摘要：隨著我國機械制造技術(shù)不斷發(fā)展，數(shù)控加工系統(tǒng)內(nèi)功能運行穩(wěn)定性逐漸提升，為提高產(chǎn)品綜合質(zhì)量奠定堅實基礎。本文通過對超重型臥式車床主軸系統(tǒng)動態(tài)性能進行研究，以期為推動我國數(shù)控機床制造產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展，提供行之有效的理論參考依據(jù)。

關鍵詞：超重型臥式車床；主軸系統(tǒng)；動態(tài)性能

主軸系統(tǒng)在超重型臥式數(shù)控機床運行系統(tǒng)中較為重要，作為生產(chǎn)大型工件的數(shù)控制造系統(tǒng)，該系統(tǒng)運行穩(wěn)定性、精準性，關乎數(shù)控機床加工生產(chǎn)總體成效，一旦主軸系統(tǒng)動態(tài)性能無法得到保障，將直接影響產(chǎn)品綜合質(zhì)量?；诖?，為了使當前超重型臥式車床生產(chǎn)加工成效得以提升，數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)質(zhì)量得到保障，研究主軸系統(tǒng)動態(tài)性能顯得尤為重要。

1、超重型臥式車床主軸系統(tǒng)動態(tài)性能分析

ANSYS軟件研究可知，超重型臥式車床主軸系統(tǒng)動態(tài)性能分析，可從以下幾個方面著手：一是主軸箱。在主軸箱中有五根采用齒輪傳動的傳動軸，具有傳動精準、穩(wěn)定性高、傳動軸使用壽命長、傳動效率高、承載扭矩能力強、適用范圍廣等優(yōu)勢，繼而提升主軸箱布局科學性，在緊湊合理的齒輪傳動過程中，確保超重型臥式機床按照生產(chǎn)目標高效完成制造任務。CK61450超重型數(shù)控臥式車床圓周速度為300m/s，傳遞功率為數(shù)萬千瓦；二是主軸系統(tǒng)。

將斜齒圓柱齒輪裝配在主軸中部位置，在斜齒圓柱齒輪前端安置卡盤，卡盤為裝夾工件，圓柱滾子軸承為主軸前后支撐體系，主軸系統(tǒng)為確保動態(tài)性能運行穩(wěn)定可靠，將兩組圓柱滾子推力軸承安置在齒輪前部，在提主軸軸向運行剛度基礎上，可抵消主軸系統(tǒng)動態(tài)運行過程中，產(chǎn)生的軸向分力，確保主軸系統(tǒng)動態(tài)性能更加穩(wěn)定，為提升超重型臥式車床生產(chǎn)能力奠定基礎；三是工況分析。相較于一般數(shù)控臥式機床，超重型臥式數(shù)控機床工況差異性較為明顯，以CK61450型超重臥式數(shù)控機床為例，其加工生產(chǎn)工件平均重量在70t左右，這就造成主軸系統(tǒng)在生產(chǎn)制造過程中，需承受極大扭矩且運動速度較慢，平均主軸轉(zhuǎn)速在0.5-69.4r/min范圍內(nèi)。這種有別于常的機床加工狀態(tài)，需要主軸系統(tǒng)運行極為穩(wěn)定，使其動靜態(tài)特性均在超重型數(shù)控機床生產(chǎn)加工要求范圍內(nèi)，達到滿足主軸系統(tǒng)動態(tài)運行工況的目的。

通過利用ANSYS軟件對以CK61450為例的超重型臥式數(shù)控機床主軸動態(tài)性能進行分析可知，超重型數(shù)控機床若想得到有效運行，各項工能均可有效落實，數(shù)控機床設計人員需從實際出發(fā)，結(jié)合超重型臥式數(shù)控機床主軸箱、數(shù)軸系統(tǒng)及其運行工況，探究其優(yōu)化設計方略，繼而達到提升超重型臥式機床主軸系統(tǒng)動態(tài)性能的目的。

2、超重型臥式車床主軸結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計

2.1優(yōu)化設計原理

超重型臥式數(shù)控機床主要生產(chǎn)大型工件，一旦在該生產(chǎn)系統(tǒng)中出現(xiàn)主軸系統(tǒng)動態(tài)性能不穩(wěn)定現(xiàn)象，將阻滯數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)性能，伴隨我國科學技術(shù)不斷發(fā)展，數(shù)控機床主軸系統(tǒng)動態(tài)性能若想得以提升，設計人員需秉持與時俱進精神，做好結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計，其設計原理需從實際出發(fā)，進行結(jié)構(gòu)動靜態(tài)分析，找出組織系統(tǒng)性能穩(wěn)定提高的問題，結(jié)合超重型臥式數(shù)控機床產(chǎn)品制造需求，進行結(jié)構(gòu)修整，在利用ANSYS等軟件對主軸系統(tǒng)動態(tài)性能進行分析，探究優(yōu)化設計方略是否滿足超重型臥式數(shù)控車床高效生產(chǎn)需求，如若滿足結(jié)構(gòu)修整需求，則落實結(jié)構(gòu)優(yōu)化操作[2]。

2.2主軸系統(tǒng)優(yōu)化設計方略

一是確定軸承跨距，適當調(diào)整軸承跨距。最優(yōu)跨距是確保主軸系統(tǒng)運行穩(wěn)定、高效的主要因素，為此技術(shù)人員需在保持主軸整體長度不變情況下，靈活調(diào)整前端與后端軸承，在軸承跨距調(diào)整過程中，利用結(jié)構(gòu)分析軟件對跨距動靜態(tài)性能進行分析，繼而找出符合主軸系統(tǒng)運行的最優(yōu)跨距；二是確定軸末端縮短距離。主軸系統(tǒng)性能受軸末端長度變化影響，為此技術(shù)人員需在超重型臥式數(shù)控車床主軸系統(tǒng)基礎上，進行初始建模，以軸末端長度為變量，進行動態(tài)性能分析，研究不同軸末端長度對主軸系統(tǒng)動態(tài)性能的影響，找出最優(yōu)軸末端縮進距離；三是確定孔徑大小。在主軸系統(tǒng)中，孔徑變化會對其在超重型臥式數(shù)控車床制造體系中產(chǎn)生影響，為此技術(shù)人員在優(yōu)化設計主軸前端與后端縮進距離同時，需結(jié)合縮進調(diào)整值，設置主軸孔徑擴大或縮小值，確?？讖酱笮》现鬏S動態(tài)運行需求；四是優(yōu)化設計結(jié)果對比。

為確保主軸系統(tǒng)動態(tài)性能研究更加科學有效，為優(yōu)化設計主軸系統(tǒng)奠定基礎，確保主軸系統(tǒng)運行符合超重型臥式數(shù)控車床生產(chǎn)需求，技術(shù)人員需在優(yōu)化方案制定完備后，利用ANSYS等軟件對主軸動態(tài)性能進行系統(tǒng)分析，對其運行頻率、工作效率、體積、質(zhì)量、變形量、剛度等因素進行綜合衡量，確保優(yōu)化設計符合生產(chǎn)需求，達到提升生產(chǎn)成效的目的，繼而提升優(yōu)化改造科學性，避免盲目改造造成生產(chǎn)成本浪費，達到提升生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)濟收益的目的[3]。

3、結(jié)束語

綜上所述，我國作為工業(yè)制造大國，需要結(jié)合實際生產(chǎn)需求，對制造工藝、設備、體系等進行優(yōu)化，為此超重型臥式車床作為生產(chǎn)大型工件的重要制造體系，需通過分析主軸系統(tǒng)動態(tài)性能，得出系統(tǒng)優(yōu)化設計方略，推動數(shù)控機床制造體系良性發(fā)展，為生產(chǎn)企業(yè)獲取更高經(jīng)濟收益奠定基礎。

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