基于正交试验和灰色关联的铣镗床主轴箱优化设计

2014-04-01范中廷武美萍施健

机械制造与自动化 2014年5期

范中廷，武美萍，施健

(江南大学机械工程学院，江苏无锡 214122)

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世界数控机床技术正向着精密、复合、高速、高效方向发展。数控落地式铣镗床作为主要的大型零件加工设备之一，其加工工艺范围广、加工精度高，尤其是大功率、强力切削是落地铣镗床的一大加工优势。主轴箱是数控落地铣镗床的关键零部件之一，主要用于布置机床主轴及变速机构、操纵机构和润滑系统等。在机床加工零件时，切削力通过铣镗轴传递到主轴箱;同时切削力发生周期性的变化，主轴频繁的启动和停止也导致主轴箱发生震动，电主轴因长时间高速旋转产生的热量也扩散到主轴箱。由于主轴箱通过丝杠—滑块机构实现在立柱上的往复移动，为保证机床具有较高的进给速度和优良的动态特性，要求主轴箱的质量尽可能的轻。通过分析前人的研究成果不难发现，当前普遍采取的方法主要是单独针对主轴箱的机械性能或热态性能进行优化设计，然而这没有考虑到机床在加工情况下切削力和切削热的耦合，难以全面优化主轴箱的结构。为解决这个问题，本文针对某数控落地铣镗床主轴箱进行有限元分析，根据分析结果进行了多目标正交优化，提高了主轴箱的静、动、热态综合性能［1］。