數控滾齒機主軸裝置設計

李立強 姜 輝

（齊重數控裝備股份有限公司，黑龍江齊齊哈爾 161005）

我國現有滾齒機的主軸多采用滑動軸承結構，由于這種軸承在使用中特別容易磨損，從而常因主軸精度的降低而導致滾齒機不能承受重載荷的切削條件。另外，現有滾齒機的主軸換刀一般都采用手動操作，當更換不同規格的刀桿、滾刀時，首先需要手動松開長拉桿上的鎖緊螺母和刀桿上的螺母，手動松開長拉桿，將刀桿、滾刀拆下后，安裝新的刀桿和滾刀;然后重新鎖緊長拉桿和螺母;在滾刀更換后，需要重新試切加工工件進行對刀，換、對刀時間長，工人勞動強度大，機床的工作效率低。

為解決上述問題，設計了一種新型數控滾齒機的主軸結構，該主軸裝置具有承載能力大、定心精度高、精度保持性好、機外對刀以及機動整體換刀時間短等特點。該主軸裝置前后支承軸承均采用恒流靜壓軸承結構，可以在高頻斷續、重載荷切削條件下持續工作，工件加工精度高、主軸精度高、精度保持性好;其裝有滾刀的刀桿組件在刀具車間進行機外安裝、對刀，刀桿組件在滾齒機上進行整體換刀，滾刀的對刀輔助時間不占用機床總的工件加工時間，故機床整機工作效率高。

1 新型主軸裝置結構

該主軸裝置包括刀桿組件、刀桿組件卡緊裝置、拉刀裝置、主軸定心機構和刀桿左端定心機構（圖1）。

1.1 刀桿組件結構

滾刀4固定在刀桿23的中部，在其兩側裝有調刀墊3，軸套28裝在調刀墊的左側，刀桿左端裝有鎖緊螺母，右端開有鍵槽，主軸17通過兩個方鍵6將扭矩傳遞給刀桿，在刀桿錐柄的尾端裝有刀桿拉釘7，刀桿通過安裝在刀桿中部的平鍵22將扭矩傳遞給滾刀。

1.2 刀桿組件卡緊裝置

在主軸17左端面兩側開有鍵槽，鍵槽內裝有與刀桿右端面處鍵槽相配合的方鍵6;在主軸的內孔中裝有瓣爪組件8，瓣爪組件中的瓣爪鉤與刀桿拉釘7的圓柱凸臺相對應，通過瓣爪鉤拉緊、放松刀桿拉釘來卡緊、放松刀桿組件。

1.3 拉刀裝置結構

瓣爪組件8與拉桿20的左端螺紋連接，拉桿右端與活塞桿9螺紋連接;在主軸17右部長孔的右端面和活塞桿的左端面之間裝有碟形彈簧16;油缸體15裝在主軸的尾部，其右端依次裝有法蘭盤11、支架12;旋轉接頭14左端與活塞桿螺紋連接，其下部裝有限位開關組件13。采用碟形彈簧拉緊、液壓放松的結構，在機床工作中，碟簧承擔拉刀力，拉刀結構安全、可靠。

1.4 主軸定心機構結構

由裝在滾刀架體5右端圓柱孔內左側的后靜壓軸瓦21和右側的雙向推力滾子軸承19組成。主軸的左端穿在后靜壓瓦圓柱孔內，雙向推力滾子軸承的左側頂在主軸左部的軸肩上。由于采用了后靜壓軸瓦承受徑向載荷、雙向推力滾子軸承承受軸向載荷的結構，主軸的精度高、承重大。

1.5 主軸刀桿左端定心機構結構

在滾刀架體的左部裝有移動支架2，支架錐孔左端的法蘭盤26將前靜壓瓦25固定在支架錐孔內，滑套24安裝在前靜壓瓦內，在前靜壓瓦的定心孔與滑套的外圓之間裝有深溝球軸承27，軸套28安裝在滑套中。因前靜壓瓦固定采用錐孔定心結構，前靜壓瓦的油膜間隙可微量調整，刀桿前支承定心精度非常高。

2 刀桿組件的更換方法

如圖1所示，首先將移動支架2移到滾刀架體5的左側，按下按鈕站上的松刀按鈕，旋轉接頭14內通入帶有一定壓力的液壓油，液壓油通過活塞桿9頭部的進油孔流入油缸體15的右側油腔內，液壓油推動活塞10、活塞桿9、拉桿20、瓣爪組件8向主軸17左側移動，瓣爪組件8中的左側凸臺推動刀桿拉釘7向主軸17左側運動，當活塞10到達油缸體15的左極限位置時，限位開關組件13發出刀桿23已脫開的電信號，液壓系統停止向旋轉接頭14內通入液壓油，此時瓣爪組件8的瓣爪已經張開，刀桿23的鍵槽從裝在主軸17端面兩側的方鍵6中脫出，將原刀桿23組件換下，將裝有新滾刀4的刀桿23組件錐柄按裝在主軸17的錐孔中，將刀桿23的鍵槽對準主軸17端面兩側的方鍵6，按下按鈕站上的鎖刀按鈕，液壓系統控制旋轉接頭14內的液壓油回油，碟形彈簧組件16推動活塞桿9、活塞10向油缸體15的右側運動，活塞桿9帶動拉桿20、瓣爪組件8向主軸17的右側方向運動，瓣爪組件8的瓣爪鉤住拉緊裝在刀桿23尾部的刀桿拉釘7向主軸17的右側方向運動，當刀桿23的錐柄靠緊在主軸17的錐孔中時，活塞10已到達油缸體15的左極限位置，此時限位開關組件13發出刀桿23已鎖緊的電信號，至此，刀桿組件的更換過程結束。

3 結語

新型數控滾齒機主軸裝置，經過在我國首臺加工直徑12.5 m的數控立式滾齒機上使用后驗證，該主軸結構承載能力大、精度高。該傳動結構已在我公司數控立式滾齒機系列上全面投入使用，經濟效果顯著（國家發明專利號為:201010598801.4）。