金属切削机床总体设计

　　金属切削机床系列型谱的制定通常是按照某类机床的参数标准，先确定一种用途最广、需量较大的系列作为“基型系列”，在此系列基础上，根据用户的需求派生出若干种变型机床，形成“变型系列”。“基型系列”和“变型系列”就构成了机床的系列型谱。
　　每类通用机床都有它的主参数系列，而每一规格又有基型和变型，合称为这类机床的系列和型谱。机床的主参数系列是系列型谱的纵向（按尺寸大小）发展，而同规格的各种变型机床则是系列型谱的横向发展。“系列型谱”也就是综合地表明机床产品规格参数的系列性与结构相似性的表。
　　机床的总体结构方案设计主要包括结构布局设计与机床总体结构的概略形状与尺寸设计两部分内容。
　　机床的主要参数包括机床的主参数和基本参数，后者可包括尺寸参数、运动参数及动力参数。机床主参数代表机床规格大小及反映机床最大工作能力的一种参数，是机床设计的出发点，并作为决定其他基本参数值和用户选用机床的主要依据。主参数通常都以机床最大加工尺寸表示。只有在不适于用工件最大尺寸表示时，才采用其他尺寸或物理量。
　　机床的尺寸参数是指机床的主要结构尺寸参数，通常包括：1）与工件主要尺寸有关的参数；2）与工、夹、量具标准化有关的参数；3）与机床结构有关的参数。其他尺寸参数一般根据主参数来确定。
　　运动参数是指机床执行件的有关运动参数：主运动参数、进给运动参数、辅助运动参数。主运动为回转运动的机床，其主运动参数为主轴转速（r/min）。主运动为直线运动的机床，其主运动参数是刀具每分钟往复次数（次/min），或称为双行程数；也可以是装夹工件的工作台的移动速度。
　　通用机床要求主轴应具有不同的转速（即应实现变速），故需确定主轴的变速范围。按照所设计机床典型工序的切削速度和刀具（或工件）直径, 计算出最低转速n_min、最高转速n_max及变速范围R_n。主轴的n_max和n_min确定后，如采用有级变速，还应确定转速级数，以及变速范围内的各级转速。目前，多数机床主轴转速是按等比级数排列。即
　　　　　　　　　　　　　
　　主轴转速数列呈等比级数规律分布，其主要原因是在转速范围内的转速相对损失均匀。在其他条件不变的情况下，转速损失反映了生产率的损失。此外，按等比级数排列的主轴转速，一般可借助于串联若干滑移齿轮组来实现，这样可使变速传动系统简单，并且设计计算也大为方便。
　　标准公比值的确定原则：1）公比应为1＜≤2；2）公比应满足，即；3）公比应满足，即。根据上述原则，我国机床专业标准规定了七个标准公比为：1.06、1.12、1.26、1.41、1.58、1.78和2。
　　公比的选用原则：值小，则相对转速损失小；但当变速范围R_n一定时，转速级数Z将增多，致使结构复杂。
　　1）通用机床，一般取中等的公比，即=1.26或1.41；2）对于大批大量生产用的专门化机床和自动化机床，取小公比，即=1.12或1.26；3）对于大型机床，取小公比，=1.26，1.12或1.06；4）对于非自动化小型机床，取大公比，=1.58, 1.78或2。
　　变速范围R_n、公比和转速级数Z的关系：
　　
　　动力参数包括机床驱动的各种电动机的功率、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。通常动力参数可通过试验法、调查类比法（或经验公式）或计算方法来确定。机床主运动电动机功率包括切削功率、空载功率和载荷附加功率三部分。