漢川數(shù)控機(jī)床股份公司 （陜西漢中 723003） 黨 文 羅文耀 侯 亮 張海亮

隨著航空航天、機(jī)車、造船、發(fā)電等行業(yè)的發(fā)展，大型龍門機(jī)床的應(yīng)用逐漸增多，機(jī)床需求量不斷增大。為了提高質(zhì)量，增強(qiáng)機(jī)床市場競爭力，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)和裝配情況，我們對(duì)主軸箱部進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，在很大程度上降低了生產(chǎn)成本，縮短了生產(chǎn)周期，提高了機(jī)床的精度和穩(wěn)定性。本文主要簡述對(duì)主軸箱部改進(jìn)設(shè)計(jì)的幾方面內(nèi)容：雙電動(dòng)機(jī)消隙齒輪拖動(dòng)機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)軸增加輔助支撐，防止齒輪箱油滲漏到傳動(dòng)軸軸承。

1.主軸箱雙電動(dòng)機(jī)消隙齒輪拖動(dòng)機(jī)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)

大型龍門機(jī)床主軸箱拖動(dòng)采用雙電動(dòng)機(jī)消隙齒輪機(jī)構(gòu)，此機(jī)構(gòu)具有極高的承載能力，卓越的高速性能，壽命長，噪聲低等特點(diǎn)。

改進(jìn)前將電動(dòng)機(jī)、減速器、齒輪等直接安裝在滑座上，由滑座上加工出的兩個(gè)高精度定位孔定位。滑座結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，鑄造難度大，同時(shí)加工的難度大，整個(gè)部件重量重；裝配時(shí)調(diào)整齒輪齒條中心距困難，裝配精度不易保證，如圖1所示。

圖1 改進(jìn)前結(jié)構(gòu)

改進(jìn)后先將電動(dòng)機(jī)、減速器、齒輪等安裝在聯(lián)接座上，形成了一個(gè)獨(dú)立的整體，將其獨(dú)立裝配好后再安裝于滑座側(cè)壁上。

圖2 改進(jìn)后結(jié)構(gòu)

改進(jìn)前后比較，改進(jìn)后有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）滑座結(jié)構(gòu)簡單，加工面減少，從而大幅度降低了滑座的鑄造成本，更容易保證加工精度，大大提高了整個(gè)結(jié)構(gòu)的精度和穩(wěn)定性。

（2）拆裝方便，降低了整個(gè)機(jī)構(gòu)的裝配、維修難度，而且這種結(jié)構(gòu)將齒輪齒條中心距調(diào)整偏心軸改為調(diào)整塊，裝配時(shí)可以通過配磨調(diào)整塊，能穩(wěn)定可靠地保證齒輪齒條中心距。

（3）將電動(dòng)機(jī)、減速器和齒輪等安裝在一起，形成一個(gè)獨(dú)立的整體；此整體可作為通用部件，有利于系列產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。

（4）滑座及其他零件重量相對(duì)以前大量減輕，使整個(gè)主軸箱部的重量減少，從而減少橫梁的變形，提高機(jī)床的精度。

（5）在減速器與齒輪的中間聯(lián)接環(huán)節(jié)增加支撐軸承，使結(jié)構(gòu)的剛性加強(qiáng)。

2.傳動(dòng)軸增加輔助支撐的改進(jìn)設(shè)計(jì)

傳動(dòng)軸位于方滑枕內(nèi)部，負(fù)責(zé)將動(dòng)力從減速箱（位于方滑枕頂端）傳遞至主軸。大型龍門機(jī)床的Z軸行程較大，相應(yīng)地傳動(dòng)軸跨距也較大，此時(shí)傳動(dòng)軸的剛度成為限制主軸轉(zhuǎn)速的重要因素。

改進(jìn)前傳動(dòng)軸支撐方式為一端用軸承固定在方滑枕，另一端聯(lián)接機(jī)械主軸，中間懸空無支撐的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)。由于傳動(dòng)軸用的是45#無縫鋼管經(jīng)焊接和機(jī)械加工而成，自重400kg，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到1000r/min以上時(shí)，傳動(dòng)軸回轉(zhuǎn)跳動(dòng)加大。該結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是剛性較差，限制了主軸轉(zhuǎn)速。

改進(jìn)后傳動(dòng)軸兩端保持原結(jié)構(gòu)的同時(shí)，在中間部位增加了可調(diào)輔助支撐（見圖3）。通過調(diào)整4根頂桿固定軸承套圈的位置，在圖示位置檢測傳動(dòng)軸回轉(zhuǎn)跳動(dòng)，當(dāng)跳動(dòng)達(dá)到合適的值（不大于0.02mm）時(shí)鎖緊頂桿?？梢杂行У靥岣邆鲃?dòng)軸的動(dòng)態(tài)剛度，減小不平衡力引起的振動(dòng)，有利于保證主軸達(dá)到最高工作轉(zhuǎn)速。

圖3 傳動(dòng)軸輔助支撐結(jié)構(gòu)

3.防止齒輪箱油滲漏到傳動(dòng)軸定位軸承的改進(jìn)設(shè)計(jì)

大型龍門機(jī)床主軸和齒輪箱之間采用密封圈或迷宮密封。當(dāng)恒溫油箱或者回油管路產(chǎn)生故障，齒輪箱內(nèi)的潤滑油不能及時(shí)被抽走，使齒輪箱中的油液面高度上升，達(dá)到一定程度后潤滑油會(huì)從迷宮密封處漏出，一旦潤滑油順軸流下，因主軸或聯(lián)軸器與定位軸之間未加密封，在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)潤滑油會(huì)沖走高速旋轉(zhuǎn)軸承孔中的潤滑脂，導(dǎo)致軸承干轉(zhuǎn)而損壞。

為了解決此問題，避免對(duì)后續(xù)機(jī)床的使用帶來影響，決定在方滑枕上端支撐軸承上方增加φ12mm通孔，同時(shí)在定位軸與傳動(dòng)軸軸承之間增加密封圈，如圖4所示。

圖4

當(dāng)潤滑油從齒輪箱滲出時(shí)，此方法可以防止?jié)櫥瓦M(jìn)入傳動(dòng)軸上端的定位軸承，從而保護(hù)軸承。滲漏潤滑油從φ12mm通孔排出后還可以起到潤滑方滑枕下端密封毛氈的作用。同時(shí)如果觀察到方滑枕下端有大量潤滑油流出時(shí)，可以判定齒輪箱冷卻潤滑系統(tǒng)出現(xiàn)故障，以便及時(shí)檢修。

4.結(jié)語

綜上所述，通過對(duì)主軸箱部的雙電動(dòng)機(jī)消隙齒輪拖動(dòng)機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)軸增加輔助支撐，防止齒輪箱油滲漏到傳動(dòng)軸定位軸承的改進(jìn)設(shè)計(jì)；大幅降低了生產(chǎn)成本，縮短了生產(chǎn)周期，提高了機(jī)床的精度和穩(wěn)定性。目前改進(jìn)后的主軸箱部結(jié)構(gòu)在我公司的大型龍門機(jī)床上廣泛使用。