加工異型螺桿用數(shù)控銑床主軸傳動(dòng)減震機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

摘 要：異型螺桿零件的螺矩與底徑肯有隨角度的變化的特點(diǎn)，在加工過(guò)程中主軸受力不均，導(dǎo)致主軸產(chǎn)生較強(qiáng)的震動(dòng)與較大的圓跳動(dòng)。文章立足于功能優(yōu)化和功能組合的設(shè)計(jì)思路，提出了一種新穎而簡(jiǎn)潔的主軸減震機(jī)構(gòu)。試驗(yàn)結(jié)果表明，該方案原理正確，可生產(chǎn)性強(qiáng)，是解決類似工程問(wèn)題的一個(gè)良好辦法。

關(guān)鍵詞：異型螺桿加工；主軸減震；創(chuàng)新設(shè)計(jì)

1 方案設(shè)計(jì)背景

長(zhǎng)桿異型螺桿是壓縮機(jī)、注塑機(jī)械、石油裝備等機(jī)械設(shè)備中的關(guān)鍵性基礎(chǔ)零部件。由于長(zhǎng)桿異型螺桿一般較長(zhǎng)且螺矩與底徑肯有隨角度的變化而變化（如變螺矩、變半徑、變螺矩變半徑、變齒高、單頭、多頭螺矩螺紋），在通用車床、銑床上都難以加工，一般選用臥式銑床。在數(shù)控銑削加工過(guò)程中：由于此類零件幾何形狀復(fù)雜，切削參數(shù)在切削過(guò)程中變化范圍大，進(jìn)給速度一般偏低，以保護(hù)機(jī)床和刀具。同時(shí)異形螺桿工件長(zhǎng)、直徑大、導(dǎo)程大，在銑削加工過(guò)程就要求銑床主軸低轉(zhuǎn)速、大扭距，而這類數(shù)控銑床主軸通常采用齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)方式，因此在加工過(guò)程中極易產(chǎn)生震動(dòng)，噪聲，且切削狀態(tài)不穩(wěn)定。本設(shè)計(jì)旨在解決此類數(shù)控銑床主軸工作時(shí)震動(dòng)或圓跳動(dòng)大的問(wèn)題。

2 方案設(shè)計(jì)

2.1 技術(shù)方案

為了達(dá)到減小主軸震動(dòng)或圓跳動(dòng)的目的，本設(shè)計(jì)通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

此類數(shù)控銑床主軸傳動(dòng)的減震機(jī)構(gòu)，包括主軸和減震基座，在主軸上設(shè)置滾動(dòng)軸承，滾動(dòng)軸承上設(shè)置軸承襯和減震氣缸，軸承襯與所述減震氣缸的連接處設(shè)置防滑墊片和壓力傳感器；減震氣缸沿所述主軸同一橫截面上徑向設(shè)置，減震氣缸的另一端固定在所述減震基座上；減震基座包括中空固定管，中空固定管與主軸的軸心線為同一直線；中空固定管內(nèi)壁徑向設(shè)置氣缸安裝槽，減震氣缸安裝在氣缸安裝槽中；氣缸安裝槽為通槽，氣缸安裝槽的外部開(kāi)口端設(shè)置氣缸定位端蓋，氣缸定位端蓋邊緣通過(guò)緊固螺栓固定在所述減震基座表面；減震基座表面設(shè)置顯示器；壓力傳感器連接微處理器，微處理器連接顯示器。

在其中的減震氣缸與氣缸安裝槽及氣缸定位端蓋一一對(duì)應(yīng)設(shè)置，減震氣缸、氣缸安裝槽及氣缸定位端蓋的數(shù)量為6個(gè)，與主軸的軸心線為中心對(duì)稱設(shè)置。以保證其作用力均勻。

定位端蓋的軸截面為“T”型結(jié)構(gòu)，定位端蓋的較小直徑端設(shè)置在氣缸安裝槽中、與減震氣缸外端端面壓合。中空固定管下方通過(guò)錐形支柱固定在地面上。

2.2 工作原理

在主軸工作過(guò)程中通過(guò)壓力傳感器檢測(cè)主軸六個(gè)方位的徑向阻力大小，將其受力傳入微處理器，由微處理器根據(jù)此六個(gè)方拉的受力情況來(lái)調(diào)節(jié)六個(gè)減震氣缸的壓力，通過(guò)采用氣缸減震的方式控制主軸發(fā)生徑向震動(dòng)或跳動(dòng)以維持主軸加工時(shí)的穩(wěn)定性。同時(shí)減震氣缸的作用力通過(guò)微處理器連接顯示器，進(jìn)行直觀顯示。

3 方案總結(jié)

采用本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案，與已知的公有技術(shù)相比，具有如下有益效果：

（1）減震效果好。通過(guò)使用減震氣缸緩沖吸收主軸加工時(shí)同一橫截面上徑向運(yùn)動(dòng)動(dòng)能，其減震性能穩(wěn)定，減震效果好。

（2）減震作用力的大小便于調(diào)節(jié)。每個(gè)減震氣缸與軸承襯的連接處均設(shè)置壓力傳感器，便于調(diào)節(jié)減震氣缸初始狀態(tài)下的減震作用力，以適應(yīng)不同加工工藝，保障加工精度。

（3）減震氣缸固定安裝在牢固穩(wěn)定的減震基座上的氣缸安裝槽中，安裝位置穩(wěn)定、牢固，利于為主軸傳動(dòng)減震。

（4）減震氣缸的減震作用力大小可視化，能夠通過(guò)減震基座表面的顯示器顯示出來(lái)，便于操作。

參考文獻(xiàn)

[1]申曉龍.加工長(zhǎng)桿異型螺桿數(shù)控銑床的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用[J].科技導(dǎo)報(bào)，2011，29（26）.

[2]袁冬梅，羅輯，唐毅鋒.數(shù)控機(jī)床振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)床與液壓，2007（04）.

[3]關(guān)錫友，孫偉.數(shù)控主軸系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性分析方法研究[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2010（04）.

[4]周泰.多缸變載情況下氣缸綜合測(cè)試平臺(tái)的設(shè)計(jì)[D].電子科技大學(xué)，2013.

[5]鄺靖雅.負(fù)載對(duì)氣缸緩沖性能影響的研究[D].大連海事大學(xué)，2012.

作者簡(jiǎn)介：陳建國(guó)（1983-），男，漢族，四川南充人，四川大學(xué)碩士，講師，主要研究方向：機(jī)械制造及其自動(dòng)化。