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

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，在加工過程中主軸受力不均，導(dǎo)致主軸產(chǎn)生較強(qiáng)的震動與較大的圓跳動。文章立足于功能優(yōu)化和功能組合的設(shè)計思路，提出了一種新穎而簡潔的主軸減震機(jī)構(gòu)。試驗結(jié)果表明，該方案原理正確，可生產(chǎn)性強(qiáng)，是解決類似工程問題的一個良好辦法。

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

1 方案設(shè)計背景

長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。由于長桿異型螺桿一般較長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)控銑削加工過程中：由于此類零件幾何形狀復(fù)雜，切削參數(shù)在切削過程中變化范圍大，進(jìn)給速度一般偏低，以保護(hù)機(jī)床和刀具。同時異形螺桿工件長、直徑大、導(dǎo)程大，在銑削加工過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的傳動方式，因此在加工過程中極易產(chǎn)生震動，噪聲，且切削狀態(tài)不穩(wěn)定。本設(shè)計旨在解決此類數(shù)控銑床主軸工作時震動或圓跳動大的問題。

2 方案設(shè)計

2.1 技術(shù)方案

為了達(dá)到減小主軸震動或圓跳動的目的，本設(shè)計通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

此類數(shù)控銑床主軸傳動的減震機(jī)構(gòu)，包括主軸和減震基座，在主軸上設(shè)置滾動軸承，滾動軸承上設(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口端設(shè)置氣缸定位端蓋，氣缸定位端蓋邊緣通過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，與主軸的軸心線為中心對稱設(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錐形支柱固定在地面上。

2.2 工作原理

在主軸工作過程中通過壓力傳感器檢測主軸六個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)此六個方拉的受力情況來調(diào)節(jié)六個減震氣缸的壓力，通過采用氣缸減震的方式控制主軸發(fā)生徑向震動或跳動以維持主軸加工時的穩(wěn)定性。同時減震氣缸的作用力通過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。通過使用減震氣缸緩沖吸收主軸加工時同一橫截面上徑向運(yùn)動動能，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，利于為主軸傳動減震。

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

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作者簡介：陳建國（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)械制造及其自動化。