机械式高速主轴单元的改进设计.pdf

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1、机械式高速主轴单元的改进设计关晓勇刘春时李焱徐吉存柳耀阳谢志坤(沈阳机床(集团)设计研究院，辽宁沈阳110142)摘要：为满足更高的生产需求，对一款机械式主轴单元进行了改进设计：主轴支撑轴承的优化配置，使主轴单元的刚度和使用寿命得以兼顾；高效的气密封结构大大增进了主轴单元工作的可靠性；最后，对主轴尾端结构进行了轻量化改进，不仅节约了成本，而且提高了主轴单元的工作效率。关键词：轴承支撑气密封减重设计中图分类号：TH122文献标识码：BImproveddesignofmechanicalhigh-speedspindleunitsGUANXiaoyong，LIUChu

2、nshi，LIYan，XUJicun，LIUYaoyang，XIEZhikun(ShenyangMachineTool(Group)Co．，Ltd．，Shenyang110142，CHN)Abstract：Toservethemoredemandingrequirementsofproduction，amechanicalspindleunitisre—designedim—provingly．Theimprovedbearingsuppo~structureisoptimumtoachievebothhighstifnessandlongservice-life

3、．Themoreefectivegas-curtainsealcarlimprovethereliabilitygreatly．Furthermore，theweight——reduceddesignisemployedattheendoftheunittocutdownthecostandimprovetheeficien-·cy·Keywords：BearingSupportStructure；Gas-curtainSeal；Weight～re(1ucedDesign主轴单元是机床主轴部件以独立的功能模块存在20000r／min；与相近性能的电主轴相比，其成本

4、降低的形式，是机床模块化设计的必然要求¨。主轴单元一半以上。的功能主要有两个：一是提供刀具或工件的旋转运动；主轴单元的误差包含几何误差、热误差、切削力引二是提供去除材料的切削动力j。主轴单元的性能起的误差；主轴单元在转速相同的前提下，刚度的提高将会对机床的整机性能产生重要影响。得益于主轴电将有利于获得更高的切削精度和切削效率1'。对动机技术的发展J，机械式主轴单元的转速亦可达于高速主轴来说，角接触球轴承、深沟球轴承具有史大M1为轴主动轴，电动机M2为4轴从动轴，将两电[1]刘树牛，杨建L}】．叶片六轴联动数控砂带磨床j数控砂带磨削·丫L儿动机的位置偏差输入到校正环

5、节，实时调节电动机M2化[J]．航空制造技术，2010(4)：32—37．[2]陈延君．燃气轮机叶片材料砂带削性能研究[D]重庆：霞厌人的速度，可保证电动机M2与电动机M1在位置上『西j学，2005：68—72．步。13]朱凯旋，陈延君．叶片型面砂带磨I『ilJ技术的脱状干}I发展趋势[J]．航空制造技术，2007(2)：102—104．4结语[4j黄智，黄云，张明德，等．自由曲面六轴联动砂带腑削机J术试验lJJ叶片类零部件的加工精度，关系到国防等方面问重庆夫学学报，2008(6)：598—602．题，而机床的加工性能，则决定了加工性能。本文从机[5]张伟文，郭钢

6、，张岳，等．多轴联动砂带磨削触点路侄规划及儿f【l』床总体结构设计到有限元分析，从总体框架到理论推仿真[J]．重庆大学学报，2010(9)：8—13第一作者：刘自红，男，1983年生，教师，主要研究导，对TX一6型叶片六轴数控砂带磨床进行了介绍，论方向为机构仿真设计及主动姿态控制。证了磨床结构的可行性及有限元模态的合理性。并(编辑谭弘颖)且，设计的六轴数控砂带磨床被四川重大技术装备几(收稿¨期：2011—05—23)何量计芾站检验合格，达到国内外领先水平。文章编号：110917参考文献如果您想发表对本文的看法。请将文章编号填入读者意见调查表中的相应位置。·76·的

7、适用性J。高速主轴单元的密封技术也是一个难系，如图2及3所示。从中可以发现，主轴单元的刚度题，当前的解决方案依然是非接触式密封J。随着隔套长度的减小而增加；同时，可以发现当隔套长有效的非接触式密封设计不仅使主轴单元工作更度减小时，第一组轴承与第二组轴承的受力大小趋向加可靠，还可降低主轴单元因摩擦造成的功率损失。于一致，这对延长主轴单元寿命是有利的。这说明为由于在高速范围内电动机驱动是以恒功率方式工作，提高主轴单元的性能应该使隔套长度取较小值，而当摩擦、旋转质量等影响增加时，将造成主轴单元的无不是较大值。这主要是由于高速主轴轴承刚度相对于功功率急剧增加。为此，一些新

8、材料也逐步