CN105414992B - 一种薄型高精度静压回转工作台结构 - Google Patents

一种薄型高精度静压回转工作台结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种薄型高精度静压回转工作台，通过将电机置于静压径向止推联合轴承内孔中，使回转工作台获得高止推刚性的同时，大幅减薄了回转工作台的厚度，通过设置公共供油轨道和公共回油轨道对径向和止推轴承同时供油和回油，简化了油路结构，通过将止推油腔结构和径向油腔结构集中分布一个轴瓦上，增强了整体结构的集中性。该静压回转工作台，具有厚度薄，止推刚性好，结构紧凑的特点。

Description

一种薄型高精度静压回转工作台结构
技术领域
本发明涉及一种用于精密超精密加工机床的回转工作台结构，具体涉及一种薄型高精度静压回转工作台结构。
背景技术
静压轴承支撑的回转工作台以其高刚度高精度低成本，在精密超精密加工机床中得到广泛应用。
传统的静压回转工作台，采用静压轴承和电机轴向串联的方式，因此回转工作台的轴向尺寸至少是静压轴承和电机轴向尺寸的叠加，而一般对于回转工作台的要求是轴向要薄；传统的静压回转工作台径向轴承和止推轴承分开设计，各个油腔分别供油，径向轴承和止推轴承的回油沟槽也不共用，这无疑造成了油路设计的复杂性。
发明内容
本发明目的在于提供一种薄型的高精度静压回转工作台结构，在保证止推轴承高刚性的同时，期望减薄回转工作台的轴向尺寸，并且简化油路布局，使结构更为紧凑合理。
为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是：
通过将电机置于静压径向止推轴承内孔中，使回转工作台获得高止推刚性的同时，大幅减薄回转工作台的厚度，通过设置公共供油轨道和公共回油轨道对径向和止推轴承同时供油和回油，简化油路结构，通过将止推油腔结构和径向油腔结构集中分布一个轴瓦上，增强整体结构的集中性。
对于上述技术方案，发明人还有进一步的实施方案，具体如下：
所述的转子通过法兰固定于转子固定件上，转子固定件与台面通过螺钉直接相连。
所述的基座半截面呈U型，基座的外侧圆台与轴瓦和进油盖板形成的止口通过螺钉相连，基座的内侧圆台与定子挡边通过螺钉相连，定子挡边与定子水套通过螺钉相连，定子水套位于基座内侧圆台内部，定子热装于定子水套内部。
所述的电机定子和定子水套的轴向位置可以通过改变定子挡边的轴向尺寸调节，电机运行时，定子绕组发热带来的定子和定子水套的轴向伸缩不受轴向结构影响，自由伸缩。
所述的轴瓦上设置有环形公共供油轨道和内外密封沟槽，内外密封沟槽内有密封圈，通过进油盖板压紧内外密封圈，实现公共供油轨道的封闭，公共供油轨道分别与径向轴承油腔和上下止推轴承油腔相通。
所述的轴瓦的径向油腔回油沟和止推油腔回油沟相通，轴瓦上设置有环形公共回油轨道与止推油腔回油沟相通，环形公共回油轨道通过若干轴向回油孔，直接回油到基座的U型底部凹槽内，因此径向轴承和止推轴承共用公共回油轨道。
所述的轴瓦的内孔面上设置有3个或3个以上的静压油腔，轴瓦的上圆环面和下圆环面上也都设置有3个或3个以上的静压油腔，数目与轴瓦的内孔面上设置的油腔数目相同。
所述的轴瓦的内孔面上的相邻油腔之间、轴瓦的上圆环面的相邻油腔之间、轴瓦的下圆环面的相邻油腔之间，都设置有回油沟隔开，并且回油沟与公共回油轨道或者基座U型底部凹槽相通。
所述的转子固定件的内孔中，设置有抱闸和抱闸固定件，抱闸可以有采取径向抱闸的结构形式，抱闸薄套通入压力介质后，撑开变形，撑紧转子固定件内孔，使台面受力直接通过转子固定件和抱闸传到基座上，减轻径向和止推轴承的载荷负担。
相对于现有技术中的方案，本发明的优点是：
1.本发明将电机置于轴承内孔中，使转子通过转子固定件和台面直接相连，节省了串联布置时电机的轴向尺寸空间，大幅减薄了回转工作台的轴向尺寸。
2.本发明设置有公共供油轨道和公共回油轨道，实现了径向轴承和止推轴承相同轨道供油和回油，简化了油路结构。
3.本发明通过将止推油腔结构和径向油腔结构集中分布一个轴瓦上，增强了整体结构的集中性，方便实际加工装配。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的整体结构剖视图；
图2为本发明的轴瓦剖视图；
图3为本发明的轴瓦俯视图。
图中：1、台面，1-1、外侧圆台，1-2、内侧凹槽，2、轴瓦，2-1、公共回油轨道，2-2、轴向回油孔，2-3、公共供油轨道，2-4、内外密封沟槽，2-5、上圆环面，2-6、下圆环面，2-7、内孔，2-8、止口，2-9、径向油腔回油沟，2-10、止推油腔回油沟，3、转子轴，4、止推盘，5、基座，5-1、回油油口，5-2、供油油口，5-3、外侧圆台，5-4、内侧圆台，6、转子固定件，6-1、尾端，6-2、内孔面，6-3、法兰，7、电机转子，8、电机定子，9、圆光栅编码器，10、隔磁环，11、定子水套，12、定子挡边，13、进油盖板、14抱闸固定件、15抱闸。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。
如图1所示，一种薄型高精度静压回转工作台结构。包含包括台面1、轴瓦2、转子轴3、止推盘4、基座5、转子固定件6、电机转子7、电机定子8、圆光栅编码器9、隔磁环10、定子水套11、定子挡边12、进油盖板13、抱闸固定件14、抱闸15。
电机转子7通过法兰6-3固定于转子固定件6上，转子固定件6和台面1上内侧凹槽1-2直接相连。
基座5半截面呈U型结构，外侧圆台5-3与轴瓦2上止口2-8相连，内侧圆台5-4与定子挡边12通过螺钉相连，定子挡边12和定子水套11通过螺钉相连，电机定子8热装于定子水套11内，U型结构的底部作为回油油槽，基座5上设置有回油油口5-1与U型结构底部相连，基座5上设置有供油油口5-2通过定子压盖13上的过孔与轴瓦2上的公共供油轨道2-3直接相通。
轴瓦2上的环形公共供油轨道2-3，直接向轴瓦2上径向轴承油腔和上下止推轴承油腔供油，公共供油轨道2-3两侧有环形密封沟槽2-4，进油盖板13通过压紧密封沟槽2-4内密封圈，实现环形进油槽的封闭。
进油盖板13厚度小于轴瓦2上止口2-8轴向宽度，使压紧后依然留有止口，和基座5相连后，保证基座5和轴瓦2的同心。
轴向回油孔2-2与公共回油轨道2-1相连，使公共回油轨道内油液流入基座5的U型回油油槽。
轴瓦2的内孔面2-7上设置有3个或3个以上的静压油腔，轴瓦2的上圆环面2-5和下圆环面2-6上也都设置有3个或3个以上的静压油腔，数目与轴瓦的内孔面上设置的油腔数目相同。
如图2和图3所示，轴瓦2的内孔面2-7上的相邻油腔之间设置有径向油腔回油沟2-9、轴瓦的上圆环面2-5的相邻油腔之间、下圆环面2-6的相邻油腔之间设置有止推油腔回油沟2-10，所有回油沟与公共回油轨道2-1或者基座5的U型底部凹槽相通。
液压油从基座5上油口5-2流入环形公共供油轨道2-3后，分别经各自节流器节流后，再流入径向轴承和上下止推轴承，轴承转子随着液压油的进入浮起，液压油经径向油腔和上下止推油腔的封油面后，流入各自相邻油腔的回油沟或公共回油轨道2-3内，最终流入基座5的U型底部凹槽内，经回油口5-1回油。
在抱闸15通入压力介质后，薄壁处径向变形，撑紧转子固定件6的内孔6-2，可直接将与转子固定件6相连的台面1的受力负载传递到基座5上，减轻径向和止推轴承的载荷。
为了实现该回转工作台的精确控制，还安装有圆光栅编码器9，圆光栅编码器9安装在转子固定件6尾端6-1上。
上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并具体实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种薄型高精度静压回转工作台结构，包括台面（1）、轴瓦（2）、转子轴（3）、止推盘（4）、基座（5）、转子固定件（6）、电机转子（7）、电机定子（8）、圆光栅编码器（9）、隔磁环（10）、定子水套（11）、定子挡边（12）、进油盖板（13）、抱闸固定件（14）、抱闸（15），其特征在于：轴瓦（2）与进油盖板（13）通过螺钉相连，转子轴（3）置于轴瓦（2）内孔（2-7）中、台面（1）上外侧圆台（1-1）和止推盘（4）分别位于转子轴（3）两侧并用螺钉与转子轴（3）相连接；
转子固定件（6）通过螺钉与台面（1）上内侧凹槽（1-2）直接相连，电机转子（7）通过螺钉固定于转子固定件（6）的法兰（6-3）上，圆光栅编码器（9）通过螺钉固定于转子固定件（6）的尾端（6-1）上；
基座（5）上外侧圆台（5-3）用螺钉与进油盖板（13）相连，基座（5）上内侧圆台（5-4）与定子挡边（12）通过螺钉相连，定子水套（11）与定子挡边（12）通过螺钉相连，电机定子（8）热装于定子水套（11）中，隔磁环（10）通过螺钉固定于定子水套（11）上，处于电机定子（8）和圆光栅编码器（9）轴向位置之间；
抱闸固定件（14）和抱闸（15）位于转子固定件（6）内孔（6-2）中。
2.根据权利要求1所述的一种薄型高精度静压回转工作台结构，其特征在于，轴瓦（2）的内孔（2-7）与转子轴（3）的外圆之间留有微量间隙，构成径向轴承，轴瓦（2）的上圆环面（2-5）和下圆环面（2-6）分别与台面（1）的下圆环面和止推盘（4）的上圆环面之间留有微量间隙，构成对置分布的止推轴承。
3.根据权利要求2所述的一种薄型高精度静压回转工作台结构，其特征在于，轴瓦（2）的内孔（2-7）上设置有3个或3个以上的静压油腔，轴瓦（2）的上圆环面（2-5）和下圆环面（2-6）上也设置有3个或3个以上的静压油腔，数目与轴瓦（2）的内孔（2-7）上设置的油腔数目相同。
4.根据权利要求1所述的一种薄型高精度静压回转工作台结构，其特征在于，转子固定件（6）、电机转子（7）、电机定子（8）、定子水套（11）、隔磁环（10）、定子档边（12）位于转子轴（3）内孔中。
5.根据权利要求4所述的一种薄型高精度静压回转工作台结构，其特征在于，基座（5）上设置有外侧圆台（5-3）和内侧圆台（5-4），半截面呈U型，基座（5）的外侧圆台（5-3）侧面设置有供油油口（5-2）和回油油口（5-1），供油油口（5-2）通过进油盖板（13）上的过孔，直接和轴瓦（2）上的公共供油轨道（2-3）相通，回油油口（5-1）通过基座（5）上的圆孔直接和U型底部凹槽相通。
6.根据权利要求5所述的一种薄型高精度静压回转工作台结构，其特征在于，定子挡边（12）通过螺钉既与基座（5）的内侧圆台（5-4）相连，又与定子水套（11）相连，电机定子（8）和定子水套（11）的轴向位置可以通过改变定子挡边（12）的轴向尺寸调节，电机定子（8）发热后也可以自由伸缩。
7.根据权利要求6所述的一种薄型高精度静压回转工作台结构，其特征在于，进油盖板（13）的厚度小于轴瓦（2）上的止口（2-8）的轴向尺寸，从而装配好进油盖板（13）后，轴瓦（2）上仍然留有止口，方便与基座（5）连接后保证基座（5）和轴瓦（2）上径向轴承面的同心。
8.根据权利要求7所述的一种薄型高精度静压回转工作台结构，其特征在于，轴瓦（2）上设置有环形公共供油轨道（2-3）和内外密封沟槽（2-4），内外密封沟槽（2-4）内有密封圈，通过进油盖板（13）压紧内外密封圈，实现公共供油轨道（2-3）的封闭，公共供油轨道（2-3）分别与径向轴承油腔和上下止推轴承油腔相通。
9.根据权利要求3所述的一种薄型高精度静压回转工作台结构，其特征在于，轴瓦（2）内孔（2-7）上的相邻油腔之间设置有径向油腔回油沟（2-9）隔开、轴瓦（2）的上圆环面（2-5）相邻油腔之间、轴瓦（2）的下圆环面（2-6）相邻油腔之间，也设置有止推油腔回油沟（2-10）隔开。
10.根据权利要求9所述的一种薄型高精度静压回转工作台结构，其特征在于，轴瓦（2）的径向油腔回油沟（2-9）和止推油腔回油沟（2-10）相通，轴瓦（2）上设置有公共回油轨道（2-1）和止推油腔回油沟（2-10）相通，公共回油轨道（2-1）通过若干轴向回油孔（2-2）直接回油到基座（5）的底部腔内，因此径向轴承和止推轴承共用公共回油轨道。
11.根据权利要求1所述的一种薄型高精度静压回转工作台结构，其特征在于，在转子固定件（6）的内孔（6-2）中，设置有抱闸（15）和抱闸固定件（14），抱闸（15）外圆和转子固定件（6）的内孔（6-2）之间有适当间隙，抱闸固定件（14）法兰通过螺钉和基座（5）相连，抱闸（15）采取径向抱闸的形式，抱闸（15）撑紧后，使台面（1）受力直接传到基座（5）上，减轻径向和止推轴承的载荷负担。
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