论文部分内容阅读
摘 要 机床主轴作为数据机床的一个非常重要的零部件，它的工作效率直接影响甚至决定了整个机床的工作效率，本文阐述了如何对机床主轴的结构进行优化和改良，通过机床主轴结构进行优化之后可以降低主轴产生的热量，提升其速率，同时可以为企业节约更多的成本。
关键词
中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）13-0062-01
在科技高速发展的今天，各个行业现代化的程度也越来越高，无论何种设备都希望通过高科技的手段来提升其工作效率，不断为所服务的企业创造出更大的经济效益。作为现代生产企业当中不可或缺的机床也同样希望通过不断提升机床的效率来提升企业的生产效率，而机床的主轴作为整个机床最重要的组成部分，他的工作效率直接影响着整个机床的工作效率，从目前整个机床行业的发展上来看，整个行业的发展趋势是朝着更加快速和如何去提升精度的方向所发展的，而机床的主轴系统作为整个机床最重要的组成部分，如何对机床的主轴轴承结构进行优化和改良，从而使机床的效率不断提升，最后达到降低整个工业企业生产成本的目的。
1 机床主轴结构优化和改良的基本思路
我们在对主轴结构进行优化和改良，首先所要考虑是如何在功能上进行优化改良，其次再是去考虑其加工、装配两方面的因素。要想实行其功能上的优化和改良我们要先来了解一下机床主轴系统的组成。
2 主轴优化和改良方式
现在被普遍使用于数控机床上的主轴大多数都是具有多支承的空心阶梯轴。下面可以对其进行简化，以便分析，我们可以用字母E来代表截面轴。下面就说明一下数控机床主轴优化设计的过程是如何实现的。其实想要主轴的性能提升，就要使主轴在满足边界限制和刚度要求两个前提条件，主轴的质量尽量达到最轻。
2）确定约束条件，首先来确定主轴的刚度约束，主轴的刚度往往可以决定机床的加工质量如何，所以说机床的主轴刚度性能指标决定了机床的性能。所以对于主轴的要求是其悬臂端挠度范围必须在设定的范围之内，这个范围我们设为Z。其中Z分别由主轴的弹性模量、空心主轴的惯性、作用主轴等几个因素所决定的。在这必须要指出的是，对于所要优化和改良的主轴来说，我们首先所要进行改良的是满足主轴的刚度条件的性能，之后再对强度条件进行优化和改良，这样做的目的是保证机床主轴内的许用应力要大于主轴的最大工作应力，之前我们已经对机床主轴的刚度提出了较高的要求，所以如果刚度要求已经满足了，我们可以知道此时其强度可以说一定是可以满足机床的生产要求的。所以说，在约束条件方面上不用去考虑主轴的强度条件。
3）对模型进行优化。通过上面的描述我们可以知道，机床主轴的刚度是一个非常重要的性能指标。我们可以将所有函数进行规范，通过计算和规范我们可以知道整个变量必须要是跨距 、伸出端长度范围之内的，而主轴的重量变化上我们可以看出，质量越小越好，对其上限并没有硬性的规定。这样我们可以在计算的过程中少了很多的约束，更利于主轴有利于主轴的优化和改良。
3 主轴优化改良后的性能
我们通过主轴的优化和改良将主轴的推力角接触球轴承和双向推力角接触球轴承进行了互换：在优化和改良的过程中使轴承的刚度进行了加强的同时，也使主轴的速率提升了很多。这样做的最大目的就是使机床的主轴不断提升行刚度，同时使其速率提升的同时却降低了其发热性，上面也说过主轴的性能好坏决定了机床的工作效率，这样机床的效率也就是在不断的
提升。
互换性：我们对机床主轴进行优化和改良其实并不是针对某一款特殊的产品，而是针对大多数系列的产品，所以在对主轴进行优化改良的时候使用了一个不一样的宽度尺寸，对于主轴及其主轴孔没有做任何的编队改动，只是将其中的隔圈做了一个小小的修改，就替代了之前的隔圈。在这里要说的是，不同的推力角在同主轴进行接触的角度如果是不一样的，那么其刚度值同样是有所变化的，这里面的关系是接触角度越大，温度也会越高。在设备的运转过程当中其外圈温度的关系与上述的过程恰好相反。我们知道机床的主轴实际上是一个基本没有什么变化的元器件，所以调整起来会相对困难一些，而对其进行优化和改良之后，整个主轴可以进行一些移动，这样就给整个设备的移动、安装和调整带来了很多的方便。
4 结束语
机床主轴经过一系列的优化和改良之后，其刚性和精度在一定程度上都有了很大的提升，在零部件进行加工的过程中不必再去担心由于设备的超负荷运转对轴承之间的配合产生影响，所以说在精度的稳定性方面提升了很多。改良后的主轴结构通过证明，无论是理论还是实际的生产中都是可行的，此优化和改良方案在很多的机床主轴设计中已经有了很好的应用。机械优化设计是传统机械设计的深化，用优化的方法可以节省很多人力物力的成本，同时可以得到更符合实际生产的机床主轴参数，这样机床的主轴结构就会更加符合实际生产状况，同时更加合理。目前来看，机床主轴的优化和改良取得了一定的成果，但是其在实际的应用当中还有待进一步加强和改进，相信专业的机床设计人员在这个方面通过不断的努力可以设计出更为合理和实用的方案。
参考文献
[1]张勋.机床主轴参数的优化设计[J].机械与电子，2007（18）：334-335.
[2]孙靖民，梁迎春.机械优化设计（第4版）[M].北京：机械工业出版社，2008.
[3]赵继俊.优化技术与MA ILAB优化工具箱[M].北京：机械工业出版社，2011.
关键词
中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）13-0062-01
在科技高速发展的今天，各个行业现代化的程度也越来越高，无论何种设备都希望通过高科技的手段来提升其工作效率，不断为所服务的企业创造出更大的经济效益。作为现代生产企业当中不可或缺的机床也同样希望通过不断提升机床的效率来提升企业的生产效率，而机床的主轴作为整个机床最重要的组成部分，他的工作效率直接影响着整个机床的工作效率，从目前整个机床行业的发展上来看，整个行业的发展趋势是朝着更加快速和如何去提升精度的方向所发展的，而机床的主轴系统作为整个机床最重要的组成部分，如何对机床的主轴轴承结构进行优化和改良，从而使机床的效率不断提升，最后达到降低整个工业企业生产成本的目的。
1 机床主轴结构优化和改良的基本思路
我们在对主轴结构进行优化和改良，首先所要考虑是如何在功能上进行优化改良，其次再是去考虑其加工、装配两方面的因素。要想实行其功能上的优化和改良我们要先来了解一下机床主轴系统的组成。
2 主轴优化和改良方式
现在被普遍使用于数控机床上的主轴大多数都是具有多支承的空心阶梯轴。下面可以对其进行简化，以便分析，我们可以用字母E来代表截面轴。下面就说明一下数控机床主轴优化设计的过程是如何实现的。其实想要主轴的性能提升，就要使主轴在满足边界限制和刚度要求两个前提条件，主轴的质量尽量达到最轻。
2）确定约束条件，首先来确定主轴的刚度约束，主轴的刚度往往可以决定机床的加工质量如何，所以说机床的主轴刚度性能指标决定了机床的性能。所以对于主轴的要求是其悬臂端挠度范围必须在设定的范围之内，这个范围我们设为Z。其中Z分别由主轴的弹性模量、空心主轴的惯性、作用主轴等几个因素所决定的。在这必须要指出的是，对于所要优化和改良的主轴来说，我们首先所要进行改良的是满足主轴的刚度条件的性能，之后再对强度条件进行优化和改良，这样做的目的是保证机床主轴内的许用应力要大于主轴的最大工作应力，之前我们已经对机床主轴的刚度提出了较高的要求，所以如果刚度要求已经满足了，我们可以知道此时其强度可以说一定是可以满足机床的生产要求的。所以说，在约束条件方面上不用去考虑主轴的强度条件。
3）对模型进行优化。通过上面的描述我们可以知道，机床主轴的刚度是一个非常重要的性能指标。我们可以将所有函数进行规范，通过计算和规范我们可以知道整个变量必须要是跨距 、伸出端长度范围之内的，而主轴的重量变化上我们可以看出，质量越小越好，对其上限并没有硬性的规定。这样我们可以在计算的过程中少了很多的约束，更利于主轴有利于主轴的优化和改良。
3 主轴优化改良后的性能
我们通过主轴的优化和改良将主轴的推力角接触球轴承和双向推力角接触球轴承进行了互换：在优化和改良的过程中使轴承的刚度进行了加强的同时，也使主轴的速率提升了很多。这样做的最大目的就是使机床的主轴不断提升行刚度，同时使其速率提升的同时却降低了其发热性，上面也说过主轴的性能好坏决定了机床的工作效率，这样机床的效率也就是在不断的
提升。
互换性：我们对机床主轴进行优化和改良其实并不是针对某一款特殊的产品，而是针对大多数系列的产品，所以在对主轴进行优化改良的时候使用了一个不一样的宽度尺寸，对于主轴及其主轴孔没有做任何的编队改动，只是将其中的隔圈做了一个小小的修改，就替代了之前的隔圈。在这里要说的是，不同的推力角在同主轴进行接触的角度如果是不一样的，那么其刚度值同样是有所变化的，这里面的关系是接触角度越大，温度也会越高。在设备的运转过程当中其外圈温度的关系与上述的过程恰好相反。我们知道机床的主轴实际上是一个基本没有什么变化的元器件，所以调整起来会相对困难一些，而对其进行优化和改良之后，整个主轴可以进行一些移动，这样就给整个设备的移动、安装和调整带来了很多的方便。
4 结束语
机床主轴经过一系列的优化和改良之后，其刚性和精度在一定程度上都有了很大的提升，在零部件进行加工的过程中不必再去担心由于设备的超负荷运转对轴承之间的配合产生影响，所以说在精度的稳定性方面提升了很多。改良后的主轴结构通过证明，无论是理论还是实际的生产中都是可行的，此优化和改良方案在很多的机床主轴设计中已经有了很好的应用。机械优化设计是传统机械设计的深化，用优化的方法可以节省很多人力物力的成本，同时可以得到更符合实际生产的机床主轴参数，这样机床的主轴结构就会更加符合实际生产状况，同时更加合理。目前来看，机床主轴的优化和改良取得了一定的成果，但是其在实际的应用当中还有待进一步加强和改进，相信专业的机床设计人员在这个方面通过不断的努力可以设计出更为合理和实用的方案。
参考文献
[1]张勋.机床主轴参数的优化设计[J].机械与电子，2007（18）：334-335.
[2]孙靖民，梁迎春.机械优化设计（第4版）[M].北京：机械工业出版社，2008.
[3]赵继俊.优化技术与MA ILAB优化工具箱[M].北京：机械工业出版社，2011.