一种关于数控车床床头箱主轴结构改造的方案设计

滕志

摘 要：文章介绍了在增大床头箱主轴孔径的情况下，床头箱主轴的齿轮、主轴轴承、编码器传动机构的改造的方案设计，有一定的参考价值。

关键词：主轴；齿轮；轴承；编码器

引言

随着数控车床的快速发展和普及，客户对数控车床的需求在不断的变化。对于一些大批量的零件，在粗加工阶段，若采用大规格加工设备来完成零件的加工，会降低加工设备的使用率，增大损耗。如果选用规格相近的改造机床，则可以满足客户的需求，也会为客户节省一定的费用。

本文介绍一种在增大床头箱主轴孔径的情况下，主轴结构改造的方案设计。

1 主轴的结构型式

主轴是床头箱主要部件。如图1所示，床头箱主轴1，前端装有双列圆柱滚子轴承2，后端装有一组角接触轴承6；中部装有传动齿轮，大齿轮3和小齿轮4；反馈齿轮5是用来传递转速给编码器。

编码器是床头箱主轴的反馈部件，编码器通过联轴器和传动轴相连，传动轴的前、后端均装有轴承，轴承规格不同；在中间位置装有齿轮，与主轴的反馈齿轮相啮合，传递主轴转速给编码器。

2 主轴结构的改造设计

2.1 主轴传动齿轮的改造设计

主轴孔径的增大，会使装在主轴上的齿轮相应改变。在两传动轴间距确定的情况下，齿轮模数不变，直径增加会使齿轮齿数增加，直径减小会使齿轮齿数减少，则小齿轮的齿数增加，啮合齿轮的齿数减少，大齿轮齿数不变，啮合齿轮与小齿轮的传动比变小[1]。

与改造前相比较，低档位时，主轴转速、扭矩不变；高档位时，主轴转速降低，扭矩增大。

2.2 主轴轴承结构的改造设计

主轴轴承结构[2]可以参考原有设计，需要扩大轴承规格。先确定主轴后端轴承规格，通过阶梯轴的设计，选出前端轴承。经校核，床头箱前端面轴承孔会与相邻的轴孔干涉。需另行设计。

对主轴轴承结构进行新的方案设计，如图2所示，采用双支点各单向固定结构[3]，主轴的前、后端均采用单列圆锥滚子轴承，但后端轴承规格略小。经方案设计，减少阶梯轴的阶数，选出符合规格的两端轴承。经校核，此方案可行。

2.3 主轴编码器传动机构的改造设计

主轴编码器传动机构可以参考原有设计，需要增大一对啮合齿轮的直径，传动比为1。经校核，修改后的齿轮与床头箱体干涉。需另行设计。

对主轴编码器传动机构进行新的方案设计，将传动机构放在床头箱外部。编码器装在床头箱上部，通过传动轴，连接一个同步带轮；在主轴后端安装另一个同步带轮，两个同步带轮置于同一侧，通过同步带连接，传动比为1。经校核，此方案可行。

3 結语

本文是介绍在床头箱主轴孔径增大的情况下，主轴结构改造的方案设计。方案优先保留大部分的零部件，通过对关键部件的修改，使床头箱满足一定的要求。相信会对主轴结构的改造设计有一定的参考价值和积极作用。.

参考文献

[1]陈心昭，权义鲁.现代实用机床设计手册[M].北京：机械工业出版社，2006.

[2]王爱玲.现代数控机床机构与设计[M].北京：兵器工业出版社，1999.

[3]濮良贵，纪名刚.机械设计[M].北京：高等教育出版社，2006.

（作者单位：大连机床（数控）股份有限公司）