

第二节 运动参数
一、运动参数：是指机床主轴、刀架、工作台等 的运动速度。 主运动参数： 回转主运动机床，如车床、铣床等，主运动参数是 主轴转速。 1000 v n ( r / min) d
直线主运动的机床，如插床和刨床。 主运动参数是每分钟往复次数（str/min).
nr
1000 v 2 L
（kw)
如水平运动，克服质量和摩擦力所需的功率：
P2
f mg v
'
60000
k w
根据计算出的空行程功率和电动机的转 速，再计算起动转矩，并据此来选择电动机， 并使选用的电动机的起动转矩大于计算的起动 转矩。 一般普通机床的空行程电动机功率和空行 程的速度列表7-4。
动力参数
一、主运动功率的确定；电动机的功率确定 1、计算法： P P P P
主 切 机 空转
切削功率的计算： （1）车、镗、磨等工序的切削功率：
P切
FZ v 60000
( kw)
（2）钻、扩等工序的切削功率：
P切
MK n 9550
( kw)
空转功率损失计算：
K1 P空 （ 3 5d a ni k 2 d 主 n主）（kw 6 10
PS
FQ V S 60000 S
（KW)
三、空行程功率的确定 参考同类型机床，辅之以计算，最好再经试 验验证。
P空行程 P1 P2
（ＫＷ）
P 1
Ta n 9550
'
kw
F v
如升降运动克服质量和摩擦力所需的功率：
P2
m g f
60000
)
机械摩损功率的计算：

机床的主要技术参数（主参数和基本参数）

机床的主要技术参数（主参数和基本参数）

3.有级变速时主轴转速序列无级变速时，Nmax与Nmin之间的转速是连续变化的有级变速时，应该在Nmax和Nmin确定后，再进行转速分级，确定各中间级转速。

主运动的有级变速的转速数列一般采用等比数列。

满足n j+1=n jø；n z=n*øz-14.标准公比ø为了便于机床设计和使用，规定了标准公比值：1.06,1.12,1.26,1.41,1.58,1.78,2.00其中，ø=1.06时公比数列的基本公比，其他可以由基本公比派生而来。

⑵进给运动参数进给量：a.大部分机床（如车，钻床等）：进给量用工件或刀具每转的位移（mm/r)表示；b.直线往复运动机床（如刨，插床）：进给量以每以往复的位移量表示；c.铣床和磨床：进给量以每分钟的位移量（mm/min)表示。

⑶动力参数机床的动力参数是指驱动主运动、进给运动和空行程运动的电动机功率。

①主传动功率：P主=P切+P空+P附1、切削功率P切：与加工情况.工件和刀具材料及切削用量的大小有关。

P切=Fz*Vc/600002、空载功率P空：是指机床不进行切削，及空转时所消耗的功率。

3、附加功率P附：指机床进行切削时，因负载而增加的机械摩擦所耗的功率。

②进给传动功率：通常也采用类比和计算相结合的方法来确定。

③空行程功率：指为节省零件加工的辅助时间和减轻工人劳动强度，在机床移动部件空行程时快速移动所需的传动功率。

其大小由移动部件重量和部件启动时的惯性力决定。

文案编辑词条B 添加义项?文案，原指放书的桌子，后来指在桌子上写字的人。

现在指的是公司或企业中从事文字工作的职位，就是以文字来表现已经制定的创意策略。

文案它不同于设计师用画面或其他手段的表现手法，它是一个与广告创意先后相继的表现的过程、发展的过程、深化的过程，多存在于广告公司，企业宣传，新闻策划等。

基本信息中文名称文案外文名称Copy目录1发展历程2主要工作3分类构成4基本要求5工作范围6文案写法7实际应用折叠编辑本段发展历程汉字"文案"(wén àn)是指古代官衙中掌管档案、负责起草文书的幕友,亦指官署中的公文、书信等;在现代，文案的称呼主要用在商业领域，其意义与中国古代所说的文案是有区别的。

第七章 机床主要参数的确定

第七章 机床主要参数的确定

各级转速按等比数列排列，公比为
n2 n1
n3 n2 n1
2
z 1
nmax nz nz 1 n1
nmin
z 1
nmax z 1 R（主轴的变速范围） n nmin
lg Rn Z 1 lg
2.2 进给运动参数
• 关于进给量
1) 用工件或刀具每转的位移表示，单位为 mm/r（如车床，钻床，镗床及滚齿机） 2) 直线运动机床，以每一往复的位移表示 （如刨床） 3) 以每分钟位移量表示，单位为mm/min （如铣床，磨床）
主轴极限转速：
主轴的变速范围：
nmax 1120 Rn 112 nmin 10
2. 主轴转速数列
设机床的分级变速机构共有z级：
n1， 2， 3， n n ......n j， j 1， n
n1 nmin n z nmax
• 设加工某一工件所需要的最有利的切削 速度为 v，则相应的转速为n。 a. 理想情况：
1.9 2.0 2.12 2.24
4.25
4.5 4.75 5.0 5.3
10
10.6 11.2 11.8 12.5
23.6
25 26.5 28 30
56
60 63 67 71
132
140 150 160 170
315
335 355 375 400
750
800 850 900 950
1800
1900 2000 2120 2240
1000 v n d
n — 主轴转速 v — 切削速度 d — 工件（或刀具）直径

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。

第7章机床主参数


n
n j1
n j1
= const
转速的损失反映了生产率的损失（单位时间内生产出的产品和 理 想值不一样）。
如果认为每个转速使用机会均等则最大相对转速损失相等：
j nj = 1
n j1
nj+1 = nj·
由此可见，机床的转速应该按等比数列（几何级数）分级，公比
为
n1 =nmin
n2= n1 n3 = n2 = n1 2
7.2 运动参数
7.2.1 主运动参数
对于主运动是回转运动的机床是： n: r/min
v: m/min
n= 1000v
d
次/min
n： 转速 r/min v: 切削速度 m/min d: 工件（刀具）直径 mm
对于不同的机床，主运动参数有不同的要求。专用机 床完成特定的工艺，当该工艺长期稳定时，主轴只需一种 固定转速，不需要换置机构。
液压缸牵引力 动力参数 液压马达或步进电机的额定扭矩
伺服电机或步进电机的额定转速
其中电动机功率是计算机床零件和决定结构尺 寸的主要依据。
电动机功率太大了，则零件的尺寸也随之不必 要的增大。不仅浪费材料，而且也使电动机经常处 于低负载情况下工作，以致功率浪费大。如果取小 了，则机床的技术性能达不到要求，且出现超负载 工作的情况，容易烧坏电气元件。
例： 低 n=25、 40、63 r/min
1.58
中 n=63、 80、 100、125、160、200、250、
1 1
320、 400、 500、630、800r/min 1.26
高 n=800、1250、 1600 r/min
1.58
7.2.2 进给运动
等差数列： 刨床、插床

机床的主要技术参数（主参数和基本参数）

3.有级变速时主轴转速序列无级变速时，Nmax与Nmin之间的转速是连续变化的有级变速时，应该在Nmax和Nmin确定后，再进行转速分级，确定各中间级转速。

主运动的有级变速的转速数列一般采用等比数列。

满足n j+1=n jø；n z=n*øz-14.标准公比ø为了便于机床设计和使用，规定了标准公比值：1.06,1.12,1.26,1.41,1.58,1.78,2.00其中，ø=1.06时公比数列的基本公比，其他可以由基本公比派生而来。

⑵进给运动参数进给量：a.大部分机床（如车，钻床等）：进给量用工件或刀具每转的位移（mm/r)表示；b.直线往复运动机床（如刨，插床）：进给量以每以往复的位移量表示；c.铣床和磨床：进给量以每分钟的位移量（mm/min)表示。

⑶动力参数机床的动力参数是指驱动主运动、进给运动和空行程运动的电动机功率。

①主传动功率：P主=P切+P空+P附1、切削功率P切：与加工情况.工件和刀具材料及切削用量的大小有关。

P切=Fz*Vc/600002、空载功率P空：是指机床不进行切削，及空转时所消耗的功率。

3、附加功率P附：指机床进行切削时，因负载而增加的机械摩擦所耗的功率。

②进给传动功率：通常也采用类比和计算相结合的方法来确定。

③空行程功率：指为节省零件加工的辅助时间和减轻工人劳动强度，在机床移动部件空行程时快速移动所需的传动功率。

其大小由移动部件重量和部件启动时的惯性力决定。

文案编辑词条B 添加义项?文案，原指放书的桌子，后来指在桌子上写字的人。

现在指的是公司或企业中从事文字工作的职位，就是以文字来表现已经制定的创意策略。

文案它不同于设计师用画面或其他手段的表现手法，它是一个与广告创意先后相继的表现的过程、发展的过程、深化的过程，多存在于广告公司，企业宣传，新闻策划等。

基本信息中文名称文案外文名称Copy目录1发展历程2主要工作3分类构成4基本要求5工作范围6文案写法7实际应用折叠编辑本段发展历程汉字"文案"(wén àn)是指古代官衙中掌管档案、负责起草文书的幕友,亦指官署中的公文、书信等;在现代，文案的称呼主要用在商业领域，其意义与中国古代所说的文案是有区别的。

第七章 机床主要参数的确定


第二主参数 车床－ 车床－最大工件长度 铣床、龙门刨床－ 铣床、龙门刨床－工作台面 其他 车床－刀架工件回转直径， 车床－刀架工件回转直径，主轴孔 龙门铣床－横梁最高、 龙门铣床－横梁最高、最低位置
第二节 运动参数
重点掌握以下几个问题： 重点掌握以下几个问题： 哪些参数属于运动参数？ 1、哪些参数属于运动参数？ 什么是主运动参数、进给运动参数？ 2、什么是主运动参数、进给运动参数？ 如何确定机床的最高、最低转速？ 3、如何确定机床的最高、最低转速？ 分级变速采用什么数列？ 4、分级变速采用什么数列？ 如何选择公比？ 5、如何选择公比？
一、主运动电动机功率的确定 机床主运动的功率包括：切削功率P 空转功率P 机床主运动的功率包括：切削功率P切、空转功率P空和附加机械 摩檫损失P 三部分。 摩檫损失P机三部分。 与刀具及工件材料有关， P切与刀具及工件材料有关，普通机床一般根据重负荷切削条 件确定。 件确定。 (KW)随各轴转速变化 摩檫搅油、空气阻力等造成。 随各轴转速变化、 P空(KW)随各轴转速变化、摩檫搅油、空气阻力等造成。中型 机床用试验公式估算:(教材P124) :(教材 机床用试验公式估算:(教材P124) 附加机械磨擦损失功率）取决于各传动副的机械效率， P机（附加机械磨擦损失功率）取决于各传动副的机械效率， 既齿轮、轴承等切削时压力增大而产生， 增加P 也增加。 既齿轮、轴承等切削时压力增大而产生， P切增加P机也增加。 主电机功率(KW) 主电机功率(KW) ： P主= P切+ P机+ P空= P切/η机+ P空 η机= η1+ η2+ η3…… η1、η2、η3见教材 见教材P124表7-2 表 P125图各项功率关系 P125图各项功率关系 在主传动链的结构尚未确定之前，可根据P max和总功率 和总功率η 在主传动链的结构尚未确定之前，可根据P切max和总功率η总 =0.65~0.80确定 确定. =0.65~0.80确定. η总低速时取大值

机床主要参数的确定(1)ppt课件

400、500、630、800、1000。 公用机床：根据被加工零件的尺寸
来决议。 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、 任务台等)的运动速度 。
➢ 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。
等比数列中每隔几级后的数字，恰 好是前面数字的10倍，使数列整齐 好记。
规范公比的值
以上是规范公比值所遵照的三条原那么。 同时满足三条原那么的公比：1.06、1.12、
1.26〔计算用1.25〕 满足其中两条原那么的公比:1. 41、1.58、2
以1.06为公比的从1～10000的数值
当采用规范公比后，转速数列可从 表7—1中直接查出。
F：切削力的切向分力N； V：切削速度m/min
一、主运动功率确实定
P切：进展切削加工时耗费切削功率 。 与刀具资料、工件资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 〕，耗费的功
率损失。 其主要影响要素是：各传动件在空转时摩擦损
耗，搅油，空气阻力以及因加工，装配误差而添 加的摩擦等。 P机：切削时传动机件的机械摩擦损失功率 。
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。
规范公比的值
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第二节 运动参数
②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% 。 ➢ 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）。
第七章 机床主要参数的确定
尺寸参数 运动参数 动力参数
1
整体概况
概况一
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01
概况二
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02
概况三
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03
2
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。
如拉床的主参数是额定拉力。单位KN/10。
4
第一节 尺寸参数
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。 • 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。
7
第一节 尺寸参数
➢ 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。
8
第一节 尺寸参数
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。 专用机床：根据被加工零件的尺寸来决定。 类比法：参照现有同类机床的参数确定。
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。
3
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； 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，
17
第二节 运动参数
主轴转速采用等比数列的优点： 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 最大的相对转速损失率
每个转速使用机会相等，Amax
为一定值。
18
5
第一节 尺寸参数
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；
6
例
CA6140型卧式车床的主参数为床身上最大工件回 转直径φ400mm，第二主参数是最大工件长度。 但 刀架上最大工件回转直径φ210mm，在加工较长的 轴、套类工件时，由于受到中滑板的限制，这也是一 个重要的参数。
16
第二节 运动参数
2、主轴转速的合理排列方式 为了满足各种不同工艺的要求，主轴必须有若
干不同的转速，如采用分级变速方式。 例：有一台车床，主轴转速(r／min)共12级，分别
为31.5、45、63、90、180、250、355、 500、710、1000、1400 。 呈等比数列，公比为φ=1.41
第二节 运动参数
任意两级转速的关系 ➢ 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。
19
第二节 运动参数
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。
14
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转/分） ➢ 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转/分）
11
第二节 运动参数
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。
12
第二节 运动参数
1、最低nmin和最高nmax转速的确定 ①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 ：
13
15
第二节 运动参数
③ 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(即主参数)，通常可取 最大加工直径dmax=(0.5～0.6)Dmax， 最小加工直径dmin=(0.2～0.25)dmax； 对于摇臂钻床，如用Dmax表示最大钻孔直径(即
主参数)，通常可取 dmax = Dmax ， dmin =(0.25) dmax 。
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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 。
➢ 包括主运动参数、进给运动参数。
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第二节 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)。