CN201295837Y - 高精度高刚度封闭式流体静压/动静压回转工作台 - Google Patents

Abstract

一种高精度高刚度封闭式流体静压/动静压回转工作台，涉及精密机械自动化装备领域。沿轴向安装的多个轴向和径向承载轴承通过多个回转环和轴承导轨固定，设平衡轴承平衡，多个轴承的运动副同步转动连接，固定副通过工作台底座连接；径向轴承副的滑动副与轴向轴承的轴承副成刚性一体同步运动，每个轴承的滑动副其相对静止的滑动面上有油腔。在回转工作台流体压力相同、体积等同的情况下，轴向、径向刚度和承载能力成倍提高，提高的倍数正比于轴承个数，设计方便，制造简单，成本低，精度高、无磨损。是高精度金属切削机床的关键部件，尤其是大型和特大型重型装备的关键技术功能部件，在航海、航天、大型飞机等领域的制造装备中优势更加明显。

Description

高精度高刚度封闭式流体静压/动静压回转工作台

技术领域

本实用新型涉及一种自动化机械设备的高精度高刚度重载回转工作台，具体涉及一种精密机床或其它自动化机械装备所需承载的旋转转台。

背景技术

与本申请相关的回转台技术，用于中小型精密金属切削机床及航海、航天、大型飞机、大型发电设备制造中所需的高精度、高刚度、重载大型技术装备，及其它利用旋转转台承载的机械自动化装备，尤其是高精度立式车床、立式磨床、柜台磨床、卧式镗铣床等精密母机以及直接应用特大型高刚度高精度重载回转工作台的技术装备。

在轻载高精度回转工作台中，一般是敞开式静压/动静压导轨结构或单个轴向和径向流体静压/动静压轴承，精度低、刚度低、承载能力差。严重制约了流体静压/动静压轴承回转工作台的应用。在很多要求重载、高精度、高刚度的技术装备领域，不得不采用大型或特大型滚动轴承作为回转工作台的支撑，但滚动轴承由于存在很大的机械摩擦力，发热易磨损，精度差、精度保持性也差、使用寿命短，而且价格昂贵；有部分中型装备在中等承载的情况下，使用了传统的静压/动静压导轨结构或单个轴向和径向流体静压/动静压轴承。

所谓敞开式，是指受静压/动静压流体作用的运动部件在另一相反方向上不再有静压/动静压流体作用于该运动部件本身，即在运动部件的惯性平衡力系中，不再有另一流体静压/动静压作用力存在。与对运动部件起支撑作用的流体静压/动静压作用力相平衡的力，是运动部件本身的惯性重力或其它作用力或二者之和。

而对于单个轴向和径向流体静压/动静压轴承或在轴向上单个封闭式静压/动静压结构轴承，由静压/动静压的原理可知，负载变化时，导致游隙变化，单侧压力腔的压力反馈作用的能力和响应速度是很有限的，从而决定了轴承的刚度有限；在负载过大时，甚至导致轴承副发生干摩擦而出现瞬间高温，导致轴承副熔化、烧坏抱死。所以与前述敞开式流体静压/动静压结构一样，刚度低；都不能进行强力切削和磨削，也就不能满足工业化生产所要求的高精度、高刚度、重载等要求，使得整个装备丧失了高效生产能力。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述回转工作台技术的不足，提供一种高精度高刚度封闭式流体静压/动静压回转工作台。精度高，刚度强，无磨损、承载能力可以成倍数增加；各个流体静压/动静压轴承设计在工作台内部，成完全封闭形式。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：高精度高刚度流体静压/动静压回转工作台包括底座、工作台和驱动连接轴，驱动连接轴轴向安装有多个轴向承载静压/动静压轴承和径向静压/动静压轴承，通过沿轴向设置的多个回转环和轴承导轨固定，多个轴向承载静压/动静压轴承共设或单设平衡静压/动静压轴承平衡设置，轴向呈叠加的多个轴承的运动副同步转动连接，固定副直接或间接地和工作台底座连接在一起；径向承载的流体静压/动静压轴承副中，做相对运动的滑动副都与轴向承载轴承座相对运动的轴承副成刚性连接成一体同步运动连接，相对静止的轴承副直接或间接地与工作台底座固定一体；每个轴承的滑动副其相对静止的滑动面上有带流体入口的油腔。

上述多个径向轴承呈轴向串联连接或径向并联叠加或混合叠加布置。

上述回转工作台面上固定有电磁吸盘。

与现有旋转工作台相比较，本发明的优点：在相同的流体压力和压力腔面积的情况下：设计的轴向或径向静压/动静压轴承的叠加个数，则是工作台承载能力的提高倍数。多个轴向承载静压/动静压轴承和径向承载静压/动静压轴承，有平衡静压/动静压轴承构成封闭力系结构；每一个流体轴承不管是在回转工作台的轴向还是径向，均有多个承载的流体轴承；每个径向流体轴承副本身构成封闭力系结构；在轴向各承载流体轴承也构成封闭力系结构。在回转工作台流体压力相同、体积基本等同的情况下，其轴向、径向刚度和承载能力成倍提高，提高的倍数正比于承载的轴承个数，设计方便，制造简单，成本低；同时具有高精度、无磨损。是高精度金属切削机床装备的关键功能部件，尤其是大型和特大型重型装备的关键技术功能部件，替代价格昂贵且使用寿命有限的滚动轴承回转工作台。另外，多个承载作用的流体静压/动静压轴承的结构设计，在相同的刚度及承载要求条件下，可以大大缩小零部件体积和重量，成本低可靠性高，是航海、航天、大型飞机等要求高精度、高刚度、重载的精密制造装备中的关键技术功能部件。

以下结合具体实施方式对本实用新型做更进一步的详细说明。

附图说明

图1是本实用新型回转工作台的轴剖面结构示意图。

图2是图1的俯视图。

附图标号说明：1-转台驱动部分；2-外底座；3-径向静压/动静压导轨；4-驱动连接轴；5-轴向承载静压/动静压轴承；6-回转环；7-轴向平衡静压/动静压轴承；8-径向静压/动静压导轨；9-轴向承载静压/动静压轴承；10-径向承载静压/动静压轴承；12-轴向平衡静压/动静压轴承；13-回转环；14-径向承载静压/动静压轴承；15-回转环；16-径向承载静压/动静压轴承；18-电缆支撑轴承；19-电磁吸盘或其他卡具体；20-工作台；21-密封环；22-螺钉；23-径向承载静压/动静压导轨；24-螺钉及锥销；25-螺钉及锥销；26-流体入口；27-锁紧螺钉；28-流体出口；29-转台安装可调锁紧副；30-电缆。

具体实施方式

参见图1所示，图1是本实用新型最优选实施方式，高精度高刚度封闭式流体静压/动静压回转工作台，包括：转台驱动部分1、外底座2、径向静压/动静压导轨3、8及23、驱动连接轴4、轴向承载静压/动静压轴承5和9、轴向平衡轴承7和12、回转环6和13及15、径向静压/动静压轴承10和14及16、电缆支撑轴承18、电磁吸盘或其它卡具体19、工作台20、密封环21、连接的螺钉及定位销22和24及25与27、静压/动静压流体入口26、流体出口28、工作台可调锁紧副29、电缆30。

回转工作台驱动部分1可以是电机直联，也可以通过涡轮蜗杆联接到驱动联接轴4上，联接的方式也可以通过螺钉或专门的联轴节。底座2通过可调锁紧副固定在该回转工作台的安装部件上。径向静压/动静压导轨3固定在底座2中心定位孔上，并通过螺钉锁紧。回转环6分别与底座2上的一个环形面和径向静压/动静压导轨8的下端面构成轴向静压/动静压轴承5和轴向平衡静压/动静压轴承7的两个滑动面；径向静压/动静压导轨8的内环面和上端面分别与回转环5的外圆柱面和回转环13的下端面构成径向承载静压/动静压轴承14和轴向静压/动静压轴承9的两个滑动面；径向静压/动静压导轨23的内圆柱面鱼与回转环13的一个外圆柱面构成径向承载静压/动静压轴承10的两个滑动面；滑动环13或滑动环15的内圆柱面又与径向静压/动静压导轨3的外圆柱面构成径向静压/动静压轴承的两个滑动面；径向静压/动静压导轨8及23依次通过螺钉和定位销安装定位在底座2上面；回转环6、13、15通过螺钉联接在一起；上述各个构成流体润滑、做相对滑动的滑动副中，相对静止的滑动面上均设计有相应的静压/动静压油腔，各油腔均有各自的流体入口，如流体入口27。

轴向静压/动静压轴承5与轴向静压/动静压轴承9成并联叠加方式；轴向平衡静压/动静压轴承7与轴向平衡静压/动静压轴承12亦设计成并联叠加方式；轴向静压/动静压轴承5、9与轴向平衡静压/动静压轴承7、12构成封闭式静压/动静压结构，这四种静压/动静压油腔的作用力与轴向负载共同构成封闭式平衡惯性力系。当工作台20上的轴向负载发生变化时，并联成一个整体的轴向承载静压/动静压轴承5和9的轴向游隙在同一时刻发生完全相同数值的变化；与此同时，并联成一个整体的轴向平衡静压/动静压轴承7和12的轴向游隙也在同一时刻发生完全相同数值反向变化。从而实现高刚度的目的；由于上述两个承载轴承成并联结构，从而成倍地提高了工作台20的整体轴向承载能力。在按照上述原理和结构设计，在相同的流体压力和压力腔面积的情况下：设计的轴向静压/动静压轴承的叠加个数，则是工作台轴向承载能力的提高倍数。

径向静压/动静压轴承10、14与径向静压/动静压轴承16成并联叠加方式；通过其本身对称的静压/动静压油腔设计，径向静压/动静压轴承10、14、16均是自平衡的环形圆柱形静压/动静压轴承。各自可以独立构成静压/动静压作用力的平衡力系。当工作台20上的径向负载发生变化时，并联成一个整体的径向承载静压/动静压轴承10、14和16的径向游隙在同一时刻发生完全相同数值的变化，两个轴承同时作用，从而实现高刚度的目的；由于上述两个承载轴承在径向也构成并联结构，从而可以成倍地提高了工作台20的整体径向承载能力。按照上述原理和结构设计，在相同的流体压力和压力腔面积的情况下，径向静压/动静压轴承的叠加个数，则是工作台径向承载能力的提高倍数。

回转环13与工作台20联接在一起；电磁吸盘19安装在工作台20上，工作台与驱动联接轴4联接在一起。这样，在电机带动驱动联接轴4运动时，电磁吸盘、工作台和回转环6、13、15成为一个整体做回转运动。

在构成轴向承载的流体静压/动静压轴承5和9中，每个轴向承载的流体静压/动静压轴承5和9的作相对运动的滑动面可以与滑动环15是一个整体结构；也可以是分体式结构装配、连接、固定而成，如图1。

呈叠加形式布置的两个或以上用于轴向承载的流体静压/动静压轴承副中的各个转动零件可以是一个整体结构或部分的整体和分体结构的装配连接而成。

轴向呈叠加布置设计的承载流体轴承的运动副是同步转动的；承载流体静压/动静压轴承的固定副可以直接或间接地和工作台底座2连接在一起。

轴向/径向承载流体轴承的润滑介质流体可以是压力油或气体或油气混合物或其他流体；压力腔可以是静压或动静压结构形式或二者的组合结构形式。

两个或以上用于径向承载的流体静压/动静压轴承，如10和14和16。径向静压/动静压轴承10、14呈轴向排列，也起到串连叠加的作用；与另一径向静压/动静压轴承16成径向并联叠加方式；通过轴承10、14、16其本身对称的静压/动静压油腔设计，使得每个径向轴承成自平衡的环状圆柱形静压/动静压轴承。

轴向布置的径向承载流体静压/动静压轴承可以连续布置，如图1的10和14，也可以断续布置；

用于径向承载的流体静压/动静压轴承呈轴向并联叠加布置，如图1的10和14。

用于径向承载的流体静压/动静压轴承呈径向并联叠加布置，如图1的14和16或10与16。

用于径向承载的流体静压/动静压轴承可以多个呈轴向和径向混合并联叠加布置，如图1的10和16、14和16。

所有做相对运动的滑动副零部件，可以是一个整体结构或部分整体结构或由分体式结构组装连接而成。如图1的滑动环13、15是分体结构；构成轴承副的导轨8、23也是分体结构。

在所有径向承载的流体静压/动静压轴承副中，所有做相对运动的滑动副零部件不管是一个整体零件还是由分体零件组装而成，都与轴向承载轴承座相对运动的轴承副零件成刚性连接成一体，同步运动；而各个承载轴承的相对静止的轴承副直接或间接地与工作台底座2连接在一起。

本实用新型的回转台方案，其回转环与底座的连接方式不受本实用新型公开所限制，基于以上结构特点，多个轴向跟径向轴承的叠加连接方式理应在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1、一种高精度高刚度流体静压/动静压回转工作台，包括底座、工作台和驱动连接轴，其特征在于：驱动连接轴轴向安装有多个轴向承载静压/动静压轴承和径向静压/动静压轴承，通过沿轴向设置的多个回转环和轴承导轨固定，多个轴向承载静压/动静压轴承共设或单设平衡静压/动静压轴承平衡设置，轴向呈叠加的多个轴承的运动副同步转动连接，固定副直接或间接地和工作台底座连接在一起；径向承载的流体静压/动静压轴承副中，做相对运动的滑动副都与轴向承载轴承座相对运动的轴承副成刚性连接成一体同步运动连接，相对静止的轴承副直接或间接地与工作台底座固定一体；每个轴承的滑动副其相对静止的滑动面上有带流体入口的油腔。

2、根据权利要求1所述的回转工作台，其特征在于：所述多个径向轴承呈轴向串联连接或径向并联叠加或混合叠加布置。

3、根据权利要求1所述的回转工作台，其特征在于：所述回转工作台面上固定有电磁吸盘。

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