落地铣镗床主轴系统优化研究
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落地铣镗床主轴系统优化研究
王全 宝，王亚 东，母其先 ，董光华 ，罗永俊
（ 沈机 集 团昆明机 床股份 有 限公 司，云 南昆明 ６００ ） ５２３
摘要 ：建立 了落地铣镗床主轴系统 的模型 ，研究主轴径 向变形 ；对落地铣镗床 主轴轴承 寿命 、主轴大齿 轮对轴承刚度和 主轴变形 的影响进行分析 ，并对轴承配置进行了优化分析 ，为轴承组合方式 的选用 以及大齿轮支承的合理配置提供 了依据 。
关键词 ：落地铣镗床 ；主轴轴承 ；预紧 ；主轴齿 轮 中图分类号 ：Ｔ ３ Ｈ１２ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１０ ３ ８ ２ １ ）２ ０４— ０ １— ８ １（０ １ ２— １ ３
Ｓｔ ｄ ｎ Ｏｐｔｍ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｉ ｌ ｙ ｔ ｍ ｆＦｌ ｏ ｐｅ Ｂｏ ｉ ｇ ＆ Ｍ ｉｌｎ ａ ｈｉ ｕ ｙｏ ｉ ｚ ｔｏ ｆＳｐ ｎｄ ｅ Ｓ ｓ ｅ ｏ ｏ ｒ Ｔｙ ｒ ｎ ｌｉ ｇ Ｍ ｃ ｎｅ
＋ ０ ｎ 硬质合金端铣 刀 ，工件 为 ４ ６ ０ｍ ｌ ５号铸 钢件 ，主 轴 转速为 １０ ｒｍｎ ０ ／ ｉ ，主 轴 扭 矩 为 Ｍ ＝ ４ ・ ｌ ７６ ０ Ｎ ｎ， 切 削功率 为 Ｐ＝ ０ｋ ８ Ｗ。前 ３个轴承为油脂润滑 ，后 ３
落地铣镗床属于重型精密加工机床 ，可用于大重 型零件 的精密镗 、铣 、车 、钻 、铰及三维 曲面等复杂 零件 加工 ，广泛 应用 于航 空航 天 、卫 星 、船 舶 、能 源 、轨道交通等领域 。其主轴系统通常为四层结构形 式 ，即主轴箱在最外 围，滑枕置于主轴箱 内，并可沿 长度方 向往复运动 ，即为机床 ｚ 。铣轴 安装于滑枕 轴 中 ，镗轴嵌在 中空 的铣轴 中，并沿铣 轴轴向运动 ，即
２１ ０ １年 １ 月 １
机床 与液压
ＭＡＣＨＩ ＮＥ Ｔ０ＯＬ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬＩ ＣＳ
ＮＯ ． ０１ Ｖ２ ｌ
第３ ９卷 第 ２ ２期
Ｖｏ ＿ ９ Ｎｏ ２２ １３ ．
ＤＯ ：１ ． ９ ９ ｊ ｉ ｎ １０ Ｉ ０ ３ ６ ／ ．ｓ ． ０ １—３ ８ ． ０ １ ２ ． ０ ｓ ８ １２ １．２ ０ ４
轴有热变形 的影 响，镗轴除了热变形之外还受到挠度 变形的影 响。在切 削状 态下 ，则 都 受 到弹性 变 形影
响 。文 中着重论述在切削状态下的弹性 变形对 主轴
的影响。首先建立主轴系统 的模型 ，如图 ２所示 。
为机床 轴 。主 电机 通过 主变 速箱将 动力 传递 给铣
轴 ，铣轴通过双键传递给嵌在其 中的镗轴 。主轴的旋 转运动即为机床 的主运 动。这种特殊复杂 的主轴结构 形式使 得 主 轴 轴 承 的配 置 形 式 和安 装 预 紧 至 关 重 要 。主轴 系统结构形式如 图 １ 所示 。
图Biblioteka Baidu２ 主 轴 系 统 的模 型
该模型需要输入的主要参 数条件包括 ：主电机输
出功率 、轴承润滑参 数 、轴承 预紧方式 以及 预紧量 、
齿 轮以及轴 的几何参数 、主轴端部所受的切削力 。根 据实际机床 在一 般铣 削 状态 下 的动力 参数 ：刀具 为
图 １ 落地铣镗床主轴系统结构示意图
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（ ｈ ｌｌ ｒｕ ｕ ｍｉ ｃ ｉｅＴ ｏ Ｃ ｍｐｎ ｉ ｉ ｄ ｕ ｍｉｇＹ ｎ ａ ５ ２ ３ ｈｎ ） Ｓ ｅ ｏｐＫ ｎ ｎ Ｍａｈｎ ｏｌ ｏ ａｙＬｍ ｔ ，Ｋ ｎ ｎ ｕ ｎ ｎ６ ０ ０ ，Ｃ ｉａ Ｇ ｇ ｅ
落地铣镗床主轴系统优化研究
王全 宝，王亚 东，母其先 ，董光华 ，罗永俊
（ 沈机 集 团昆明机 床股份 有 限公 司，云 南昆明 ６００ ） ５２３
摘要 ：建立 了落地铣镗床主轴系统 的模型 ，研究主轴径 向变形 ；对落地铣镗床 主轴轴承 寿命 、主轴大齿 轮对轴承刚度和 主轴变形 的影响进行分析 ，并对轴承配置进行了优化分析 ，为轴承组合方式 的选用 以及大齿轮支承的合理配置提供 了依据 。
关键词 ：落地铣镗床 ；主轴轴承 ；预紧 ；主轴齿 轮 中图分类号 ：Ｔ ３ Ｈ１２ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１０ ３ ８ ２ １ ）２ ０４— ０ １— ８ １（０ １ ２— １ ３
Ｓｔ ｄ ｎ Ｏｐｔｍ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｉ ｌ ｙ ｔ ｍ ｆＦｌ ｏ ｐｅ Ｂｏ ｉ ｇ ＆ Ｍ ｉｌｎ ａ ｈｉ ｕ ｙｏ ｉ ｚ ｔｏ ｆＳｐ ｎｄ ｅ Ｓ ｓ ｅ ｏ ｏ ｒ Ｔｙ ｒ ｎ ｌｉ ｇ Ｍ ｃ ｎｅ
＋ ０ ｎ 硬质合金端铣 刀 ，工件 为 ４ ６ ０ｍ ｌ ５号铸 钢件 ，主 轴 转速为 １０ ｒｍｎ ０ ／ ｉ ，主 轴 扭 矩 为 Ｍ ＝ ４ ・ ｌ ７６ ０ Ｎ ｎ， 切 削功率 为 Ｐ＝ ０ｋ ８ Ｗ。前 ３个轴承为油脂润滑 ，后 ３
落地铣镗床属于重型精密加工机床 ，可用于大重 型零件 的精密镗 、铣 、车 、钻 、铰及三维 曲面等复杂 零件 加工 ，广泛 应用 于航 空航 天 、卫 星 、船 舶 、能 源 、轨道交通等领域 。其主轴系统通常为四层结构形 式 ，即主轴箱在最外 围，滑枕置于主轴箱 内，并可沿 长度方 向往复运动 ，即为机床 ｚ 。铣轴 安装于滑枕 轴 中 ，镗轴嵌在 中空 的铣轴 中，并沿铣 轴轴向运动 ，即
２１ ０ １年 １ 月 １
机床 与液压
ＭＡＣＨＩ ＮＥ Ｔ０ＯＬ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬＩ ＣＳ
ＮＯ ． ０１ Ｖ２ ｌ
第３ ９卷 第 ２ ２期
Ｖｏ ＿ ９ Ｎｏ ２２ １３ ．
ＤＯ ：１ ． ９ ９ ｊ ｉ ｎ １０ Ｉ ０ ３ ６ ／ ．ｓ ． ０ １—３ ８ ． ０ １ ２ ． ０ ｓ ８ １２ １．２ ０ ４
轴有热变形 的影 响，镗轴除了热变形之外还受到挠度 变形的影 响。在切 削状 态下 ，则 都 受 到弹性 变 形影
响 。文 中着重论述在切削状态下的弹性 变形对 主轴
的影响。首先建立主轴系统 的模型 ，如图 ２所示 。
为机床 轴 。主 电机 通过 主变 速箱将 动力 传递 给铣
轴 ，铣轴通过双键传递给嵌在其 中的镗轴 。主轴的旋 转运动即为机床 的主运 动。这种特殊复杂 的主轴结构 形式使 得 主 轴 轴 承 的配 置 形 式 和安 装 预 紧 至 关 重 要 。主轴 系统结构形式如 图 １ 所示 。
图Biblioteka Baidu２ 主 轴 系 统 的模 型
该模型需要输入的主要参 数条件包括 ：主电机输
出功率 、轴承润滑参 数 、轴承 预紧方式 以及 预紧量 、
齿 轮以及轴 的几何参数 、主轴端部所受的切削力 。根 据实际机床 在一 般铣 削 状态 下 的动力 参数 ：刀具 为
图 １ 落地铣镗床主轴系统结构示意图
ＷＡ Ｇ Ｑ ａｂ ｏ Ｎ ｕ ｎ ａ ，ＷＡ Ｇ Ｙ ｄｎ ，ＭＵ Ｑ ｘ ｎ Ｏ Ｇ Ｇ ａ ｇｕ ，Ｌ Ｏ Ｙ ｎｊｎ Ｎ ａ ｏｇ ｉ ａ ，Ｄ Ｎ ｕ ｎｈ ａ Ｕ ｏ ｇ ｉ ｕ
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