專(zhuān)利名稱：控制浮起量的開(kāi)式靜壓回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本新型涉及機(jī)械制造設(shè)備中，重型機(jī)床開(kāi)式靜壓回轉(zhuǎn)工作臺(tái)及其回轉(zhuǎn)定心軸結(jié) 構(gòu)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的發(fā)展越來(lái)越趨向于高速、高精、重載，而作為重型機(jī)床的關(guān)鍵附 件-回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，同樣面臨向重型發(fā)展的要求。作為實(shí)現(xiàn)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌 副及軸承結(jié)構(gòu)部分的結(jié)構(gòu)性能，對(duì)于保證工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)精度、性能指標(biāo)起著重要作用?；谝?體靜壓原理的靜壓導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)形式由于具有承載能力高、摩擦系數(shù)極小、剛性大、精度保持性 好等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此被越來(lái)越多應(yīng)用到機(jī)床產(chǎn)品設(shè)計(jì)中。特別是大、中型數(shù)控機(jī)床，由于用 戶對(duì)機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的承載能力、轉(zhuǎn)速等要求越來(lái)越高，所以能提升承載能力、減小摩擦系 數(shù)的靜壓結(jié)構(gòu)成為了首選。開(kāi)式靜壓導(dǎo)軌副結(jié)構(gòu)由于其制造簡(jiǎn)單，成本相對(duì)較低，目前，被 廣泛應(yīng)用在大、中型數(shù)控機(jī)床應(yīng)用靜壓原理的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)結(jié)構(gòu)中。傳統(tǒng)的開(kāi)式靜壓導(dǎo)軌轉(zhuǎn) 臺(tái)結(jié)構(gòu)一般只設(shè)計(jì)成單方向承載形式-即以液體靜壓介質(zhì)形成與工件載荷方向相反的導(dǎo) 軌支撐，其靜壓方式以定壓式靜壓為主；缺點(diǎn)是靜壓浮起量隨外載荷變化而變化較大，油膜 剛性差，靜壓導(dǎo)軌油膜生成困難。因此具有開(kāi)式靜壓導(dǎo)軌應(yīng)用的關(guān)鍵是要解決靜壓浮起量 的控制問(wèn)題，以及油膜剛性控制問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種開(kāi)式靜壓回轉(zhuǎn)工作臺(tái)及其制造方法，解決了工作臺(tái) 的定心問(wèn)題，同時(shí)很好地控制了工作臺(tái)靜壓浮起量，提高了工作臺(tái)的油膜剛性。控制浮起量的開(kāi)式靜壓回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，包括工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸定心結(jié)構(gòu)、液壓浮動(dòng)夾緊 器、回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置以及液壓供油的多頭泵，其特征在于工作臺(tái)轉(zhuǎn)臺(tái)體下部圓柱與大齒圈的 內(nèi)孔采用同軸基孔制間隙配合，將大齒圈固定在工作臺(tái)上并共同落在滑座上，在大齒圈凸 出工作臺(tái)的空隙中間隔地設(shè)置液壓浮動(dòng)夾緊器，滑座上表面的靜壓油腔與定量式多頭泵的 出油管連通；具有較高平面度和粗糙度的大齒圈底面與滑座上表面的靜壓油腔組成液體靜 壓導(dǎo)軌副；回轉(zhuǎn)定心軸安裝在滑座的中心部，定心軸與工作臺(tái)中心孔采用基孔制配合，定心 軸外周置下隔圈、上隔圈，盤(pán)片式彈簧與雙列圓柱滾子軸承之間安置軸向推力圓柱軸承，由 螺栓向下穿過(guò)端蓋、盤(pán)片式彈簧及分配環(huán)使之與定心軸大徑上端鎖緊，實(shí)現(xiàn)定位；齒輪減速 箱安裝在滑座側(cè)面，其上的兩個(gè)齒輪與大齒圈嚙合，驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)；定心軸上部安裝圓光 柵，實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)圓周回轉(zhuǎn)閉環(huán)測(cè)量。在本設(shè)計(jì)中，為解決傳統(tǒng)開(kāi)式靜壓回轉(zhuǎn)工作臺(tái)承載能力差、摩擦力大難于高速回 轉(zhuǎn)的問(wèn)題，應(yīng)用了定量式靜壓原理。為了解決傳統(tǒng)開(kāi)式靜壓回轉(zhuǎn)臺(tái)承受偏載能力差、浮起高 度不受控制的問(wèn)題，則在一般的作為回轉(zhuǎn)定心的定心軸結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增加了推力軸承結(jié)構(gòu)， 推力軸承結(jié)構(gòu)一方面有效控制了開(kāi)式靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)的浮起量，同時(shí)也有效承載了液體靜壓導(dǎo)軌 副的初始預(yù)負(fù)荷，增加了油膜剛性，提高了開(kāi)式靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、運(yùn)動(dòng)精度及抵抗偏載能力。同樣當(dāng)工作臺(tái)承受偏載時(shí)，根據(jù)上述所述的油壓的自動(dòng)調(diào)節(jié)功能作用，工作臺(tái)局部 偏載部分所對(duì)應(yīng)的工作臺(tái)靜壓導(dǎo)軌部分的泄油壓力與正常載荷部分的泄油壓力不同，以此 平衡偏載部分的載荷，使工作臺(tái)受力始終處于平衡狀態(tài)，使其受到的影響很小。

圖1是開(kāi)式靜壓回轉(zhuǎn)臺(tái)去掉工作臺(tái)時(shí)的布置示意圖；圖2是開(kāi)式靜壓回轉(zhuǎn)臺(tái)靜壓結(jié)構(gòu)剖面示意圖；圖3是開(kāi)式靜壓回轉(zhuǎn)臺(tái)定心結(jié)構(gòu)剖面示意圖；圖4是圖3中端蓋與盤(pán)式彈簧結(jié)構(gòu)中的放大圖。
具體實(shí)施方式
控制浮起量的開(kāi)式靜壓回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，裝備在重型數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，包括工作臺(tái) 回轉(zhuǎn)軸定心結(jié)構(gòu)，如圖3所示、液壓浮動(dòng)B軸夾緊器15、回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)齒輪箱16、靜壓板17以及 液壓供油的多頭泵，重點(diǎn)在于它的靜壓導(dǎo)軌副結(jié)構(gòu)和其配合的回轉(zhuǎn)定心軸結(jié)構(gòu)，其特征在 于工作臺(tái)轉(zhuǎn)臺(tái)體1下部圓柱與大齒圈2的內(nèi)孔采用同軸基孔制間隙配合，見(jiàn)圖2，同時(shí)將大 齒圈2用內(nèi)六角螺釘緊固在工作臺(tái)上，并用兩個(gè)圓柱銷(xiāo)進(jìn)行定位，保證工作臺(tái)與大齒圈2同 軸，再將工作臺(tái)和大齒圈2共同落在滑座3上，滑座3上表面有靜壓板17，靜壓油腔與定量 式多頭泵的出油管連通，具有較高平面度和粗糙度的大齒圈2底面與滑座3上表面的靜壓 油腔組成液體靜壓導(dǎo)軌副；見(jiàn)圖1，在大齒圈2凸出工作臺(tái)的空隙中間隔地設(shè)置液壓浮動(dòng)B 軸夾緊器15，液壓浮動(dòng)夾緊器的上、下部安置在大齒圈的上方和下方，每個(gè)夾緊器有六個(gè)活 塞；定心軸上部安裝圓光柵，實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)圓周回轉(zhuǎn)閉環(huán)測(cè)量。齒輪減速箱16安裝在滑座側(cè) 面，其上的兩個(gè)齒輪與大齒圈嚙合，驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)。這樣在大齒圈2受驅(qū)動(dòng)齒輪箱16的 驅(qū)動(dòng)帶著工作臺(tái)回轉(zhuǎn)時(shí)有效的避免了徑向力的產(chǎn)生，防止了齒圈與工作臺(tái)形成相對(duì)運(yùn)動(dòng)， 保證了工作臺(tái)回轉(zhuǎn)的定位精度。結(jié)合圖3說(shuō)明工作臺(tái)回轉(zhuǎn)定心結(jié)構(gòu)的設(shè)置回轉(zhuǎn)定心軸4安裝在滑座3的中心部， 定心軸4與工作臺(tái)中心孔采用基孔制配合。下隔圈5置于定心軸4外周臺(tái)肩處，雙列圓柱 滾子軸承6的內(nèi)環(huán)7位于下隔圈5軸向上端面、定心軸4外徑漸進(jìn)縮小的外壁段，定心軸4 外壁等徑段安置上隔圈9、定心軸4小徑外臺(tái)肩處安置軸承油潤(rùn)滑周向分配環(huán)10，其上有盤(pán) 片式彈簧12的近內(nèi)孔部分，盤(pán)片式彈簧12的外周下部與雙列圓柱滾子軸承6的外環(huán)8之 間安置軸向推力圓柱軸承11，盤(pán)片式彈簧12上面置端蓋13，由螺栓14穿過(guò)端蓋13、盤(pán)片式 彈簧12及分配環(huán)10使之與定心軸4等徑段上端鎖緊，實(shí)現(xiàn)定位。端蓋13與盤(pán)片式彈簧12的形狀及結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4，端蓋13和盤(pán)片式彈簧12均為圓 環(huán)片狀，上表面均為平面，并在靠?jī)?nèi)徑側(cè)有透孔，各自上表面均為平面、下表面中部均有凹 缺；端蓋13的凹缺在中部深、由1/3處至外緣部位缺失淺??；盤(pán)片式彈簧12下表面的凹缺 由外緣2/7處至內(nèi)徑，而其內(nèi)徑至透孔壁外周的凹缺少于中部；端蓋13在上、盤(pán)片式彈簧 12在下將內(nèi)孔套在定心軸4上部臺(tái)肩小外徑上，端蓋13外緣部位缺失與盤(pán)片式彈簧12上 表面形成間隙。通過(guò)調(diào)節(jié)螺栓14將位于高精度軸向推力圓柱軸承11上方的盤(pán)片式彈簧12 與端蓋13之間預(yù)留的間隙調(diào)整至0. 05mm,即為工作臺(tái)轉(zhuǎn)臺(tái)體1提供向下的預(yù)載荷，與工作 臺(tái)受到滑座上靜壓導(dǎo)軌提供的向上的浮起靜壓力共同形成穩(wěn)定的靜壓浮起運(yùn)動(dòng)，并固定在這一范圍之內(nèi)。同時(shí)通過(guò)調(diào)整下隔圈5的厚度，來(lái)改變雙列圓柱滾子軸承6的內(nèi)環(huán)7的軸向位置 以調(diào)整雙列圓柱滾子軸承6的徑向游隙，使其達(dá)到設(shè)計(jì)參數(shù)范圍的預(yù)載荷及旋轉(zhuǎn)精度。調(diào) 整時(shí)撤去雙列圓柱滾子軸承6的外環(huán)8，使用量程滿足此軸承調(diào)整的GN量規(guī)作為雙列圓柱 滾子軸承6的軸承游隙測(cè)量裝置，磨削下隔圈5的厚度逐漸減小雙列圓柱滾子軸承6的徑 向游隙、增大預(yù)緊力，以達(dá)到軸承樣本上規(guī)定的預(yù)緊力量值為準(zhǔn)，完成雙列圓柱滾子軸承6 的定心調(diào)整。工作臺(tái)轉(zhuǎn)臺(tái)體1受到的外載荷發(fā)生改變時(shí)(增大或減小)，靜壓導(dǎo)軌油膜厚度 相應(yīng)將發(fā)生變化(減小或增大)，進(jìn)而導(dǎo)致泄油阻力改變(增大或減小)，即泄油壓力改變 (增大或減小)，實(shí)現(xiàn)油壓自動(dòng)平衡，以此平衡工作臺(tái)載荷變化部分，實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)1受到的外 載荷發(fā)生變化時(shí)始終是處于靜壓平衡狀態(tài)；靜壓導(dǎo)軌剛性可在裝配時(shí)調(diào)整彈簧12與端蓋 13之間的預(yù)留間隙。當(dāng)靜壓浮起時(shí)，推力軸承11會(huì)隨著工作臺(tái)轉(zhuǎn)臺(tái)體1同時(shí)向上移動(dòng)，此時(shí)盤(pán)片式彈 簧12受到靜壓托舉力，外周邊會(huì)產(chǎn)生向上的彈性變形，而端蓋13采用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼材 質(zhì)，具有高剛性，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上外周邊低于內(nèi)周邊0. 05mm，此間隙便限制了盤(pán)片式彈簧12 外周邊的變形量，同時(shí)也限制了靜壓浮起量；當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)靜止時(shí)，盤(pán)片式彈簧12又恢復(fù)到初始 位置，確保始終為推力軸承11施加預(yù)載。
權(quán)利要求1.控制浮起量的開(kāi)式靜壓回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，包括工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸定心結(jié)構(gòu)、液壓浮動(dòng)夾緊器、 回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置以及液壓供油的多頭泵，其特征在于工作臺(tái)轉(zhuǎn)臺(tái)體下部圓柱與大齒圈的內(nèi)孔 采用同軸基孔制間隙配合，將大齒圈固定在工作臺(tái)轉(zhuǎn)臺(tái)體上并共同落在滑座上，在大齒圈 凸出工作臺(tái)的空隙中間隔地設(shè)置液壓浮動(dòng)夾緊器，滑座上表面的靜壓油腔與定量式多頭泵 的出油管連通；具有較高平面度和粗糙度的大齒圈底面與滑座上表面的靜壓油腔組成液 體靜壓導(dǎo)軌副；回轉(zhuǎn)定心軸安裝在滑座的中心部，定心軸與工作臺(tái)轉(zhuǎn)臺(tái)體中心孔采用基孔 制配合，定心軸外周置下隔圈、上隔圈，盤(pán)片式彈簧與雙列圓柱滾子軸承之間安置軸向推力 圓柱軸承，由螺栓向下穿過(guò)端蓋、盤(pán)片式彈簧及分配環(huán)使之與定心軸大徑上端鎖緊，實(shí)現(xiàn)定 位；齒輪減速箱安裝在滑座側(cè)面，其上的兩個(gè)齒輪與大齒圈嚙合，驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)；定心軸 上部安裝圓光柵，實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)圓周回轉(zhuǎn)閉環(huán)測(cè)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制浮起量的開(kāi)式靜壓回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，其特征在于工作臺(tái)回轉(zhuǎn) 定心結(jié)構(gòu)的設(shè)置回轉(zhuǎn)定心軸(4)安裝在滑座(3)的中心部，定心軸(4)與工作臺(tái)中心孔采 用基孔制配合；下隔圈(5)置于定心軸(4)外周臺(tái)肩處，雙列圓柱滾子軸承(6)的內(nèi)環(huán)(7) 位于下隔圈( 軸向上端面、定心軸(4)外徑漸進(jìn)縮小的外壁段，定心軸(4)外壁等徑段安 置上隔圈(9)、定心軸(4)小徑外臺(tái)肩處安置軸承油潤(rùn)滑周向分配環(huán)(10)，其上有盤(pán)片式彈 簧(1 的近內(nèi)孔部分，盤(pán)片式彈簧(1 的外周下部與雙列圓柱滾子軸承(6)的外環(huán)(8) 之間安置軸向推力圓柱軸承(11)，盤(pán)片式彈簧(12)上面置端蓋(13)，由螺栓(14)穿過(guò)端 蓋(13)、盤(pán)片式彈簧(1 及分配環(huán)(10)使之與定心軸(4)等徑段上端鎖緊，實(shí)現(xiàn)定位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制浮起量的開(kāi)式靜壓回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，其特征在于端蓋(13)與 盤(pán)片式彈簧(1 的形狀及結(jié)構(gòu)端蓋(1 和盤(pán)片式彈簧(1 均為圓環(huán)片狀，上表面均為 平面，并在靠?jī)?nèi)徑側(cè)有透孔，各自上表面均為平面、下表面中部均有凹缺；端蓋(1 的凹缺 在中部深、由1/3處至外緣部位缺失淺??；盤(pán)片式彈簧(1 下表面的凹缺由外緣2/7處至 內(nèi)徑，而其內(nèi)徑至透孔壁外周的凹缺少于中部；端蓋(1 在上、盤(pán)片式彈簧(1 在下將內(nèi) 孔套在定心軸(4)上部臺(tái)肩小外徑上，端蓋(1 外緣部位缺失與盤(pán)片式彈簧(1 上表面 形成間隙。
專(zhuān)利摘要控制浮起量的開(kāi)式靜壓回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，裝備在重型數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，其特征在于轉(zhuǎn)臺(tái)體下部圓柱與大齒圈的內(nèi)孔同軸基孔制間隙配合，大齒圈與工作臺(tái)落在滑座上，具有較高平面度和粗糙度的大齒圈底面與滑座上表面的靜壓油腔組成液體靜壓導(dǎo)軌副；定心結(jié)構(gòu)上附加的軸向推力軸承結(jié)構(gòu)，為工作臺(tái)靜壓導(dǎo)軌提供預(yù)載荷，按照設(shè)計(jì)要求正確裝配、磨削大齒圈下表面達(dá)平面精度，同時(shí)采用配研刮削滑座靜壓油腔上表面保證上下靜壓導(dǎo)軌配合精度。調(diào)整工作臺(tái)回轉(zhuǎn)定心軸承結(jié)構(gòu)和附加的軸向推力軸承結(jié)構(gòu)的預(yù)緊力及精度。本設(shè)計(jì)在一般的定心軸結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增加了推力軸承結(jié)構(gòu)，一方面有效控制了開(kāi)式靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)的浮起量，同時(shí)也有效控制了液體靜壓導(dǎo)軌副的初始預(yù)負(fù)荷，增加了油膜剛性，提高了開(kāi)式靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、運(yùn)動(dòng)精度及抵抗偏載能力。
文檔編號(hào)B23Q1/38GK201815876SQ201020555060
公開(kāi)日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月29日
發(fā)明者劉宗際, 姜嘉偉, 孔令友, 孫玉民, 李麗麗, 楊天博, 賀鑫元, 高亮 申請(qǐng)人:中捷機(jī)床有限公司