大型数控机床主轴铣头的设计探讨.pdf

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1、．拦旦主持一搀拳大型数控机床主轴铣头的设计探讨沈阳机床股份有限公司(辽宁110142)彭志本文针对某大型数控龙门机床主轴铣头的实际夹持机构与刀具共同旋转来完成工件的加工，这种设计过程，从铣头技术参数的确定，机械结构方机械式传动机构方式的主轴铣头相对于其他形式的式，传动形式的选择等方面简要介绍主轴铣头的设主轴铣头而言，具有不可替代的优点，同时兼顾了计方法与过程，本实例以实际的直角主轴铣头为例高精度、重切削的双重要求，充分满足本实例大型来探讨及分析其设计过程，为大型数控机床铣头的龙门加工中心的技术参数要求。结构设计提供一些指导思路与方法。2．铣头的结构形式1．主

2、轴铣头的总体设计方案根据机床的结构形式及基本参数，主要根据主首先．根据数控机床实际结构特点及滑枕与主轴功率、转矩及转速关键技术参数(见图2)，确轴的具体结构形式，规划出主轴铣头的总体设计方定主轴直角铣头的轴承形式及布局方式、齿轮的形案及铣头的结构形式如图1所示，本实例中主轴直式，并通过相关的计算选择确定轴承及齿轮的技术角铣头采用机械传动结构的形式，直角主轴铣头通参数，同时要考虑铣头运动过程时的定位精度及重过花键轴把主电动机传给主变速机构的动力传递给复定位精度等技术指标来决定轴承及齿轮的精度等机械锥齿轮的机械传动形式，锥齿轮轴再带动刀具级。实例中水平轴承采用双

3、列球轴承背对背布局，’此种布局轴承支撑距离较大，从而大大提高铣头的刚度，为铣头的重切削提供结构保证；锥齿轮的选用使得角度头90。的动力传动转换变得简单可行。——功率曲线一一一一一转矩曲线量8Z至＼＼

4、’、、、、、、、、、、、．群，so篓010004000图2主轴功率转矩3．主轴直角铣头的结构优化主轴直角铣头除了必须考虑其总体方案、结构图l直角铣头结构形式等主要技术因素来满足铣头的基本功能以外，1．定位销2．花键轴3、5、9．冷却环形槽4．拉钉接口为了保证铣头能够保持高精度，稳定顺畅的运行，6、8．轴承布局7．锥齿轮传动10．拉刀机构在其设计过程中，还需要充分

5、考虑铣头与滑枕的参磊棚工57'双电动机驱动消除齿轮齿条间隙的设计应用沈机集团昆明机床股份有限公司(云南650203)高丽明余光怀数控落地铣镗床轴行程较长(8～30m)，其过电气预载(张力)扭矩的方式自动消除齿轮、齿传动机构一般都采用齿轮一齿条的结构形式。由于条间的传动间隙，使系统在动态消除传动间隙的电动机至受控对象之间存在机械传动间隙，此间隙同时实现高速响应的随动控制，从而提高了机床的造成的误差会影响机床的定位、重复定位精度及系动静态传动精度。一方面双电动机驱动在启动、停统的稳定性。为了消除齿隙并增强刚性，传统的设止加速时共同驱动，使机床运动轴驱动力明显增计

6、思路经常采用单电动机驱动各种具有消隙或预紧强，加速性能比传统单电动机驱动明显提高，可以措施的齿轮副。这些办法可以有效地消除传动间隙选用较小型号的电动机、减速器和齿条，从而降低的静态误差，但在高速、高精度的随动系统中，单成本。另一方面采用双电动机驱动结构，单电动机电动机结构的驱动负载频繁换向，即使采用机械消相比较，基本上不用对机械传动链进行调整，而且隙措施，由于间隙造成的瞬态误差仍难以克服，机对机械系统的调整、维护、保养等要求和费用都较械消隙齿轮箱结构复杂等各方面的限制，造成了制低。造周期长、安装维护要求和费用较高等各种弊端。一、双电动机驱动消隙原理随着电气技

7、术的快速发展，出现了双电动机消双电动机驱动的结构为两台伺服电动机分别驱隙技术。这项技术采用双电动机+双减速机+双齿动两套完全相同的减速机构，两减速机构将扭矩输轮一齿条驱动结构，由数控系统进行同步控制，通出到两个完全相同的小齿轮，两小齿轮再把运动和动力传递到齿条上，从而实现坐标轴的进给运动，联接形式、松夹刀方式、冷却形式、轴承润滑及密如图1N示。消隙原理为机床数控系统通过电动机封等附属功能的形式或方法。本实例中铣头通过拉丁机构液压动力来实现与滑枕的可靠联接，这种方式联接可靠，效率高；拉刀机构为弹簧结构拉紧，液压动力松刀；花键轴及齿轮轴周边分布冷却环形槽，冷却轴

8、承及齿轮运动过程中产生的热量，使铣头一直保持恒温状态，进而保证其几何精度及运动精度；轴承采用脂润滑，周边密封装置将其密封在一密封腔内，使轴承一直处于良好的润滑工作状态。通过对主轴铣头各方面综合的考虑，优化其结构及实现功能的方式达到最优的合理设计，在实践过程中铣头功能、几何精度、运动精度及稳定性得图l以验证。MW1．小齿轮12．减速机l3．进给电动机14．进给电动机2(收稿日期：20120301)5．减速机26_，J、齿轮27．齿条58参磊r～