楊銘東，王俸林

( 大連華根機械有限公司，遼寧大連116620)

現(xiàn)有的用于加工中心的主軸主要為電主軸和齒輪主軸兩種形式，電主軸可實現(xiàn)高轉速，齒輪主軸可實現(xiàn)大功率、大扭矩。現(xiàn)有的扭矩2 000 N·m 以上的齒輪主軸轉速在4 500 r/min 以下，這往往限制了作為通用加工設備的加工中心的使用范圍，更限制了生產(chǎn)效率的提高。原因是大扭矩(2 000 N·m 以上)齒輪主軸普遍采用大減速比的齒輪傳動方案，主軸外形尺寸較大、質量較大，這使機床的進給速度較低;另外齒輪主軸軸承采用脂潤滑，這大大限制了主軸回轉速度(例如主軸軸承直徑110 mm 采用脂潤滑主軸最大轉速在4 500 r/min 以下)。因此現(xiàn)有的齒輪主軸工作效率低，使用范圍受限。文中提供一種外形尺寸較小、最高轉速更高的用于臥式加工中心的齒輪主軸結構，克服現(xiàn)有技術的不足。

1 主軸結構介紹

提出的結構是用于臥式加工中心的齒輪主軸結構，它包括驅動電機1，齒輪軸4 通過聯(lián)軸器2 與電機1 連接，齒輪3 套裝在齒輪軸4 上，組成Ⅰ軸;齒輪5、6、7 安裝在花鍵軸8 上，組成Ⅱ軸;齒輪11、12 安裝在主軸14 上，組成Ⅲ軸;軸承10、13、15、16、17 支撐Ⅲ軸;并且通過不同的兩對齒輪嚙合(兩級三擋變速)，達到從驅動電機1 到主軸14 的傳動。

由于軸承10、13、15、16、17 的潤滑形式采用了油氣潤滑，使得用于臥式加工中心的齒輪主軸結構具有大扭矩、高轉速的雙重優(yōu)點。

2 兩級三擋變速實現(xiàn)示意圖

如圖1 所示:I 軸通過聯(lián)軸器2 與電機1 連接，電機1 帶動齒輪3、齒輪軸4 轉動。

撥叉9 處于最右端位置時，如圖2 所示:齒輪軸4 與齒輪6 嚙合，齒輪6 帶動花鍵軸8 轉動，花鍵軸8 帶動齒輪7 轉動，齒輪7 與齒輪12 嚙合，齒輪12帶動主軸14 轉動，完成整個傳動過程。兩對嚙合齒輪均為減速傳動，使主軸實現(xiàn)低轉速、大扭矩傳動(低速擋)。

三位汽缸推動撥叉9，撥叉9 處于中間位置時，如圖3 所示:齒輪軸4 與齒輪6 嚙合，齒輪6 帶動花鍵軸8 轉動，齒輪6 同時與齒輪11 嚙合，齒輪11 帶動主軸14 轉動，完成整個傳動過程。兩對嚙合齒輪一對為減速傳動，一對為增速傳動，使主軸實現(xiàn)中間轉速、中間扭矩傳動(中速擋)。

三位汽缸推動撥叉9，撥叉9 處于最左端位置時，如圖4 所示:齒輪3 與齒輪5 嚙合，齒輪5 帶動花鍵軸8 轉動，花鍵軸8 帶動齒輪6 轉動，齒輪6 與齒輪11 嚙合，齒輪11 帶動主軸14 轉動，完成整個傳動過程。兩對嚙合齒輪均為增速傳動，使主軸實現(xiàn)高轉速、低扭矩傳動(高速擋)。

圖1 齒輪主軸結構簡圖

圖2 齒輪主軸低轉速區(qū)域

圖3 齒輪主軸中轉速區(qū)域

圖4 齒輪主軸高轉速區(qū)域

支撐主軸14 的軸承10、13、15、16、17 采用了油氣潤滑，提升了主軸14 的最高轉速。在采用兩級齒輪傳動結構的情況下，實現(xiàn)了主軸轉速范圍:35 ～6 000 r/min，主軸最大扭矩:2 045 N·m，最大程度減小了主軸的外形尺寸和質量。以上指標均優(yōu)于現(xiàn)有的相近系列的用于臥式加工中心的齒輪主軸結構。

3 結束語

提出了一種用臥式加工中心的齒輪主軸結構，該結構的軸承10、13、15、16、17 采用了油氣潤滑，使得該結構實現(xiàn)2 045 N·m 的大扭矩、6 000 r/min的高轉速。

【1】機械設計手冊委員會.機械設計手冊［M］.北京:機械工業(yè)出版社，1991.

【2】大連組合機床研究所.組合機床設計［M］.2 版.北京:機械工程出版社，1985.

【3】劉濤，劉偉.變速箱殼體銷孔加工組合機床設計［J］.組合機床與自動化加工技術，2001(7):24 －25.

【4】馮辛安.機械制造裝備設計［M］. 北京:機械工業(yè)出版社，1999.

【5】王超.機械可靠性工程［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，1992.

【6】崔玉杰. 典型齒輪箱故障振動特征與診斷策略研究［J］.天津冶金，2004(5):27 －30.