機(jī)床主軸結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和改良技術(shù)

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1、機(jī)床主軸結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和改良技術(shù)摘要數(shù)控機(jī)床中，主軸對機(jī)床起至關(guān)重要的作用，所以主軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計在數(shù)控機(jī)床設(shè)計中占主要地位。目前在機(jī)床主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，基于優(yōu)化設(shè)計理論的基本思想與求解方法，已得到學(xué)術(shù)界與實業(yè)界的廣泛認(rèn)可。故本文將此方法用于機(jī)床主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，建立了機(jī)床主軸結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型，并采用內(nèi)點懲罰函數(shù)法對模型求解，獲得最優(yōu)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。使得本設(shè)計下，機(jī)床主軸滿足本文假設(shè)中的各種約束條件，材料最為節(jié)省，剛度達(dá)到最好。　　關(guān)鍵詞機(jī)床；主軸；優(yōu)化設(shè)計；數(shù)學(xué)模型　　TG659A1674-6708（2012）58-0145-01　　1數(shù)控機(jī)床的主軸結(jié)構(gòu)改進(jìn)　　數(shù)控機(jī)床設(shè)計中，如何設(shè)計主軸

2、結(jié)構(gòu)對數(shù)控機(jī)床的運行來說十分重要。主軸設(shè)計中，結(jié)構(gòu)設(shè)計是其中的首要問題，即在機(jī)床的主軸設(shè)計中，其結(jié)構(gòu)設(shè)計是首先要解決的問題，且在加工與裝配的過程中，工藝問題也是需要設(shè)計者考慮的設(shè)計因素。如圖1-1所示，是機(jī)床主軸的設(shè)計中所普遍采用的結(jié)構(gòu)。其中，軸承4、5、8支撐主軸1，主軸上的3個壓塊緊鎖螺母3、7、9用來實現(xiàn)軸承的軸向定位。主軸的裝配質(zhì)量，主軸及其相關(guān)零件的加工精度等級、軸承的精度等級對主軸系統(tǒng)的精度起決定作用。主軸的雙列圓錐滾子軸承4和主軸的外錐配合程度直接對軸承的工作精度造成影響，一般情況下，要求它們之間配合時的接觸面積應(yīng)大于75%。所以，為了達(dá)到要求，在購買軸承時，應(yīng)對軸承的等

3、級與品牌嚴(yán)格要求；且在設(shè)計時，將主軸的高度較高的兩端的同軸度設(shè)置為0.005mm。而對相關(guān)零件，例如螺母3、7、9與隔套6的端面對主軸線的跳動為0.008mm以內(nèi)。一般壓塊螺母在進(jìn)行實際加工時，精度難以達(dá)到要求，使裝配時，主軸精度很低，以至于需要反復(fù)調(diào)整圓螺母的松緊來達(dá)到要求，但是這種達(dá)標(biāo)也僅僅是剛剛符合，很難做到精準(zhǔn)。最終導(dǎo)致軸承偏緊，且精度、穩(wěn)定性較差，安裝的位置也不準(zhǔn)確，出現(xiàn)游隙不均勻的現(xiàn)象。那么在機(jī)床運行時，就會出現(xiàn)噪聲大、工作溫度過高，震動嚴(yán)重，對工件的加工質(zhì)量與軸承的壽命均造成不利的影響。用圓錐滾子軸承來代替原有軸承，可平穩(wěn)的運行，并可承載的負(fù)荷較大，精度調(diào)整好后，可保持機(jī)

4、床精度；高速與輕型機(jī)床的運行要求卻不能很好的滿足?！　?.主軸；2.法蘭盤；3.圓螺母；4.雙列圓錐滾子軸承；5.球軸承；6.調(diào)整墊；7.圓螺母；8.雙列圓錐滾子軸承；9.螺母　　根據(jù)這種情況，需對機(jī)床主軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計做一定的改進(jìn)，在原有的設(shè)計中，取消雙列圓錐滾子軸承，將其替換為角接觸球軸承，改善主軸裝配與加工工藝。在新的設(shè)計中，由于取消了主軸兩端的圓錐部分，使加工變得易于操作，且可保證主軸較高兩端的同軸度，對壓塊緊鎖螺母的加工，要求也可適度的降低?！　?模型建立　　機(jī)床主軸通常為支撐空心階梯軸，基于計算要求，將階梯軸簡化成當(dāng)量直徑的截面軸。本文以兩支撐機(jī)床的主軸為例，優(yōu)化其設(shè)計。機(jī)床主

5、軸的參數(shù)為：機(jī)床的最大直徑Dmax=350mm，主電機(jī)的功率P=7.5k].北京：高等教育出版社，2010.　　[2]孫靖民.機(jī)械優(yōu)化設(shè)計[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.　　[3]田福祥.機(jī)械優(yōu)化設(shè)計理論與應(yīng)用[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2008.