大型龍門機床主軸箱改進設計

漢川數控機床股份公司 （陜西漢中 723003） 黨 文 羅文耀 侯 亮 張海亮

隨著航空航天、機車、造船、發電等行業的發展，大型龍門機床的應用逐漸增多，機床需求量不斷增大。為了提高質量，增強機床市場競爭力，根據實際生產和裝配情況，我們對主軸箱部進行了改進設計，在很大程度上降低了生產成本，縮短了生產周期，提高了機床的精度和穩定性。本文主要簡述對主軸箱部改進設計的幾方面內容：雙電動機消隙齒輪拖動機構，傳動軸增加輔助支撐，防止齒輪箱油滲漏到傳動軸軸承。

1.主軸箱雙電動機消隙齒輪拖動機構改進設計

大型龍門機床主軸箱拖動采用雙電動機消隙齒輪機構，此機構具有極高的承載能力，卓越的高速性能，壽命長，噪聲低等特點。

改進前將電動機、減速器、齒輪等直接安裝在滑座上，由滑座上加工出的兩個高精度定位孔定位。滑座結構比較復雜，鑄造難度大，同時加工的難度大，整個部件重量重；裝配時調整齒輪齒條中心距困難，裝配精度不易保證，如圖1所示。

圖1 改進前結構

改進后先將電動機、減速器、齒輪等安裝在聯接座上，形成了一個獨立的整體，將其獨立裝配好后再安裝于滑座側壁上。

圖2 改進后結構

改進前后比較，改進后有以下優點：

（1）滑座結構簡單，加工面減少，從而大幅度降低了滑座的鑄造成本，更容易保證加工精度，大大提高了整個結構的精度和穩定性。

（2）拆裝方便，降低了整個機構的裝配、維修難度，而且這種結構將齒輪齒條中心距調整偏心軸改為調整塊，裝配時可以通過配磨調整塊，能穩定可靠地保證齒輪齒條中心距。

（3）將電動機、減速器和齒輪等安裝在一起，形成一個獨立的整體；此整體可作為通用部件，有利于系列產品的設計。

（4）滑座及其他零件重量相對以前大量減輕，使整個主軸箱部的重量減少，從而減少橫梁的變形，提高機床的精度。

（5）在減速器與齒輪的中間聯接環節增加支撐軸承，使結構的剛性加強。

2.傳動軸增加輔助支撐的改進設計

傳動軸位于方滑枕內部，負責將動力從減速箱（位于方滑枕頂端）傳遞至主軸。大型龍門機床的Z軸行程較大，相應地傳動軸跨距也較大，此時傳動軸的剛度成為限制主軸轉速的重要因素。

改進前傳動軸支撐方式為一端用軸承固定在方滑枕，另一端聯接機械主軸，中間懸空無支撐的傳統結構。由于傳動軸用的是45#無縫鋼管經焊接和機械加工而成，自重400kg，當轉速達到1000r/min以上時，傳動軸回轉跳動加大。該結構的缺點是剛性較差，限制了主軸轉速。

改進后傳動軸兩端保持原結構的同時，在中間部位增加了可調輔助支撐（見圖3）。通過調整4根頂桿固定軸承套圈的位置，在圖示位置檢測傳動軸回轉跳動，當跳動達到合適的值（不大于0.02mm）時鎖緊頂桿。可以有效地提高傳動軸的動態剛度，減小不平衡力引起的振動，有利于保證主軸達到最高工作轉速。

圖3 傳動軸輔助支撐結構

3.防止齒輪箱油滲漏到傳動軸定位軸承的改進設計

大型龍門機床主軸和齒輪箱之間采用密封圈或迷宮密封。當恒溫油箱或者回油管路產生故障，齒輪箱內的潤滑油不能及時被抽走，使齒輪箱中的油液面高度上升，達到一定程度后潤滑油會從迷宮密封處漏出，一旦潤滑油順軸流下，因主軸或聯軸器與定位軸之間未加密封，在高速旋轉時潤滑油會沖走高速旋轉軸承孔中的潤滑脂，導致軸承干轉而損壞。

為了解決此問題，避免對后續機床的使用帶來影響，決定在方滑枕上端支撐軸承上方增加φ12mm通孔，同時在定位軸與傳動軸軸承之間增加密封圈，如圖4所示。

圖4

當潤滑油從齒輪箱滲出時，此方法可以防止潤滑油進入傳動軸上端的定位軸承，從而保護軸承。滲漏潤滑油從φ12mm通孔排出后還可以起到潤滑方滑枕下端密封毛氈的作用。同時如果觀察到方滑枕下端有大量潤滑油流出時，可以判定齒輪箱冷卻潤滑系統出現故障，以便及時檢修。

4.結語

綜上所述，通過對主軸箱部的雙電動機消隙齒輪拖動機構，傳動軸增加輔助支撐，防止齒輪箱油滲漏到傳動軸定位軸承的改進設計；大幅降低了生產成本，縮短了生產周期，提高了機床的精度和穩定性。目前改進后的主軸箱部結構在我公司的大型龍門機床上廣泛使用。