DJYM70多线丝锥磨床动静压主轴单元研制

摘要

多线丝锥磨床采用多条磨削线的成型砂轮，以80m/s以上的磨削速度，实现丝锥的高效精密磨削加工，丝锥的加工精度和生产率高。主轴单元作为多线丝锥磨床的关键功能部件，直接影响多线丝锥磨床的整体性能，动静压主轴单元具有精度和刚度高、精度保持能力强等特点，能够很好的保证多线丝锥磨床的性能和精度要求。目前，国内80％的多线丝锥磨床依赖进口，因此，研制多线丝锥磨床用动静压主轴单元，不仅能够满足丝锥市场快速增长对多线丝锥磨床的需求，而且对提升国产动静压主轴单元功能部件整体技术水平，从而提高我国高端装备制造业的国际竞争力具有重要意义。
　　本文主要研究工作如下:
　　分析了丝锥磨床和主轴单元现状，提出了DJYM70精密多线丝锥磨床的技术要求，论证、确定了DJYM70精密多线丝锥磨床动静压主轴单元的整体方案和动静压滑动轴承设计方案。该动静压主轴单元采用整体套筒式结构，双支承且一端止推的轴承组合，止推端放置在主轴单元的前端;基于动静压滑动轴承的特点，为减少传动环节，提高传动效率，该主轴单元不设置卸荷装置，径向滑动轴承采用偶数个对置等面积油腔且有回油槽的结构，止推轴承采用扇形多油腔结构，定压式供油，小孔节流;密封装置采用间隙式非接触式密封。
　　对动静压主轴单元进行了设计计算。主轴材料采用38CrMoAl，碳氮共渗处理，渗层厚度0.4-0.5mm，前后轴承轴瓦选用耐磨系数较高的锡青铜ZQSn-6-6-3，设计计算了主轴轴颈和最佳支承跨距，以及小孔节流的节流孔直径、供油压力和滑动轴承的最小径向间隙;验算了主轴单元砂轮处和轴承径向、轴向刚度;采用2号主轴油，计算得到主轴单元在使用转速下的温升为17.3℃，满足温升要求。
　　分析了DJYM70动静压主轴单元主要零件的加工工艺，阐述了轴承内孔和内腔、箱体轴承孔、主轴、套筒外圆的配磨等加工质量的保障措施;研究了主轴单元的装配工艺，对主轴单元装配中存在的装入困难、调整垫轴向尺寸不稳、装配完成后主轴转动不灵活等问题给出了具体解决措施，并对装配完成的动静压主轴单元进行了运转调试。
　　本课题对研制的DJYM70精密多线丝锥磨床动静压主轴单元进行了台架试验，实测了主轴单元的回转精度、轴向窜动、轴向刚度、径向刚度、主轴振动、轴承温升等主要性能指标。试验结果表明，该动静压主轴单元达到了设计要求。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 现状分析

1．2．1 丝锥磨床的现状分析

1．2．2 滑动轴承的现状分析

1．3 本课题的研究内容

1．4 本章小节

第2章 动静压主轴单元结构方案论证

2．2 动静压主轴单元整体方案论证

2．2．1 整体结构形式的方案论证

2．2．2 支承数目的方案论证

2．2．3 止推结构的方案论证

2．2．4 卸荷装置方案论证

2．2．5 密封和回油结构的方案论证

2．3 动静压轴承结构方案论证

2．3．1 径向轴承的方案论证

2．3．2 止推面油垫的方案论证

2．4 动静压主轴单元供油方式论证

2．5 动静压主轴单元节流方式的论证

2．6 本章小节

第3章 动静压主轴单元设计计算

3．1 主轴的结构设计及计算

3．1．1 主轴材料选择

3．1．2 主轴的设计计算

3．1．3 轴系刚度计算

3．2 轴承的设计计算

3．2．1 选择轴承的材料

3．2．2 径向轴承的设计计算

3．2．3 止推轴承的设计计算

3．3 小孔节流器的设计计算

3．4 最小间隙的计算

3．5 轴承消耗功率

3．6 供油压力计算

3．7 温升的计算

3．8 本章小结

第4章 DJYM70动静压主轴单元的加工与装配

4．1 液体静压轴承主要零件的加工

4．2 DIYM70动静压主轴单元的装配

4．2．1 装配前的准备及装配步骤

4．2．2 装配过程中遇到的主要问题及解决措施

4．3 DJYM70动静压主轴单元试运转和调整

4．4 本章小结

第5章 DJYM70动静压主轴单元的台架试验

5．1 动静压主轴单元试验台

5．1．1 试验台的组成及检测项目

5．1．2 加载装置

5．1．3 试验检测方法

5．2 动静压主轴单元的台架试验

5．2．1 主轴回转精度的测试

5．2．2 主轴轴向窜动的测试

5．2．3 主轴轴向刚度的测试

5．2．4 主轴径向刚度的测试

5．2．5 动静压主轴单元振动测试

5．2．6 温升测试

5．3 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢