CN114131356A - 一种高精度液体静压支承b轴转台装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高精度液体静压支承B轴转台装置，包括中空状的台体、转动安装在台体上的工作台面，位于台体内设有上液浮板、液浮主轴以及下液浮板，台体中部定位安装有双向止推板，液浮主轴转动安装在双向止推板内圈，上液浮板固接在液浮主轴上端，下液浮板与液浮主轴下端连接，下液浮板下方连接有驱动其转动的电机主轴；所述的双向止推板的上下端面分别具有四组轴向液压支承油垫，双向止推板内圈周向均布有四组径向液压支承油垫，双向止推板外圈与台体内圈之间形成环状的供油油腔。本发明结构紧凑、高度方向扁平化，降低了误差尺寸链，改善了B轴转台的受载条件，润滑冷却效果好，提高了B轴转台长期连续工作状态下的热稳定性。

Description

一种高精度液体静压支承B轴转台装置
技术领域
本发明涉及高端机床装备技术领域，尤其是一种高精度液体静压支承B轴转台装置。
背景技术
高精度B轴转台是超精密机床的重要基础部件，是高端多轴联动超精密加工机床的核心部件之一。传统的超精密加工若依靠B轴进行正交切削需要耗费大量时间来准确对刀，从而增加了加工辅助时间和调整时间，降低了加工效率；且随着低波纹度误差的金刚石刀具价格不断降低，市场对B轴的需求一度减少。
近年来，随着数字控制技术的进步，尤其是B轴与X轴或B轴与Z轴联动控制水平的提高，使得B轴在正交切削过程中的对刀设置快速准确方便，运用B轴进行正交切削，由于其成本和应用优势，越来越受到市场重视与青睐。现有的超精密机床B轴转台研制处于起步阶段，普遍存在着结构尺寸大、误差传递链长及稳定性差等问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中之不足，本发明提供一种高精度液体静压支承B轴转台装置，解决现有B轴转台结构尺寸大、误差传递链长及稳定性差等问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高精度液体静压支承B轴转台装置，包括台体、转动安装在台体上的工作台面，位于台体内设有上液浮板、液浮主轴以及下液浮板，所述的台体为环状中空件，台体中部定位安装有双向止推板，液浮主轴转动安装在双向止推板内圈，上液浮板固接在液浮主轴上端，下液浮板与液浮主轴下端连接，下液浮板下方连接有驱动其转动的电机主轴；所述的双向止推板的上下端面分别具有四组轴向液压支承油垫，双向止推板内圈周向均布有四组径向液压支承油垫，双向止推板外圈与台体内圈之间形成环状的供油油腔；位于台体外侧面下部开设有连通供油油腔的供油孔和排油孔。
具体说，所述的工作台面为圆形，工作台面上加工有六个连接上液浮板的螺钉孔，工作台面边缘具有环状密封裙边。
进一步地，所述的台体上端具有环状结构并设有内螺纹，环状结构与环状密封裙边配合形成间隙密封，所述的内螺纹连接有梳状密封板。
进一步地，所述的上液浮板外缘具有与梳状密封板相配合的环状齿槽。
为提高密封性，所述的供油油腔通过两侧的密封圈实现压力油的密封。
优选地，所述的双向止推板上下端面分别具有环状排油槽，环状排油槽内侧具有四组周向均布的端面封油边，所述端面封油边内形成端面工作油腔，所述端面封油边和端面工作油腔构成一个轴向液压支承油垫，位于环状排油槽内开设有排油通孔，端面工作油腔内开设有端面供油节流小孔，相邻端面封油边之间形成端面排油槽；双向止推板内圈具有四组周向均布的径向封油边，径向封油边内形成径向油腔，所述的径向封油边与径向油腔组成一个径向液压支承油垫，径向油腔内开设有径向节流小孔，相邻径向封油边之间形成轴向排油槽，双向止推板的上下外侧边具有侧面密封槽，双向止推板外周面开设有分油孔。
进一步地，为方便安装双向止推板，所述的台体底部具有台阶面和安装法兰,台体内腔中间部位具有环状台阶，双向止推板底面贴合于环状台阶上实现轴向定位，环状台阶上开设有与轴向排油槽对应的排油通槽。
具体说，所述的台体底部安装有电机座，电机座与台体内壁之间形成积存液压油的回油腔，电机座上安装有无刷力矩电机，无刷力矩电机的转子与电机主轴传动连接。
进一步地，所述的下液浮板边缘具有环状梳齿状结构，环状梳齿状结构与电机座上端具有的梳妆结构相配合而形成密封间隙。
本发明的有益效果是：本发明结构紧凑、高度方向扁平化；误差尺寸链降低，改善了B轴转台的受载条件；润滑冷却效果好，提高了B轴转台长期连续工作状态下的热稳定性；采用分装式无刷力矩电机驱动，直接连接于电机主轴之上，无中间传动环节，具有动态特性好、响应快等显著优点。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的外观结构示意图。
图2是本发明的剖视结构示意图。
图3是本发明所述双向止推板的结构示意图。
图4是本发明所述台体的结构示意图一。
图5是本发明所述台体的结构示意图二。
图6是本发明所述走线护板的结构示意图。
图7是本发明所述工作台面的结构示意图。
图中：1.工作台面，2.台体，3.供气插板，4.供电插板，5.走线护板6.上液浮板，7.测角圆光栅，8.液浮主轴，9.双向止推板，10.下液浮板，11.梳状结构，12.电机主轴，13.无刷力矩电机，14.回油腔，15.电机座，16.环状梳齿状结构，17.密封圈，18.供油油腔，19.环状齿槽，20.梳状密封板，21.环状排油槽，22.端面封油边，23.端面工作油腔，24.分油孔，25.端面供油节流小孔，26.侧面密封槽，27.排油通孔，28.油槽圆角，29.轴向排油槽，30.径向节流小孔，31.径向封油边，32.端面排油槽，33.径向油腔，34.环状台阶，35.长槽型走线孔，36.基准槽，37.底部走线槽，38.电板安装槽，39.气板安装槽，40.排油通槽，41.台阶面，42.安装法兰，43.供油孔，44.排油孔，45.供油工艺孔，46.环状结构，47.内螺纹，48.内腔表面，49.鱼眼孔，50.开口端面，51.螺钉孔，52.环状密封裙边。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1～图7所示的一种高精度液体静压支承B轴转台装置，包括包括台体2、转动安装在台体2上的工作台面1，台体2外侧面安装有供气插板3、供电插板4及走线护板5。
所述的工作台面1为圆形，其上加工有六个内六角沉头型的螺钉孔51，在其边缘，具有环状密封裙边52，工作台面1通过内六角螺钉连接有上液浮板6。
所述的台体2上端具有环状结构46并设有内螺纹47，环状结构与环状密封裙边52配合形成间隙密封，梳状密封板20通过内螺纹47与台体2上端连接。
所述的上液浮板6为板状构件，其下表面为平面特征，上液浮板的上端安装有测角圆光栅7，上液浮板的外缘具有与梳状密封板20相配合的环状齿槽19。
所述台体2内腔中间部位具有环状台阶34，环状台阶34上轴向定位安装有双向止推板9，双向止推板9内圈转动安装有液浮主轴8，上液浮板6固接在液浮主轴8上端，液浮主轴8下端连接有下液浮板10，下液浮板10下方连接有驱动其转动的电机主轴12。连接后，液浮主轴8、上液浮板6及下液浮板10构成一个H型组件，该H型组件安装于双向止推板9内后，双向止推板9与台体2间形成环状的供油油腔18，供油油腔18通过两侧的密封圈17实现压力油的密封。
所述的双向止推板9的上下端面分别具有四组轴向液压支承油垫，分别与上液浮板、下液浮板接触，形成对上液浮板6、下液浮板10的止推作用；双向止推板9内圈周向均布有四组径向液压支承油垫，用于液浮主轴8在径向方向的精确定位。
具体说，所述的双向止推板9上下端面分别具有环状排油槽21，环状排油槽21内侧具有四组周向均布的端面封油边22，所述端面封油边22内形成端面工作油腔23，端面工作油腔23的四角具有油槽圆角28，所述端面封油边22和端面工作油腔23构成一个轴向液压支承油垫，位于环状排油槽21内开设有排油通孔27，端面工作油腔23内开设有端面供油节流小孔25，相邻端面封油边22之间形成端面排油槽32；双向止推板9内圈具有四组周向均布的径向封油边31，径向封油边31内形成径向油腔33，所述的径向封油边31与径向油腔33组成一个径向液压支承油垫，径向油腔33内开设有径向节流小孔30，相邻径向封油边31之间形成轴向排油槽29，双向止推板9的上下外侧边具有侧面密封槽26，双向止推板9外周面开设有分油孔24。
所述的下液浮板10下方连接有驱动其转动的电机主轴12，所述的台体2底部安装有电机座15，电机座15上安装有无刷力矩电机13，无刷力矩电机13的转子与电机主轴12传动连接。电机座15与台体2内壁之间形成积存液压油的回油腔14，通过油路循环系统，可以实现无刷力矩电机13线圈的冷却，有利于转台的长期运动稳定性的提高。
所述的下液浮板10边缘具有环状梳齿状结构16，环状梳齿状结构16与电机座15上端具有的梳状结构11相配合而形成密封间隙。
所述台体2为环状中空零件，所述的台体2底部具有台阶面41和安装法兰42，环状台阶34上开设有与轴向排油槽29对应的四个排油通槽40。
位于台体2的外侧面加工有长槽型的走线孔35、安装走线护板5的基准槽36、底部走线槽37、安装供电插板4的电板安装槽38、安装供气插板3的气板安装槽39。
位于台体2外侧面下部开设有连通供油油腔18的三个供油孔43和两个排油孔44，台体2上部开设有三个与供油孔43连通的供油工艺孔45。
所述的走线护板5结构为Ω外形，具体由内腔表面48、开口端面50及安装螺钉的鱼眼孔49等部分组成。
本装置具体装配过程如下：
零件加工完毕后，首先进行机加零件的清洗，去除异物油污，对全部零件进行尺寸、形位精度检测、同时检测零件表面质量如表面光洁度、表面硬度是否符合图纸要求。
全部零件检测合格，进行装配工作。装配时，将上液浮板6通过内六角螺钉安装于液浮主轴8之上，形成组件I，检测组件I上液浮板6下表面与液浮主轴8圆柱面的垂直度。若不合格，进行修研。
其次，将下液浮板10通过内六角螺钉安装于组件I下端面，形成组件II。检测液浮主轴8零件外圆柱面与下液浮板10上端面间的垂直度，检测上液浮板6下端面与下液浮板10上表面间的平行度。若所述形位误差不合格，进行修研，直至合格为止。
再次，精确测量组装后的上液浮板6下端面与下液浮板10上表面间的垂直距离，保证两者装配后轴向尺寸为间隙配合状态，若不合格，由钳工进行修配调整。
将下液浮板10与组件II分离，将之前组装的组件I，安装于双向止推板9，然后安装下液浮板10，形成液体静压轴承单元组件III。
将组件III安装于台体2内部，继续安装电机主轴12、无刷力矩电机13、电机座15等主要零部件。最后安装测角圆光栅7，调试完毕后，整理线缆，将工作台面1安装于上液浮板6之上，最后接通进油孔43和及回油孔44管路。压力油通过依次从进油孔43，分别供给到供油油腔18及各油垫，液压油从各封油边流出后，汇入个回油槽，集纳至回油腔14，液压油带走无刷力矩电机13线圈热量，经回油孔44，回流至液压供油系统回油管路。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种高精度液体静压支承B轴转台装置，包括台体、转动安装在台体上的工作台面，位于台体内设有上液浮板、液浮主轴以及下液浮板，其特征是：所述的台体为环状中空件，台体中部定位安装有双向止推板，液浮主轴转动安装在双向止推板内圈，上液浮板固接在液浮主轴上端，下液浮板与液浮主轴下端连接，下液浮板下方连接有驱动其转动的电机主轴；
所述的双向止推板的上下端面分别具有四组轴向液压支承油垫，双向止推板内圈周向均布有四组径向液压支承油垫，双向止推板外圈与台体内圈之间形成环状的供油油腔；位于台体外侧面下部开设有连通供油油腔的供油孔和排油孔。
2.如权利要求1所述的高精度液体静压支承B轴转台装置，其特征是：所述的工作台面为圆形，工作台面上加工有六个连接上液浮板的螺钉孔，工作台面边缘具有环状密封裙边。
3.如权利要求2所述的高精度液体静压支承B轴转台装置，其特征是：所述的台体上端具有环状结构并设有内螺纹，环状结构与环状密封裙边配合形成间隙密封，所述的内螺纹连接有梳状密封板。
4.如权利要求3所述的高精度液体静压支承B轴转台装置，其特征是：所述的上液浮板外缘具有与梳状密封板相配合的环状齿槽。
5.如权利要求1所述的高精度液体静压支承B轴转台装置，其特征是：所述的供油油腔通过两侧的密封圈实现压力油的密封。
6.如权利要求1所述的高精度液体静压支承B轴转台装置，其特征是：所述的双向止推板上下端面分别具有环状排油槽，环状排油槽内侧具有四组周向均布的端面封油边，所述端面封油边内形成端面工作油腔，所述端面封油边和端面工作油腔构成一个轴向液压支承油垫，位于环状排油槽内开设有排油通孔，端面工作油腔内开设有端面供油节流小孔，相邻端面封油边之间形成端面排油槽；双向止推板内圈具有四组周向均布的径向封油边，径向封油边内形成径向油腔，所述的径向封油边与径向油腔组成一个径向液压支承油垫，径向油腔内开设有径向节流小孔，相邻径向封油边之间形成轴向排油槽，双向止推板的上下外侧边具有侧面密封槽，双向止推板外周面开设有分油孔。
7.如权利要求6所述的高精度液体静压支承B轴转台装置，其特征是：所述的台体底部具有台阶面和安装法兰,台体内腔中间部位具有环状台阶，双向止推板底面贴合于环状台阶上实现轴向定位，环状台阶上开设有与轴向排油槽对应的排油通槽。
8.如权利要求1所述的高精度液体静压支承B轴转台装置，其特征是：所述的台体底部安装有电机座，电机座与台体内壁之间形成积存液压油的回油腔，电机座上安装有无刷力矩电机，无刷力矩电机的转子与电机主轴传动连接。
9.如权利要求8所述的高精度液体静压支承B轴转台装置，其特征是：所述的下液浮板边缘具有环状梳齿状结构，环状梳齿状结构与电机座上端具有的梳妆结构相配合而形成密封间隙。
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