王文浩

（安徽机电职业技术学院 数控工程系，安徽 芜湖 241000）

随着现代船舶工业的发展，船用热交换器作为船舶制造中必不可少的专用产品，其品质一直备受关注.研究国内船舶行业情况发现，其相应的生产设备技术陈旧，工作效率低，自动化程度及生产精度均不高，严重制约着船用热交换器的整体性能.船用热交换器铜管切割机加工示意图如图1所示，利用切削主轴前端安装锯片刀具完成铜管的切削，因此主轴的力学特性将对铜管的切削平面度和切割效率产生重大影响.从结构上看，切削主轴为悬臂梁结构，因此对刚性等力学性能提出了更高要求.针对这一问题，本文以切削主轴为研究对象，利用有限元方法分析其力学特性，为优化主轴设计提供一定的理论依据.

图1 船用热交换器铜管切割机加工示意图

图2 切削系统简图

1 切削主轴的受力分析

1.1 设计要求与切削系统组成

铜管切割机主要加工Ø10mm～12mm排列铜管或不锈钢管，加工长度为4mm，并要求切削平面度误差小于0.15mm／m.切削系统如图2所示.系统采用变频电机作为动力源，恒功率调频输出，易于控制砂轮切割片的转速.变频电机与刀头之间采用V

带传动，缓和载荷冲击，运行平稳无噪声，过载时带在带轮上打滑，可起到保护整机的作用.刀头主轴通过轴承支撑，减小主轴振动，提高刀头加工精度.影响因素主要包括主轴安装刀头端跳动误差、主轴轴承的单个轴承误差、主轴各阶梯轴颈……