数控龙门铣床主传动系统设计分析

铣床所指的是针对工件实行铣削加工的地点，铣床中可开展多项加工工作，包括螺旋形表面和分齿零件、沟槽和平面等等。同时，铣床还可对回转体表面以及内孔实行切断与加工。由于数控龙门铣床有较高的生产效率，因此，被广泛应用于机械制造领域。

即 FG32040MA 数控三坐标龙门铣床，其为移动式固定龙门工作台的总体结构，三轴联动，其中有自动交换附件头的配置，可实行五面加工，以下即几大重要参数：最大坐标移动速度为 15m/min；主轴最高转速为 4000r/min；工作台尺寸为 4000mm×2000mm；主轴功率为 37kW（Sl）/45kW（S6）；主轴扭矩为 1300N·m（S1）/1900N·m（S6）。

针对于航空零件数控的加工特点而制造和设计的一种机床即 FG32040MA 数控三坐标龙门铣床，这一铣床有较强的功能、较为紧凑的结构，且刚性大。在一些黑色金属航空零件数控加工中得到广泛应用，包括铸铁和强度高的结构钢以及钛合金等等。

2 主传动系统设计

以往主传动系统所采用的为固定龙门滑枕式铣床，由传动轴向主轴传送齿轮箱内动力，从而驱动刀具进行切削运动。一般而言，支撑长传动轴的需几组轴承，为了确保更高主轴转速和一定装配精度，对滑枕内部轴度以及轴承座孔提出了较高要求，而这不仅会增加滑枕加工难度，还难以保障精度。要想让长传动轴传递大切削扭矩，就应确保够大的截面直径，而一旦增大截面直径，就会增加转动关联，从而对主轴动态性能起到较大制约作用。此外，由于难以确保装配的长传动轴精度，再加上长传动轴自身有一定挠度，很难确保传动系动平衡，无法实现主轴高转速[1]。

2.1 更改设计要想确保高转速和大扭矩以及大功率，在设计主传动系统时，应解决以往设计过程中存在的问题，首先需做的即更改和设计长传动轴。在设计 FG32040MA 数控三坐标龙门铣床主传动系统时，应用的是插入式的独立传动箱安装方法，利用空心传动轴向主轴传递动力，可大大缩短传动轴长度。经过系统动平衡试验之后，无须采用滑枕内部的轴承来支撑，在节省成本的同时降低难度。并且作为一种独立部件，传动箱对润滑冷却设计极为有利，便于散热处理以及热防护。主传动系统在高速运作过程中出现的热变形即大扭矩和大功率，在整机误差当中不可获缺，只有减小热变形误差，才可确保机床加工的精度。主动机热源重点分布于局部轴承所在区域和减速器、主轴电动机和减速器下方的传动齿轮，要想控制热变形所带来的影响，可通过三种方式来达到目的：第一，热源隔离；第二，强化散热；第三，减少热源发热量。由于主传动系统设计安装的是插入式的独立传动箱，因此，需在正面滑枕设计相应安装窗口，而这必然会降低滑枕结构强度，当其高速运转时，大功率的机械主轴会产生热量，从而致使滑枕出现变形和弯曲，难以保障工件加工精度[2]。为了解决这一问题，在设计主传动系统时，应确保紧凑结构，确保插入的轴向尺寸较小，这样引起的滑枕变形会相应减小。

2.2 材料选择

在选择材料时，需考虑载荷部位危险性，确保材料有一定的抗断裂性能和抗疲劳性能以及重量比值。

2.3 确定过渡曲线

可对过渡曲线实行有限元分析，核对分析内容，防止传统轴间过渡从而出现集中圆角应力情况。在实际分析过程中，可采用点线面体的建模形式，同时可构建二维面积网络，借助旋转所获得的有限元模型即为三维映射网络。虽然这一方法构建流程极其繁琐，却对计算速率的提升极为有利，同时能够确保计算数据精准度。大型数控龙门铣床主轴若星传动系统的过渡可采用样条曲线，通过连接两侧轴承以及过渡段，除了可集中应力，还能延长使用年限。

3 传动轴结构设计

3.1 确定传动系统的模型元件

传动系统模型元件有两方面的内容。第一，惯性元件。所指的是卡盘和齿轮以及皮带轮等零部件每一轴旋转的质量。传动系统在运转时，这一部分零部件动力学的原理重点在转动的惯量中有所体现。一般情况下，轴中惯性元件可向轴两侧集中部分惯量，忽略扭转变形以及等效圆盘情况，可视作刚性圆盘应用，以下为转动惯量公式：I=mp2（1）在等效圆盘中，p 为等效直径，m 为等效圆盘质量，I为转动惯量。

第二，弹性原件。两大等效圆盘间轴段即弹性原件。其作用于传动系统时在自身扭转刚度上有所体现。通过利用轴段之间转动的惯量，可重叠在钢性圆盘中，从而控制轴扭转刚度精准程度。

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结语

航空发动机的机械系统中有许多零部件，技术相对比较复杂，在设计过程中可能会出现很多问题。所以，相关人员一定要从细节出发，通过数据进行验证，更好地对航空发动机进行分析和研究。另外，要做好国际合作，在航空发动机机械专业研究领域进行进一步技术交流。

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