超重型卧式车床主轴系统动态性能研究
2019-3-19 来源： 齐齐哈尔二机床（集团）有限责任公司 作者：关志伟
摘 要：随着我国机械制造技术不断发展，数控加工系统内功能运行稳定性逐渐提升，为提高产品综合质量奠定坚实基础。本文通过对超重型卧式车床主轴系统动态性能进行研究，以期为推动我国数控机床制造产业良性发展，提供行之有效的理论参考依据。
关键词：超重型卧式车床；主轴系统；动态性能
主轴系统在超重型卧式数控机床运行系统中较为重要，作为生产大型工件的数控制造系统，该系统运行稳定性、精准性，关乎数控机床加工生产总体成效，一旦主轴系统动态性能无法得到保障，将直接影响产品综合质量。基于此，为了使当前超重型卧式车床生产加工成效得以提升，数控系统生产质量得到保障，研究主轴系统动态性能显得尤为重要。
1 、超重型卧式车床主轴系统动态性能分析
ANSYS 软件研究可知，超重型卧式车床主轴系统动态性能分析，可从以下几个方面着手：一是主轴箱。在主轴箱中有五根采用齿轮传动的传动轴，具有传动精准、稳定性高、传动轴使用寿命长、传动效率高、承载扭矩能力强、适用范围广等优势，继而提升主轴箱布局科学性，在紧凑合理的齿轮传动过程中，确保超重型卧式机床按照生产目标高效完成制造任务。CK61450 超重型数控卧式车床圆周速度为300m/s，传递功率为数万千瓦；二是主轴系统。
将斜齿圆柱齿轮装配在主轴中部位置，在斜齿圆柱齿轮前端安置卡盘，卡盘为装夹工件，圆柱滚子轴承为主轴前后支撑体系，主轴系统为确保动态性能运行稳定可靠，将两组圆柱滚子推力轴承安置在齿轮前部，在提主轴轴向运行刚度基础上，可抵消主轴系统动态运行过程中，产生的轴向分力，确保主轴系统动态性能更加稳定，为提升超重型卧式车床生产能力奠定基础；三是工况分析。相较于一般数控卧式机床，超重型卧式数控机床工况差异性较为明显，以CK61450 型超重卧式数控机床为例，其加工生产工件平均重量在70t 左右，这就造成主轴系统在生产制造过程中，需承受极大扭矩且运动速度较慢，平均主轴转速在0.5-69.4r/min 范围内。这种有别于常的机床加工状态，需要主轴系统运行极为稳定，使其动静态特性均在超重型数控机床生产加工要求范围内，达到满足主轴系统动态运行工况的目的 。
通过利用ANSYS 软件对以CK61450 为例的超重型卧式数控机床主轴动态性能进行分析可知，超重型数控机床若想得到有效运行，各项工能均可有效落实，数控机床设计人员需从实际出发，结合超重型卧式数控机床主轴箱、数轴系统及其运行工况，探究其优化设计方略，继而达到提升超重型卧式机床主轴系统动态性能的目的。
2、超重型卧式车床主轴结构优化设计
2.1 优化设计原理
超重型卧式数控机床主要生产大型工件，一旦在该生产系统中出现主轴系统动态性能不稳定现象，将阻滞数控系统生产性能，伴随我国科学技术不断发展，数控机床主轴系统动态性能若想得以提升，设计人员需秉持与时俱进精神，做好结构优化设计，其设计原理需从实际出发，进行结构动静态分析，找出组织系统性能稳定提高的问题，结合超重型卧式数控机床产品制造需求，进行结构修整，在利用ANSYS 等软件对主轴系统动态性能进行分析，探究优化设计方略是否满足超重型卧式数控车床高效生产需求，如若满足结构修整需求，则落实结构优化操作[2]。
2.2 主轴系统优化设计方略
一是确定轴承跨距，适当调整轴承跨距。最优跨距是确保主轴系统运行稳定、高效的主要因素，为此技术人员需在保持主轴整体长度不变情况下，灵活调整前端与后端轴承，在轴承跨距调整过程中，利用结构分析软件对跨距动静态性能进行分析，继而找出符合主轴系统运行的最优跨距；二是确定轴末端缩短距离。主轴系统性能受轴末端长度变化影响，为此技术人员需在超重型卧式数控车床主轴系统基础上，进行初始建模，以轴末端长度为变量，进行动态性能分析，研究不同轴末端长度对主轴系统动态性能的影响，找出最优轴末端缩进距离；三是确定孔径大小。在主轴系统中，孔径变化会对其在超重型卧式数控车床制造体系中产生影响，为此技术人员在优化设计主轴前端与后端缩进距离同时，需结合缩进调整值，设置主轴孔径扩大或缩小值，确保孔径大小符合主轴动态运行需求；四是优化设计结果对比。
为确保主轴系统动态性能研究更加科学有效，为优化设计主轴系统奠定基础，确保主轴系统运行符合超重型卧式数控车床生产需求，技术人员需在优化方案制定完备后，利用ANSYS 等软件对主轴动态性能进行系统分析，对其运行频率、工作效率、体积、质量、变形量、刚度等因素进行综合衡量，确保优化设计符合生产需求，达到提升生产成效的目的，继而提升优化改造科学性，避免盲目改造造成生产成本浪费，达到提升生产企业经济收益的目的[3]。
3、结束语
综上所述，我国作为工业制造大国，需要结合实际生产需求，对制造工艺、设备、体系等进行优化，为此超重型卧式车床作为生产大型工件的重要制造体系，需通过分析主轴系统动态性能，得出系统优化设计方略，推动数控机床制造体系良性发展，为生产企业获取更高经济收益奠定基础。
投稿箱：
如果您有机床行业、企业相关新闻稿件发表，或进行资讯合作，欢迎联系本网编辑部， 邮箱：skjcsc@vip.sina.com
如果您有机床行业、企业相关新闻稿件发表，或进行资讯合作，欢迎联系本网编辑部， 邮箱：skjcsc@vip.sina.com
更多相关信息
