数控龙门铣床主传动系统及滑枕设计.pdf

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1、设计与研究Des．叼nandR洲nch数控龙门铣床主传动系统及滑枕设计王增新李初晔(北京航空制造工程研究所，北京100024)摘要：介绍了基于现代设计方法的固定龙门铣床主传动系统和滑枕的设计，获得了明显优于传统结构的设计方案。取得了良好的应用效果。关键词：主传动；大扭矩；高转速；滑枕；有限元分析中图分类号：THl22文献标识码：ADesignOfmaintransmissiOnSyStemandramfOrgant吖CNCm川ingmachineWANGZeng)【in，UChuye(AVICBeijingAeronauticalManufac

2、turingTechnologyResearchInstitute，Beijing100024，CHN)Abstract：Introducesthedesignofmaintransmissionsystemandramforthe6xedgantrymillingmachinebasedonmodemdesignmethods．Thedesignisbetterthantraditionaldesign．Itsapplicationefkctisgood．Keywords：maintransmission；hi出torque；hi出speed

3、；ram；6niteelementanalysis随着中国从“制造大国”向“制造强国”的转变及航空、航天、铁路、船舶等行业的迅猛发展，加工任务对高端数控机床的要求越来越苛刻，高端数控机床的发展对机床结构件的优化设计提出了更高要求。机床结构设计的目标是在保证机床静态和动态性能的前提下使移动部件轻量化。机床结构件设计成功的关键在于结构件的形状和筋板的合理布置，在轻量化的同时，实现高刚度和高刚度质量比⋯。笔者综合考虑了大扭矩高转速的主传动系统和滑枕热变形、结构刚度、动态特性，运用现代设计方法完图1FG32040MA数控三坐标龙门铣床成了FG32040

4、MA固定龙门铣床主传动系统和滑枕金、高强度结构钢、铸铁等黑色金属航空零件的数控的相关设计。加工。1机床概述2主传动设计FG32040MA数控三坐标龙门铣床(图1)的总体传统固定龙门滑枕式铣床主传动系统(图2)嵋。结构为固定龙门工作台移动式，三轴联动，配自动交中，一根长传动轴将齿轮箱内的动力传给主轴，驱动刀换附件头，可进行五面加工。具完成切削运动。长传动轴必须通过几组轴承支撑，主要技术参数：为了获得良好的装配精度，实现较高的主轴转速，滑枕主轴功率：37kw(S1)／45kw(s6)内部的轴承座孔的加工同轴度要求很高。这样，滑枕主轴扭矩：1300N

5、·m(S1)／1900N·m(S6)的加工难度成倍增加，并且精度难以保证。长传动轴主轴最高转速：4000r／min要传递较大切削扭矩，必须具有较大截面直径，而截面工作台尺寸：4000mm×2000mm直径的增大又使得转动惯量成指数倍增加，严重制约坐标最大移动速度：15m／min主轴的动态性能。长传动轴的装配精度难以保证，而FG32040MA是针对航空零件控加工特点设计且长传动轴本身具有一定的挠度，这使得传动系的动制造的，机床结构紧凑，刚性大，功能强，主要用于钛合平衡难以保证，主轴的高转速难固以实现等。等等R，‘ul’}_口M脚andR嘲咄设计与

6、研究结构强度；而且大功率机械主轴高速运转时产生的热量会引起滑枕的弯曲变形，使滑枕的工作姿态发生变化，降低工件的加工精度。为了降低插入式主传动系统对滑枕结构的削弱和热变形的影响，主传动系统设计时尽量使结构紧凑，在保证最小维修空间前提下使插入部分的轴向尺寸尽可7．。』=∑—=L一能小。1一主电动机；2—变速箱；3—松刀油缸；4、7一花键轴；5—松刀接杆；6、8一花键套；9一主轴；10一滑枕；11一松刀拉杆。图2传统龙门铣床的主传动3滑枕设计固定龙门滑枕式铣床的主轴要实现大功率、大扭滑枕是固定龙门机床的重要结构件，其结构设计矩和高转速，主传动系统设计

7、必须要克服传统设计中优劣决定机床的切削效率和加工精度，直接影响机床存在的问题，首当其冲的是将制约大扭矩传动系统实的性能和精度。现高转速的长传动轴进行更改设计。滑枕在极限工作位置时(z向最大行程1100FG32040MA铣床mm)悬臂长，挠度大，抗弯能力弱，在大扭矩(s6：1900(图3)的主传动系统设N·m)切削时容易产生弹性变形，造成切削振动与噪计中采用独立传动箱插声，影响工件加工表面粗糙度和加工精度，降低刀具使人式安装，采用空心传动用寿命和切削效率。应从材料选择、导轨结构设计等轴3将动力传递至主轴方面采取措施提高刚性、降低加工制造和装配维护

8、难4，成倍缩短了传动轴的度，同时最大程度减小主传动系统发热造成的影响。长度。空心传动轴经过(1)材料选择严格的动平衡试验，无须铸铁材料因其固有的消振作