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《數(shù)控機(jī)床主軸結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和優(yōu)化設(shè)計.pdf》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、設(shè)計與制碴·機(jī)械研究與應(yīng)用·數(shù)控機(jī)床主軸結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和優(yōu)化設(shè)計徐燕(天水星火機(jī)床有限責(zé)任公司，甘肅天水741024)摘要：基于優(yōu)化設(shè)計理論的基本思想及其求解方法，將其應(yīng)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，并用內(nèi)點(diǎn)懲罰函數(shù)法求解模型，得到了整體最優(yōu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，使機(jī)床主軸在滿足各種約束要求條件下，剛度最好，材料最省。關(guān)鍵詞：機(jī)床主軸；軸承；調(diào)整；優(yōu)化設(shè)計；數(shù)學(xué)模型中圖分類號：TG659文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1006—4414(2011)03-0115—03Improvementandoptimizationabouts
2、pindlestructureofCNCmachineXuYan(TianshuiSparkmachinetoolCo．，Ltd，TianshuiGansu741024，China)Abstract：BasedOilbasicideologyandsolutionofoptimizationdesigntheory，thetheoryis印puedtostructuredesignofma-chinespindle，themathematicmodelofspindlestructureoptimizationissetup，andinteri
3、orpointpenaltyfunctionmethodisusedtosolvemode1．Structuredesignplanisgot，whichmakesmachinespindlehasthestrongestris~dityandlessmaterialun-dertheconditionofmeetingalkindsofrestraint．Keywords：machinespindle；bearing；modulation；optimizationdesign；mathematicmodel1數(shù)控機(jī)床主軸結(jié)構(gòu)改進(jìn)速機(jī)床就不十分
4、有利。在數(shù)控機(jī)床中，主軸是最關(guān)鍵的部件，對機(jī)床起123456789著至關(guān)重要的作用，主軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計首先考慮的是其需實(shí)現(xiàn)的功能，當(dāng)然加工及裝配的工藝性也是考慮的因素。目前機(jī)床主軸設(shè)計普遍采用的結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖中主軸1支承在軸承4、5、8上，軸承的軸向定位通過主軸上的三個壓塊緊鎖螺母3、7、9來實(shí)現(xiàn)。主軸系統(tǒng)的精度取決于主軸及相關(guān)零件的加工精度、軸承圖l通用機(jī)床主軸結(jié)構(gòu)圖1．主軸2．法蘭盤3．圓螺母4．雙列圓柱滾子軸承5．球軸的精度等級和主軸的裝配質(zhì)量。在圖1中主軸雙列承6．調(diào)整墊7．圓螺母8．雙列圓柱滾子軸承9．螺母圓錐滾子軸承4的內(nèi)錐孔與主軸
5、1：12外錐配合的好壞將直接影響軸承的工作精度，一般要求其配合接經(jīng)過多年的積累，該公司對主軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計作了觸面積大于75％，為了達(dá)到這一要求，除了在購買軸多方面的改進(jìn)，改進(jìn)后的主軸結(jié)構(gòu)見圖2，與原設(shè)計承時注意品牌和等級外，通常在設(shè)計時對主軸的要求主要不同是主軸取消了雙列圓錐滾子軸承4，全部改較高，兩端的同軸度為0．O05mm，對其相關(guān)零件，如為角接觸球軸承接觸，改善了主軸的加工工藝和裝配螺母3、7、9和隔套6的端面對主軸軸線的跳動要求工藝。這種主軸取消了兩端的圓錐部分，加工就很容也較高，其跳動值一般要求在0．O08mm以內(nèi)。對一易，保證前后兩端
6、的同軸度，同時對壓塊鎖緊螺母的般壓塊螺母的加工很難保證這么高的精度，因而經(jīng)常加工要求也可以適當(dāng)降低。出現(xiàn)主軸精度在裝配時超差，最終不得不反復(fù)調(diào)整圓改進(jìn)后的主軸裝配工藝如下。螺母的松緊，而勉強(qiáng)達(dá)到要求，但這樣的結(jié)果往往是(1)將前端四盤軸承加熱后，依次將軸承和隔套軸承偏緊，精度穩(wěn)定性差，安裝位置不精確，游隙不均裝進(jìn)主軸，擰緊鎖緊螺母。勻，造成工作時溫升較高，噪音大，震動厲害，影響工(2)將主軸裝進(jìn)主軸箱內(nèi)，端蓋配好高度后上緊件的加工質(zhì)量和軸承的壽命。但對于重型數(shù)控機(jī)床，螺母。用圓錐滾子軸承，其承載負(fù)荷大，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，精度調(diào)整(3)直接裝后端的兩盤軸
7、承，最后上緊前后兩端好時，其對機(jī)床的精度保持性較好，可對于輕型及高收稿日期：2011-03-30作者簡介：徐燕(1980一)，女，甘肅天水人，助理工程師，主要從事機(jī)床研究與設(shè)計工作。·115·設(shè)計與制堵·機(jī)械研究與應(yīng)用·的螺母。料，降低成本。即：這種主軸結(jié)構(gòu)，在裝配零件全部合格的前提下，F(xiàn)(X)=oc,()+∞(X)—min一次裝配后主軸的各項(xiàng)精度都能滿足要求，不像改進(jìn)式中：()為反映剛度的函數(shù)，()=；前還需要用千分表反復(fù)調(diào)整。由于提高了主軸的裝配精度，因而主軸溫升降低，一般可穩(wěn)定在20℃以廠2()為主軸的體積，()=1叭上，2一d2)(1+
8、口)；內(nèi)，這種改進(jìn)大大延長了機(jī)床主軸的使用壽命。，oJ為加權(quán)因子，反映備分目標(biāo)函數(shù)的重要程度，由統(tǒng)一權(quán)法可得。，為截面C的慣性距：，擊1T(∥一d4)
