CN114505696A - 一种回转工作台承载装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种回转工作台承载装置,包括底座,所述底座顶面的外沿开设有外轴承装配槽,顶面的中心处开设有中心槽,所述外轴承装配槽和中心槽之间设有承载面,所述承载面上开设有环形的气浮槽;所述工作台承载装置还包括控制气/液介质输送的集成油路块,所述气浮槽内设有气/液介质出口,通过管路与集成油路块连接;所述外轴承装配槽内设置有外轴承,所述中心槽内设置有内轴承。本发明通过特殊的结构设计,能够具备35吨以上的承载能力,而且运行十分稳定,使用寿命也较长。

Description

一种回转工作台承载装置
技术领域
本发明涉及机械加工设备技术领域,特别涉及一种回转工作台承载装置。
背景技术
为了应对日益增多的复杂零件加工、提高加工精度和效率,多轴机床(5轴或以上)和复合机床已经成为目前精密加工的主要设备。而数控回转工作台既作为设备的数控回转轴,同时也起着承载工件重量、夹持工件的功能,对其精密度和承载能力都有极高的要求。数控回转工作台的作用有两个,一是进给分度,即在非切削时,工件在360°范围内,进行分度旋转或任意分度定位;二是实现工作台圆周方向的进给运动,即在进行切削时,与X、Y、Z三个坐标轴联动,进行复杂曲面的加工,细分度数一般为0.001°。
现有的数控回转工作台多为小型工作台,承载能力在1吨以下或数吨,能够较为精确的完成回转运行,鲜有承载能力在30吨以上的超大型回转工作台。然而,目前的机械加工领域的加工工件日益复杂,大尺寸、大质量的工件也较多,现有的小型工作台并不能完全满足加工需要。现有的回转工作台的承载设计普遍是采用轴承配合底座实现承载,即在台面的中心部位和外沿的底部设置轴承,配置强度较高的底座,台面通过轴承与底座连接;台面位于两组轴承之间的部分紧挨底座顶面,二者之间填充润滑油。台面的内侧和外侧依托轴承承载,而之间的部分依托底座提供部分承载。这样的承载设计,在承载大尺寸、大质量工件时,台面极易因受压产生形变,导致加工精度大幅下降。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的至少一种技术问题,提供一种回转工作台承载装置,通过特殊的承载结构设计,能够具备35吨以上的承载能力,而且运行精度极高,使用寿命也较长。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种回转工作台承载装置,包括底座,所述底座顶面的外沿开设有外轴承装配槽,顶面的中心处开设有中心槽,所述外轴承装配槽和中心槽之间设有承载面,所述承载面上开设有环形的气浮槽;所述工作台承载装置还包括控制气/液介质输送的集成油路块,所述气浮槽内设有气/液介质出口,通过管路与集成油路块连接;所述外轴承装配槽内设置有外轴承,所述中心槽内设置有内轴承。
在上述技术方案的基础上,本发明还可以做如下改进。
进一步,所述气浮槽的两侧固定设置有用于密封气浮槽的贴塑环。
优选的,所述贴塑环为聚四氟乙烯贴塑环。
进一步,所述气浮槽采用气液混合增压,所述气浮槽的气/液介质出口与集成油路块的连接管路内填充有气体和液体的混合介质。
进一步,所述内轴承采用双列圆柱滚子轴承。
优选的,所述内轴承采用基本额定动载荷425t的双列圆柱滚子轴承。
进一步,所述外轴承采用推力圆柱滚子轴承。
优选的,所述外轴承采用基本额定动载荷163t的推力圆柱滚子轴承。
进一步,所述内轴承上安装设置有盘轴。
进一步,所述气浮槽开设有多个。
本发明的有益效果是:本发明内侧采用中心和外沿双轴承承载,中部气浮承载的承载设计,具有极佳的承载能力,能够极限承载40吨以上的工件,且能保证台面在运行过程中形变量极小,运行稳定性极高,有效保证了加工精度;本发明采用气浮承载的方式,有效避免了台面运行时受压与底座接触而产生的磨损,同时能够有效避免运行的抖动和跳动,能够极大减小底座磨损或因抖动和跳动导致的传动部分的磨损,从而极大延长了使用寿命。
附图说明
图1是本发明一种实施方式的结构示意图;
图2是本发明一种实施方式的剖视结构示意图;
图3是本发明一种实施方式的结构示意爆炸图;
图4是本发明底座部分的结构示意图;
图5是本发明一种实施方式模拟40吨压力下的有限元仿真分析图;
图中:
1、底座,11、外轴承装配槽,12、中心槽,13、承载面,14、气浮槽,2、盘轴,3、内轴承,4、外轴承,5、贴塑环,6、气浮腔,7、集成油路块。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
如图1~图4所示,本发明一种实施方式设计的一种回转工作台承载装置,包括底座1,所述底座1顶面的外沿开设有外轴承装配槽11,顶面的中心处开设有中心槽12,所述外轴承装配槽11和中心槽12之间设有承载面13,所述外轴承装配槽11内设置有外轴承4,所述中心槽12内设置有内轴承3。此部分结构与现有的回转工作台承载部分的结构类似。
本实施方式的所述承载面13上开设有环形的气浮槽14。所述工作台承载装置还包括控制气/液介质输送的集成油路块7,所述气浮槽14内设有气/液介质出口,通过管路与集成油路块7连接。所述气/液介质出口优选采用均匀沿气浮槽14开设一圈的设计,以确保介质能够均匀进入槽内。
发明人通过对现有回转台的结构和受力进行长期研究,发生目前现有的回转台的结构设计存在较大问题,从而导致承载能力有限。回转台为了保证工作时摩擦力较小,台面和底座1之间采用轴承连接,相互之间并不直接接触,而是采用紧挨布置,二者之间以润滑油填充的结构设计,以避免运行时二者产生摩擦,影响运行精度。而现有的回转台一般会在台面中心部分和外沿部分安装轴承,以承载径向压力和端面压力,两组轴承之间的部分采用极小间隙的镂空设计,确保台面和底座1之间互不接触,而是通过润滑油接触。这样的结构设计本身较为稳固,对于较小质量的工件,完全能够满足高精度的承载要求,运行时,由于台面本身的刚度和承载力,质量较小的工件并不能导致台面受压形变,因此运行十分稳定。但是对于质量较大,且形状不规则,尺寸也较大的工件,则难以满足高精度的承载要求。这类工件的重心并不在台面的中心,而且质量较大,对于台面的压力也较大。在运行过程中,完全需要依靠轴承的抗剪切力性能、台面本身的强度,以及底座1依靠润滑油介质传导至台面的辅助承托力来提供全面的承载。但是经发明人研究后发现,这类工件的承载,台面的受力主要集中在两组轴承之间的部分,在重压之下,台面极易发生弯曲形变,在重压下,润滑油介质会因受压而压缩,使得台面会直接与底座1接触,导致润滑失效,从而产生摩擦,使得运行精度大幅降低。而长期承载这类工件,会导致底座1快速磨损、塌陷,台面因塌陷无法复位而发生永久性形变,使用寿命较短。而且由于承载能力的问题,台面在形变的情况下,轴承所承受的剪切力和扭力会急剧增加,从而导致轴承的加速磨损。
基于上述发现,发明人设计了本发明,在双侧采用轴承承载,中部采用气浮辅助支撑。这样的结构设计,既能够保证不增设支撑轴承,避免影响运行的稳定性和制造成本,又能有效对台面的中部支撑,有效避免重压导致的弯曲形变。上述结构设计的结合,完美的保证了台面对大质量工件的承载性能。而且增设中部气浮支撑后,采用加压介质对台面提供承托,其承托力正好用于抵消工件重压导致台面形变的压力,能够确保台面的形变量极小。设置气浮后,还能有效避免台面与底座1的接触,提供类似弹簧的缓冲效果和非接触的润滑效果,使得回转工作台的运行能够更为顺畅,不易发生抖动和跳动,还能对双侧的轴承提供支撑和保护,以大幅降低其磨损。
在上述实施方式中,本发明还有优选的改进方案。在改进方案中,所述气浮槽14的双侧固定设置有用于密封的贴塑环5。
优选的,所述贴塑环5为聚四氟乙烯贴塑环。
采用本优选方案,设置贴塑环5对气浮槽14密封,能够确保气浮槽14的密封性,使得气浮所使用的介质不会溢出,确保气浮的承载效果。而采用聚四氟乙烯贴塑环,效果更佳。此类材质的贴塑环不但密封性能优异,而且耐磨性极佳。上述材质还能为回转起到类似滑动轴承的作用,还能在高精度回转台回转过程增加一定的空载力矩,产生阻尼效果,可抑制由交变力引起的抖动问题,具有意想不到的技术效果。
在上述实施方式中,本发明还有优选的改进方案。在改进方案中,所述内轴承3采用双列圆柱滚子轴承。
优选的,所述内轴承3采用基本额定动载荷425t的双列圆柱滚子轴承。
采用推力滚子轴承支撑,具有良好的轴向承载能力及轴向精度,能够配合气浮,提供较佳的运行稳定性及运行精度。
在上述实施方式中,本发明还有优选的改进方案。在改进方案中,所述外轴承4采用推力圆柱滚子轴承。
优选的,所述外轴承4采用基本额定动载荷163t的推力圆柱滚子轴承。
采用双列圆柱滚子轴承支撑,可有效地减小径向间隙,并可承受较大的径向载荷,可以有效配合气浮,提供极佳的承载性能,进一步确保台面在承载时不易发生形变。
本发明还有第二种实施方式,本实施方式与第一种实施方式的结构基本类似,区别在于气浮部分的改进设计。
本实施方式中,所述气浮槽14采用气液混合增压,所述气浮槽14的气/液介质出口与集成油路块7的连接管路内填充有气体和液体的混合介质。
采用气液混合增压的方式,不但承载时反应灵敏,而且承载力能够大幅增加,依托液体介质驱动气体介质,耐压性更佳,而且溢出的液体介质还能对贴塑环5提供润滑,进一步增强其耐磨性和润滑性能。
本实施方式中,如设计较大尺寸的回转工作台,可以开设多个气浮槽14,以确保承载的效果。多个气浮槽14可以提供更大的承载能力。
在上述实施方式中,本发明还有优选的改进方案。在改进方案中,所述内轴承3上安装设置有盘轴2。
设置盘轴2,可以使得中心轴部分的压力能够得到更为均匀的分摊,而且能够有效提高转动的稳定性和运行精度。
实验例
对本发明第二种实施方式设计的回转工作台进行受力分析,以检测本发明的设计是否能够满足承载要求,确保大载荷时台面的形变量极小。
在台面上直径2293mm至直径3800mm范围内施加400000N(40t)作用力,对工作台强度进行有限元仿真分析,分析结果见图5。
由图5显示的分析结果可知,本发明回转台的台面1的最大变形量发生于台面1的最外沿,最大变形量为0.027mm,变形量极小,属于弹性变形,对焊接及转台使用影响可以忽略。可见,本发明的承载装置,承载性能极佳,在承载极大载荷时,也能均匀的分摊压力,确保台面的形变量极小。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,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 (10)

1.一种回转工作台承载装置,包括底座(1),其特征在于,所述底座(1)顶面的外沿开设有外轴承装配槽(11),顶面的中心处开设有中心槽(12),所述外轴承装配槽(11)和中心槽(12)之间设有承载面(13),所述承载面(13)上开设有环形的气浮槽(14);所述工作台承载装置还包括控制气/液介质输送的集成油路块(7),所述气浮槽(14)内设有气/液介质出口,通过管路与集成油路块(7)连接;所述外轴承装配槽(11)内设置有外轴承(4),所述中心槽(12)内设置有内轴承(3)。
2.根据权利要求1所述的一种回转工作台承载装置,其特征在于:所述气浮槽(14)的两侧固定设置有用于密封气浮槽(14)的贴塑环(5)。
3.根据权利要求2所述的一种回转工作台承载装置,其特征在于:所述贴塑环(5)为聚四氟乙烯贴塑环。
4.根据权利要求1所述的一种回转工作台承载装置,其特征在于:所述气浮槽(14)采用气液混合增压,所述气浮槽(14)的气/液介质出口与集成油路块(7)的连接管路内填充有气体和液体的混合介质。
5.根据权利要求1所述的一种回转工作台承载装置,其特征在于:所述内轴承(3)采用双列圆柱滚子轴承。
6.根据权利要求5所述的一种回转工作台承载装置,其特征在于:所述内轴承(3)采用基本额定动载荷425t的双列圆柱滚子轴承。
7.根据权利要求1所述的一种回转工作台承载装置,其特征在于:所述外轴承(4)采用推力圆柱滚子轴承。
8.根据权利要求7所述的一种回转工作台承载装置,其特征在于:所述外轴承(4)采用基本额定动载荷163t的推力圆柱滚子轴承。
9.根据权利要求1所述的一种回转工作台承载装置,其特征在于:所述内轴承(3)上安装设置有盘轴(2)。
10.根据权利要求1所述的一种回转工作台承载装置,其特征在于:所述气浮槽(14)开设有多个。
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