CN102407449B - 一种机床及其工作台装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种工作台装置及机床。该工作台装置包括：底座；工作台，所述工作台位于底座上方并相对于底座回转；交叉圆锥滚子轴承，所述交叉圆锥滚子轴承包括外圈和内圈；第一定位部件和第二定位部件，所述第一定位部件固定设置于工作台，所述第二定位部件固定设置于底座，所述第一定位部件和第二定位部件的其中一个对所述轴承的外圈定位，另一个对所述轴承的内圈定位。本发明安装简单、结构稳定，具有较好的刚性和抗倾覆力，并可以获得精度较高的端面跳动，从而保证了工件加工精度。此外，本发明还具有调整方便、通用性好、生产效率高、节省成本等优点。

Description

一种机床及其工作台装置

技术领域

本发明主要涉及机床领域，特别涉及一种机床的工作台装置，以及包括该工作台装置的机床。

背景技术

随着现代化大生产的发展，国家制造业越来越依赖于现代化的生产设备，作为制造业生产设备核心的机床，自然越来越受到重视。机床的刚性及精度，对工件的加工精度起着决定性作用。

以立车为例，其工作台的刚性及工作台的端面跳动是决定工作台回转精度的关键，因而也决定了被加工工件的加工精度。因此，提高工作台的刚性及端面跳动，可以提高工件的加工精度工件质量，进而提高生产效率，促进国家装备制造业的发展。

现有技术中，立车工作台的主轴一般均采用推力球轴承和双列圆锥滚柱轴承组合的方式构成。该种结构比较典型，其中的推力球轴承承载轴向力，双列圆锥滚柱轴承承载径向力。

但是该结构存在一定的缺陷。对于不同规格的机床，推力球轴承的通用性较差，即一种规格的推力球轴承只能适用于对应规格的机床，其原因是推力球轴承的承载能力和极限转速有一定的局限性，如将规格较大的推力球轴承用于小机床，承载虽满足，但转速却不能满足；如将规格较小的推力球轴承用于大机床，转速虽满足，但承载却不能满足。

另外，双列圆锥滚柱轴承的安装工艺比较复杂，很难保证其端面跳动精度，并且磨损后不好修复，因而会相应地对工件的加工精度造成影响。

发明内容

本发明旨在提供一种机床的工作台装置，该工作台装置可以避免现有技术通用性差、安装工艺复杂的缺点，并可以保证工作台的端面跳动精度。

本发明的工作台装置，包括：

底座；

工作台，所述工作台位于底座上方并相对于底座回转；

交叉圆锥滚子轴承，所述交叉圆锥滚子轴承包括外圈和内圈；

第一定位部件和第二定位部件，所述第一定位部件固定设置于工作台，所述第二定位部件固定设置于底座，所述第一定位部件和第二定位部件的其中一个对所述轴承的外圈定位，另一个对所述轴承的内圈定位。

进一步地，所述第一定位部件包括：

齿圈，所述齿圈与传动系统啮合，所述齿圈包括对所述轴承的外圈的上侧定位的第一定位面，以及对所述轴承的外圈的外侧定位的第二定位面；

下压板，所述下压板固定于齿圈下方，所述下压板对所述轴承的外圈的下侧定位。

进一步地，所述第二定位部件包括：

支撑座，所述支撑座固定于底座上方，所述支撑座包括对所述轴承的内圈的下侧定位的第三定位面，以及对所述轴承的内圈的内侧定位的第四定位面；

上压板，所述上压板固定于支撑座上方，所述支撑座对所述轴承的内圈的上侧定位。

进一步地，所述第二定位部件还包括：

调整垫，所述调整垫设置于所述上压板与所述支撑座之间，所述调整垫由多块扇形板组成。

进一步地，所述第四定位面上开设有槽口，所述槽口上侧的部分与所述轴承的内圈内侧的上部松配合，所述槽口下侧的部分与所述轴承的内圈内侧的下部紧配合。

进一步地，还包括：

中心轴，所述中心轴随所述工作台同步回转；

编码器，所述中心轴的一端设置于编码器的旋转部件上，所述编码器的非旋转部件固定设置。

进一步地，还包括：

连接板，所述连接板固定连接于工作台和第一定位部件之间，所述连接板的中心开设有中心孔，所述中心轴设置于所述中心孔内，所述中心轴随所述连接板回转。

进一步地，所述连接板和第二定位部件的其中一个上设置有第一环形凸台，另一个设置有第一环形凹槽，所述第一环形凸台设置于所述第一环形凹槽内，所述第二定位部件的第一环形凸台或第一环形凹槽下方设置有第一回油孔。

进一步地，所述底座和工作台的其中一个上设置有第二环形凸台，另一个设置有第二环形凹槽，所述第二环形凸台设置于所述第二环形凹槽内，所述底座的第二环形凸台或第二环形凹槽下方设置有第二回油孔。

本发明的另一个方面，还提供了一种机床，该机床包括前述的工作台装置。

本发明通过第一定位部件和第二定位部件的紧密配合，交叉圆锥滚子轴承即可被稳定地安装，其安装简单、结构稳定，具有较好的刚性和抗倾覆力，并可以获得精度较高的端面跳动，从而保证了工件加工精度；此外，本发明可以调整上压板和轴承内圈上侧的安装间隙及预紧力，并可以使得第四定位面和轴承内圈内侧具有不同的公差配合，便于安装调整；而且，本发明同一型号的轴承可用于几款不同的机床，其通用性较强；另外，本发明还具有生产效率高、节省成本等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例的工作台装置的结构图；

图2是图1中的A区域的放大图；

图3是本发明一实施例的调整垫的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1所示是本发明一实施例的工作台装置的结构图，该工作台2用于承载工件以便于对其进行加工。从图1中可以看出，本发明的工作台装置至少包括底座1、工作台2、交叉圆锥滚子轴承3、第一定位部件和第二定位部件。

其中工作台2位于底座1上方并相对于底座1回转，该工作台2沿着竖直中心在水平方向上旋转，底座1和工作台2的结构可以参考现有技术，本文在此不再赘述。

交叉圆锥滚子轴承3包括外圈和内圈，该交叉圆锥滚子轴承3的滚动体为圆锥滚子，相邻滚子可以成90度交叉排列，圆锥滚子的滚动面的延长线交点位于轴承3的回转线上，该轴承3的滚动体在运动过程中做纯滚动，避免相对滑动，因此其极限转速较高，并可以承载工作台2工作过程中的轴向力和径向力。

本发明创造性地仅采用一个交叉圆锥滚子轴承3，以取代现有技术中推力球轴承和双列圆锥滚柱轴承的组合，不仅可以满足转速的要求，也可以满足承载的要求，并且同一型号的轴承可用于几款不同的机床，具有通用性好的优点。

本发明的交叉圆锥滚子轴承3由第一定位部件和第二定位部件定位，其中第一定位部件固定设置于工作台2，第二定位部件固定设置于底座1，第一定位部件和第二定位部件的其中一个对轴承3的外圈定位，另一个对轴承3的内圈定位。应当清楚，轴承3的外圈可以包括上侧、外侧和下侧，轴承3的内圈可以包括上侧、内侧和下侧，本发明的定位部件对前述的各侧面均可以进行定位。

在图1所示的实施例中，固定于工作台2的第一定位部件对轴承3的外圈定位，固定于底座1的第二定位部件对轴承3的内圈定位。本领域技术人员可以采用多种结构的定位结构分别对轴承3的外圈和内圈定位。

优选地，如图1和图2所示，本发明实施例的第一定位部件包括齿圈41和下压板42。其中，齿圈41与传动系统啮合，齿圈41包括对轴承3的外圈的上侧定位的第一定位面，以及对轴承3的外圈的外侧定位的第二定位面；下压板42固定于齿圈41下方，下压板42对轴承3的外圈的下侧定位。本发明的下压板42优选通过螺钉固定于齿圈41下方，该螺钉可以调整轴承3和下压板42之间的预紧力。

进一步地，本发明的第二定位部件包括支撑座51和上压板52。其中，支撑座51固定于底座1上方，支撑座51包括对轴承3的内圈的下侧定位的第三定位面，以及对轴承3的内圈的内侧定位的第四定位面；上压板52固定于支撑座51上方，支撑座51对轴承3的内圈的上侧定位。本发明的上压板52优选通过螺钉固定于支撑座51上方，该螺钉可以调整轴承3和上压板52之间的预紧力。

另外，第二定位部件还可以包括调整垫53，调整垫53设置于上压板52与支撑座51之间，该调整垫53可以调整轴承3和上压板52之间的安装间隙及预紧力。图3所示是本发明一实施例的调整垫53的结构图，其中调整垫53由多块扇形板531组成，各扇形板531整体上形成圆环状的结构。优选调整垫53在圆周方向等分为3块或4块扇形板531。在该技术方案的基础上，本发明可以采用型号规格较小的机床进行调整垫加工，减少加工成本。

需要说明的是，为了便于交叉圆锥滚子轴承3的安装调整，本发明可以使得第四定位面和交叉圆锥滚子轴承3的内圈内侧具有不同的公差配合。相应地，第四定位面上开设有槽口510，槽口510上侧的部分与轴承3的内圈内侧的上部松配合，槽口510下侧的部分与轴承3的内圈内侧的下部紧配合。

进一步地，本发明还可以实时测量工作台2回转的角位移。该工作台装置还包括图1所示的中心轴6和编码器7。其中，中心轴6随工作台2同步回转；中心轴6的一端设置于编码器7的旋转部件上，编码器7的非旋转部件固定设置。编码器7的非旋转部件可以固定在如一个编码器支架71上，该编码器支架71可以固定于底座1上方。

该中心轴6可以直接固定于工作台2上，也可以通过其它连接部件固定，以保证其与中心轴6同步回转。作为一个实施例，本发明的工作台装置还包括连接板8，连接板8固定连接于工作台2和第一定位部件(如齿圈41)之间，连接板8的中心开设有中心孔，中心轴6设置于中心孔内，中心轴6随连接板8回转。应当清楚，为了避免因回转偏移对编码器7造成的损坏，该中心轴6也可以设置于另一轴承内圈。该轴承和中心轴6等结构整体设置在连接板8的中心孔内。

需要说明的是，该连接板8可以通过螺钉固定于工作台2下方，第一定位部件(如齿圈41)也可以通过螺钉固定于连接板8下方。另外，在连接板8和工作台2接触的上端区域，还可以设置有相互匹配的锥面，该锥面的中心为竖向。该锥面斜度可以为1∶4等数值。该锥面可以保证连接板8和工作台2同心，并最终保证工作台2与交叉圆锥滚子轴承3同心。

进一步地，为了防止润滑油进入编码器7对其造成损坏，本发明还可以将编码器7隔离。相应地，如图2所示，本发明的连接板8和第二定位部件(如支撑座51)的其中一个上设置有第一环形凸台81，另一个设置有第一环形凹槽，第一环形凸台81设置于第一环形凹槽内，第二定位部件的第一环形凸台81或第一环形凹槽下方设置有第一回油孔91。优选第一环形凹槽设置于支撑座51上，第一环形凸台81和第一环形凹槽呈配合状态，并且之间具有间隙。

为了防止底座1内部的油在工作时飞溅到底座1外部，造成污染，本发明进一步地将底座1内部结构与外部环境隔离。相应地，如图1所示，本发明的底座1和工作台2的其中一个上设置有第二环形凸台21，另一个设置有第二环形凹槽，第二环形凸台21设置于第二环形凹槽内，底座1的第二环形凸台21或第二环形凹槽下方设置有第二回油孔92。优选第二环形凹槽设置于底座1上，第二环形凸台21和第二环形凹槽呈配合状态，并且之间具有间隙。

除了前述工作台装置外，本发明还提供了一种包括前述工作台装置的机床，该机床的其它结构参考现有技术，本文在此不再赘述。优选该机床为立式磨床、立式车磨复合机床或立式车铣复合机床等立式机床。

综上所述，本发明仅用一个交叉圆锥滚子轴承3即可以承载工作台2工作过程中的轴向力和径向力，并可以保证工作台2的转速及端面跳动精度。与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)安装简单、结构稳定

本发明与传统的两颗轴承结构相比，结构十分简单，避免了双列圆锥滚柱轴承安装工艺复杂、容易磨损的缺点。本发明仅需要通过第一定位部件和第二定位部件的紧密配合，交叉圆锥滚子轴承3即可被稳定地安装，其安装简单、结构稳定，具有较好的刚性和抗倾覆力，并可以获得精度较高的端面跳动，从而保证了工件加工精度。

2)调整方便

本发明可以通过调整垫53调整上压板52与交叉圆锥滚子轴承3的内圈上侧之间的安装间隙及预紧力，并可以使得第四定位面和交叉圆锥滚子轴承3的内圈内侧具有不同的公差配合，便于交叉圆锥滚子轴承3的安装调整。

3)通用性好

本发明选用的交叉圆锥滚子轴承3的承载能力和转速有比较大的优势，同一型号的轴承3可用于几款不同的机床。因此，本发明的通用性较强，可适用于多种型号的机床。

此外，本发明还具有生产效率高、节省成本等优点。

因此，本发明的有益效果是显而易见的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种工作台装置，其特征在于，包括：

底座（1）；

工作台（2），所述工作台（2）位于底座（1）上方并相对于底座（1）回转；

交叉圆锥滚子轴承（3），所述交叉圆锥滚子轴承（3）包括外圈和内圈；

第一定位部件和第二定位部件，所述第一定位部件固定设置于工作台（2），所述第二定位部件固定设置于底座（1），所述第一定位部件和第二定位部件的其中一个对所述轴承（3）的外圈定位，另一个对所述轴承（3）的内圈定位；

所述第一定位部件包括：

齿圈（41），所述齿圈（41）与传动系统啮合，所述齿圈（41）包括对所述轴承（3）的外圈的上侧定位的第一定位面，以及对所述轴承（30）的外圈的外侧定位的第二定位面；

下压板（42），所述下压板（42）固定于齿圈（41）下方，所述下压板（42）对所述轴承（3）的外圈的下侧定位；

所述第二定位部件包括：

支撑座（51），所述支撑座（51）固定于底座（1）上方，所述支撑座（51）包括对所述轴承（3）的内圈的下侧定位的第三定位面，以及对所述轴承（3）的内圈的内侧定位的第四定位面；

上压板（52），所述上压板（52）固定于支撑座（51）上方，所述支撑座（51）对所述轴承（3）的内圈的上侧定位；

所述第四定位面上开设有槽口（510），所述槽口（510）上侧的部分与所述轴承（3）的内圈内侧的上部松配合，所述槽口（510）下侧的部分与所述轴承（3）的内圈内侧的下部紧配合。

2.根据权利要求1所述的工作台装置，其特征在于，所述第二定位部件还包括：

调整垫（53），所述调整垫（53）设置于所述上压板（52）与所述支撑座（51）之间，所述调整垫（53）由多块扇形板（531）组成。

3.根据权利要求1或2所述的工作台装置，其特征在于，还包括：

中心轴（6），所述中心轴（6）随所述工作台（2）同步回转；

编码器（7），所述中心轴（6）的一端设置于编码器（7）的旋转部件上，所述编码器（7）的非旋转部件固定设置。

4.根据权利要求3所述的工作台装置，其特征在于，还包括：

连接板（8），所述连接板（8）固定连接于工作台（2）和第一定位部件之间，所述连接板（8）的中心开设有中心孔，所述中心轴（6）设置于所述中心孔内，所述中心轴（6）随所述连接板（8）回转。

5.根据权利要求4所述的工作台装置，其特征在于，所述连接板（8）和第二定位部件的其中一个上设置有第一环形凸台（81），另一个设置有第一环形凹槽，所述第一环形凸台（81）设置于所述第一环形凹槽内，所述第二定位部件的第一环形凸台（81）或第一环形凹槽下方设置有第一回油孔（91）。

6.根据权利要求1或2所述的工作台装置，其特征在于，所述底座（1）和工作台（2）的其中一个上设置有第二环形凸台（21），另一个设置有第二环形凹槽，所述第二环形凸台（21）设置于所述第二环形凹槽内，所述底座（1）的第二环形凸台（21）或第二环形凹槽下方设置有第二回油孔（92）。

7.一种机床，其特征在于，所述机床包括权利要求1-6任一项所述的工作台装置。

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