数控机床主轴结构的改进和优化设计.pdfVIP

设计与制碴 · 机械研究与应用 · 数控机床主轴结构的改进和优化设计 徐 燕 (天水星火机床有限责任公司，甘肃 天水 741024) 摘 要：基于优化设计理论的基本思想及其求解方法，将其应用于机床主轴的结构设计，建立 了机床主轴结构优化设 计的数学模型，并用内点惩罚函数法求解模型，得到了整体最优的结构设计方案，使机床主轴在满足各种约束 要求条件下，刚度最好，材料最省。 关键词：机床主轴；轴承；调整；优化设计；数学模型 中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1006—4414(2011)03-0115—03 ImprovementandoptimizationaboutspindlestructureofCNC machine Xu Yan (TianshuiSparkmachinetoolCo．，Ltd，TianshuiGansu 741024，China) Abstract：BasedOilbasicideologyandsolutionofoptimizationdesigntheory，thetheoryis印puedtostructuredesingofma- chinespindle，themathematicmodelofspindlestructureoptimization issetup，andinteriorpointpenaltyfunctionmehtod is usedtosolvemode1．Structuredesing planisgot，whichmakesmachinespindlehasthestrongestris~diyt andlessmaterialun- derhteconditionofmeetingallkindsofrestraint． Keywords：machinespindle；bearing；mod ulation；optimizationdesign；mathematicmodel 1 数控机床主轴结构改进 速机床就不十分有利。 在数控机床中，主轴是最关键的部件，对机床起 1 2 3 4 5 6 7 8 9 着至关重要的作用，主轴结构的设计首先考虑的是其 需实现的功能，当然加工及装配的工艺性也是考虑的 因素。 目前机床主轴设计普遍采用的结构如图1所示。 图中主轴 1支承在轴承4、5、8上 ，轴承的轴向定位通 过主轴上的三个压块紧锁螺母 3、7、9来实现。主轴 系统的精度取决于主轴及相关零件的加工精度、轴承 图l 通用机床主轴结构图 的精度等级和主轴的装配质量。在图1中主轴双列 1．主轴 2．法兰盘 3．圆螺母 4．双列圆柱滚子轴承 5．球轴 承 6．调整垫 7．圆螺母 8．双列圆柱滚子轴承 9．螺母 圆锥滚子轴承4的内锥孔与主轴 1：12外锥配合的 好坏将直接影响轴承的工作精度，一般要求其配合接 经过多年的积累，该公司对主轴结构的设计作了 触面积大于75％，为了达到这一要求，除了在购买轴 多方面的改进 ，改进后的主轴结构见图2，与原设计 承时注意品牌和等级外，通常在设计时对主轴的要求 主要不同是主轴取消了双列圆锥滚子轴承4，全部改 较高，两端的同轴度为 0．O05mm，对其相关零件 ，如