数控机床中主轴变速箱的设计

数控机床中主轴变速箱的设计

　　本文主要对数控机床中主轴变速箱如何设计进行了论述，在进行改良之后可以提升整个机床的工作效率，以达到提升整个数控机床的工作效率，同时可以解放生产力，实现工业企业利益最大化的目的,欢迎大家借鉴哦!

　　摘 要：社会注意市场经济的发展为我国工业生产创造了条件,在现代一体化生产模式中运用了很多先进的设备。对于数控机床而言,主轴箱是其最为核心的组织结构,整个主轴箱影响着数控机床的变速情况。大部分制造企业在实行技术改造时把重点放在了主轴箱变速器上,这是调整机床运行速度的重点。在设计过程中必须要对主轴箱的每个部件加以控制,这样才能确保数控机床主轴变速性能的良好。

　　关键词:数控机床;主轴;变速箱

　　引言：数控机床作为现代化工业企业的一个重要设备，其工作效率直接影响整个企业的经济效益，而作为整个数控机床的最重要部分主轴变速箱，它的工作效率必将影响到整个机床的工作效率，下面就整个主轴变速箱这个核心部件如何设计来加以说明。

　　1、主轴变速箱主轴结构设计

　　在今天不同种类的机床已经应用与各个企业，我们大家所熟知的有控铣床数控磨床、加工中心等等。不同的数控机床具有不同的功能，但是它们共同的特点就是其核心构造都是主轴，也就是说主轴的运转速度会直接决定一个机床的性能包括其加工零部件的精度，会直接影响到所加工产品的质量。主轴在变速箱当中的作用是将大小齿轮连接在一起，所以说，变速箱变速效果主要取决于主轴的结构设计，在进行设计之必须要了解主轴的性能构造是怎样的。数控机床的功能不同，主轴做具有的功能也是不同的。所以在进行主轴变速箱设计的时候对主轴的各个不同参数要做详细的分析，下面就从以下几个方面对机床主轴变速箱进行设计。

　　1.1 主轴的设计重点

　　最终的设计效果怎样使有主轴的参数来决定的。设计人员在确定各个参数之前，首先要了解企业在生产加工过程中的实际需求，只有这样才能按照需求进行参数的设定，这里的实际需求包括了需要加工零件的尺寸大小、精度，零件表面要求等。机床主轴的具体参数包括了转速：根据实际生产以及国内目前的数控机床改造技术以及机械制造业的使用需要，数控机床主轴的转速通常的范围是在五十到八万转/分钟之间，另外一个参数就是直径。直径对整个主轴的作用就是使主轴可以更好的进行变速，所以在进行设计的时候对平均直径一定要控制好，直径适当放大可以有效控制主轴发生变形，更好的控制位移的产生。

　　1.2 旋转精度

　　所谓旋转精度指的是，在主轴的前面部位利用千分表进行测量得到的端面跳动、径向跳动以及轴向窜动的数字，测量的必要条件是机床主轴组件需要是在空载低速的状况下旋转。如果主轴是在工作转速进行旋转的时候，机器的润滑油膜会对主轴产生一些扰动，那么说测量的旋转精度是不准确的。在数控机床当中旋转精度影响的不仅仅是操控数控机床，同时对所加工的最后零件的也会产生一定的影响，尤其是在精度方面，如果是一些精度要求较高的机床，既要有静态测定还要求测定出正常工作下的动态旋转精度。

　　1.3 Z轴传动

　　在主轴变速箱中Z轴传动其中最重要的一部分，这是由于整个Z轴分布的情况对整个数控机床运动性能有这非常直接的影响。Z轴传动包含许多重要的组件，例如滚珠丝杠、电机、直 、联轴器、线滚动导轨、支撑座等等，上面所说到的组件设计人员都要进行详细的分析，给出设计的方案。

　　1.4 刚度

　　主轴组件的刚度所指的是在外部有负荷的状态下抗变型的能力的强弱，而弯曲刚度指的是在主轴的最前面位置所产生的单位位移，在此方向所测量得出的力的大小。在数控机床主轴变速箱中，承载能力的衡量尺度就是刚度，同时刚度对齿轮磨损程度也会带来一定的影响。主轴自身的形状和尺寸，机床滚动轴承的型号、轴承的多少、预紧以及出厂时所设定的方式，前后轴之间的距离以及二者之间的悬伸量，轴传动是如何进行布置的，主轴厂家装配和制造的质量等等因素都可能影响到主轴的钢度。

　　1.5 耐磨性

　　主轴组件的耐磨性所指的是机床在工作的过程中，主轴组件可以一直保持其出厂精度的一种能力，精度可以保持的时间的长短说明其耐磨性能的好快，也就是说如果主轴组件耐磨性好，那么机床所加工出来的产品质量相对更加稳定而且产品的进度会更高，而且表面加工的光洁度也更好。所以，主轴组件的每一个滑动的表面都要具有较高的耐磨性，只有这样才能保持机床加工的零件一直保持很好的精度。

　　1.6 滚珠丝杠

　　在进行滚珠丝杠的设计时非常重要的一点是要将摩擦力的计算考虑进去，因为滚珠丝杠的整个运动过程是一个线性运动，使数控机床从原来的直线运动变成旋转运动就必须要将滚珠丝杠的摩擦力大小控制好，这样才能让变速箱运行稳定的运行，也就是使机床的主轴可以准确实现定位操作。机床主轴变速箱的设计人员通过计算可以确定摩擦力的大小，从而去分析主轴变速箱运转过程中所呈现的摩擦状况是怎样的，设计人员的任务就是将摩擦力控制在一个最佳范围内，减少主轴在运转过程中的磨损。

　　2 、主轴变速箱重点参数的选择

　　只有将主轴的参数确定在一定的范围才能稳定的发挥其性能，设计人员在设计的过程中必须要将参数指标把握好，只有这样才能使数控机床持续维持良好的工作状态，生产出标准的零件。从目前的工业生产需求对于数控机床的基本要求上分析，主轴变速箱在参数的选择上必须疟把握以下几个重点参数的设计，下面就这几个参数来逐项说明。

　　2.1 如何确定主轴的转速及平均直径

　　首先在数控机床当中，采用的都是电机直联主轴，因此主轴的速度同机床电机的速度是一致的。其次是平均直径的确定，在主轴变速箱中的主轴部件的刚度受主轴的平均直径影响相对较大，在前面我们也提到过如果直径加大可以有效控制主轴发生变形，更好的控制位移的产生。

　　2.2确定主轴的悬伸量c

　　主轴的悬伸量c指的是主轴部分的前端部分到前部的支撑反力作用中点之间的距离。直接影响悬伸量尺寸的主要有主轴部分的端部结构尺寸及形式、前支撑所配置的轴承等几个因素。悬伸量的取值对主轴部件的刚度会产生很大的影响，所以在确定悬伸量c取值的时候所要遵循的原则就是结构可以满足的前提下，取值尽可能小。

　　2.3 主轴支承跨距的确定

　　支承跨距指的是在变速箱内相邻的主轴之间支承的同支承反力作用之间的距离。在主轴变速箱的设计中指的是前后两轴承之间的距离，通过设计人员的不断计算得出合适的距离。

　　3、 结论

　　随着科学技术的不断发展，人们逐渐开始关注改进机床的内部结构，这必将会推动整个数控行业的发展。主轴变速箱是整个机床运行最关键部分，所以在设计的时候针对每个结构做认真的计算，精确其参数指标，以达到提升机床运行的效率的目的，由于文章的篇幅有限，所以只对主轴变速箱的主要结构设计进行了描述，相信未来数控机床通过不断的改进，会给各个企业带来更大的收益。

　　参考文献：

　　[1]凡仁建.当前数控机床改造的最新技术研究[M].机械工业出版社，2009，19(10)：178-180.

　　[2]周德海.数控机床中主轴变速箱各参数性能的设计[J].数控机床设计基础，2009，30(10)：44-47.

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