超重型臥（wò）式車床主軸係統動態性能研究-特（tè）種加工機床網（wǎng）-數（shù）控機床市（shì）場網

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超重型臥式車（chē）床（chuáng）主軸係統動態性能研（yán）究

2019-3-19 來源：齊齊哈爾二機床（集團）有限責任公司作者：關誌偉

摘　要：隨著我國機械製造技術（shù）不斷（duàn）發展，數控（kòng）加工係統內（nèi）功能運行穩（wěn）定性逐漸（jiàn）提升，為（wéi）提高產品綜合質量奠定堅實基礎。本文通過（guò）對超重型（xíng）臥式車床主軸係統動態性能進行研究，以（yǐ）期（qī）為推（tuī）動我國數控機床製（zhì）造（zào）產業良性（xìng）發展，提供行之（zhī）有（yǒu）效的理論參考依據。

關鍵詞：超重型臥式車床；主軸係統；動態性（xìng）能

　主軸係（xì）統在超重型臥式數（shù）控（kòng）機床運行係統中較為重要（yào），作為生產大型工件的數控製造係統，該（gāi）係統運行穩定性、精準性，關乎數控機床加工生產總體（tǐ）成效，一旦主軸係統動態性能無法得到保（bǎo）障，將直接影響產品綜合質量。基於此，為了使當前超重型臥（wò）式車床生產加工成效得以提升，數控係統生產質量得到保障，研究主（zhǔ）軸係統（tǒng）動態性能顯得尤為（wéi）重要。

1　、超重（chóng）型（xíng）臥式車床主軸係統動態性能分析

　　ANSYS 軟（ruǎn）件研究可（kě）知，超（chāo）重型臥式車床主軸係統動態性能分析，可從以下（xià）幾個方麵著（zhe）手：一是主（zhǔ）軸箱（xiāng）。在主軸箱中有（yǒu）五根采用齒輪傳動的傳動軸，具（jù）有傳（chuán）動精準、穩定性高、傳（chuán）動軸使用（yòng）壽命長、傳動效率高（gāo）、承載扭矩能力強、適用範圍廣等優勢，繼而提升主軸箱布局科學性，在緊湊合理的齒輪傳動過（guò）程（chéng）中，確保超重型臥式機（jī）床按照生產目（mù）標高效完成製造任務。CK61450 超重型數（shù）控臥式車床圓（yuán）周速度（dù）為300m/s，傳遞功率（lǜ）為數萬千瓦；二是主（zhǔ）軸係統。

將斜齒圓柱（zhù）齒輪裝配在主軸中（zhōng）部（bù）位置，在斜齒圓柱齒輪前端安置卡（kǎ）盤，卡盤為裝（zhuāng）夾工件，圓柱滾子軸承為主軸前後支撐體係，主軸係統為確保動態性能運行穩定可靠，將兩（liǎng）組圓柱滾子推力軸承安置在齒輪前部，在提主軸軸向運行剛度基礎上，可抵消主軸係統動態運行過程（chéng）中，產生的軸向分（fèn）力，確保主軸係統動態性能更加（jiā）穩定，為提（tí）升超重型臥式車床生產能力奠定基（jī）礎；三是工況分（fèn）析。相較於一（yī）般數控臥式機床，超重型臥（wò）式數控機床工（gōng）況差異性較為明顯，以CK61450 型超重臥式數（shù）控（kòng）機床為例，其加工生產工件（jiàn）平均重量在70t 左（zuǒ）右，這就造成主（zhǔ）軸係統在生（shēng）產製造過程中，需承受極大扭矩且運動速度較慢，平（píng）均（jun1）主軸轉速在0.5-69.4r/min 範圍內。這種有別於常的機床加工狀態，需要（yào）主軸係統運行極為穩定，使其動靜態特（tè）性均在超重型數控（kòng）機（jī）床（chuáng）生產加（jiā）工要求範圍內，達（dá）到滿足主軸係統動態運行工況的目的。

　　通（tōng）過（guò）利用ANSYS 軟件對以CK61450 為例的超重型臥式數控機床主軸動態性能進行分析可知，超重型數控機床若（ruò）想得到有效運行，各項工能均可有效落實，數控機床設計人員需從實（shí）際出發，結合超重型臥式數（shù）控機床主軸箱、數軸係統及其運行工況（kuàng），探究其優化設計方略，繼而（ér）達到提升超重型臥式機床（chuáng）主軸係統動態性能的目（mù）的。

2、超重型臥（wò）式車床主軸結構優化設計

2.1　優化設計原理

　　超重型臥式數控機床主（zhǔ）要生產大型工件，一旦在（zài）該生產係統中出現主軸係統動態性能不（bú）穩定現象，將（jiāng）阻滯數控係（xì）統生產性能，伴隨我國科學技術不斷發展，數控機床主軸係統動態性能（néng）若想得以提升，設計人員需秉持與時俱進精（jīng）神，做好結構優化設計，其設計原（yuán）理需從實際出發，進行結構動靜態分析，找出組織係統性（xìng）能（néng）穩定提高（gāo）的問題，結（jié）合超重（chóng）型臥式（shì）數控（kòng）機床產品製（zhì）造需求，進行結構修整，在利用ANSYS 等軟件對主（zhǔ）軸係統動態（tài）性能進行分析，探究優化設計方（fāng）略是否滿足超（chāo）重型臥式數控車床高效（xiào）生產需求，如若滿足結構修整（zhěng）需求，則落（luò）實結構優化操（cāo）作（zuò）[2]。

2.2　主軸係統優化設計方略

　　一是確定軸承跨距，適當調整軸承跨（kuà）距。最優跨距是確保主軸係統運行穩定、高效的主要因素，為（wéi）此技術人員需在保持主軸整體長度不變（biàn）情況下，靈活調整前端與後端（duān）軸承，在軸承跨距調整過程中，利用結構（gòu）分析軟件對跨距動靜態性能進行分（fèn）析，繼而找（zhǎo）出符合（hé）主軸係統運行的最優（yōu）跨距；二是確定軸末端縮短距離。主軸係統性能受軸末端長度（dù）變化影響，為此技術（shù）人員需在超（chāo）重型臥式數控車床主軸係統基礎上，進行初始建模，以（yǐ）軸末端長度為變量，進行動態性能（néng）分析，研究不同軸末端長度對主軸係統動態性能的影響（xiǎng），找（zhǎo）出最優軸末端縮進距離；三是確定孔徑大小。在主（zhǔ）軸係統中，孔徑變化會對其在超重型臥式數控車床（chuáng）製造體係中產生影響，為此技術人員在優化設計主軸前端與後端縮進距離同時，需結合縮進調整值，設置主軸孔徑擴大或縮小值，確保孔（kǒng）徑大小符合主軸動態運行需求；四（sì）是（shì）優化設計結果對比。

為確保主軸係統（tǒng）動態性能研究更加科學有效，為優化（huà）設（shè）計主（zhǔ）軸係統奠定基礎，確保主軸係（xì）統運行符合超重型臥式數控車床生產需（xū）求，技術人員需在優化（huà）方案製定（dìng）完（wán）備後，利用ANSYS 等軟件對主軸動態（tài）性能進行係統分析，對（duì）其運行頻率、工作效率、體積、質量、變形量、剛度等因素進行綜合衡量，確保優化設計符合生產需（xū）求，達（dá）到提升生產成效（xiào）的目的，繼而提升優化改造科學性，避免盲（máng）目改（gǎi）造造成生產成本浪費（fèi），達到提升（shēng）生產企業經濟收（shōu）益的目的[3]。

3、結束語

　　綜上所述，我國作為工業製造大國，需要結合實際生產需求，對製造工藝、設（shè）備、體係等進行優化，為（wéi）此超重型臥式車床作為生產大型工件的重要製造體係，需通過分（fèn）析（xī）主軸係統動態性能，得出（chū）係統優化設計方略，推動數控機床製造（zào）體係良性發展，為生產企業獲取更高經濟收益奠定基礎。

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