论文摘要
传统的插齿机在冲程数提高到一定程度后主轴会出现摩擦加剧和润滑油温升过高等问题,这将直接导致机床加工性能恶化。为了解决以上问题,必然需要对主轴支承结构进行改进。由于静压支承具有良好的润滑条件和承载能力,因此很适合应用于高速插齿机主轴支承,并且改进后的结构具有更高的刚度和加工精度。为此本文进行适应高速运行状态下插齿机静压主轴结构的研究及其设计。本文分析了国内外高速插齿机领域和静压支承领域相关技术现状和发展趋势,依据静压主轴结构中对静压支承的要求,进行了静压支承的结构设计和静压系统参数的选择,并应用这些参数对静压支承的静态性能进行了理论计算。对静压主轴的结构形式提出了两种不同的方案,从机构的惯性力和刚性等方面对两者进行了分析、比较和选择。应用Solidworks软件建立了静压主轴的三维模型,并对其进行了运动干涉检查,验证了主轴结构的合理性。结合静压主轴复杂的运动形式,对主轴密封结构进行了设计。此外,以结构简单和便于密封为目标,对静压支承的油路进行了设计,保证了回油通畅和静压系统的稳定性。应用有限元软件对静压支承进行了流体仿真分析,计算出了油膜的承载能力、刚度以及流量,并与设计指标相比较,印证了静压支承设计的合理性。分析了静压支承中偏心率、径向间隙以及支承结构参数对油膜承载能力和刚度的影响,得出了油膜承载能力和刚度随这些因素变化的规律,为设计过程中这些参数数值的确定提供了依据。进行了静压主轴的实验设计。针对实验过程中支承静态特性的测量,设计了实验装置,确定了测试方案及测试仪器,为实验奠定了基础。