CN201913474U - 用于重型设备的回转装置 - Google Patents

Abstract

用于重型设备的回转装置，包括有顺序设置的基座单元、轴承单元和回转单元。基座单元的基座紧固连接有一带有轴向外柱面和径向轴肩端面的轴台；轴承单元中有一推力向心组合圆锥滚子轴承，其平面环型座圈紧固设置在轴台的径向轴肩端面上，其内圈紧配合于轴台的轴向外柱面处，位于平面环型座圈和内圈之间并同时分别与呈相交轴线设置的推力滚子组和向心滚子组配合的动圈，与回转单元中可经传动机构由驱动机构带动的回转体紧固连接，回转工作台紧固连接在回转体轴向旋转端面上。该装置完全取消了传统工作台的轴系，简化了结构，并取消了传统工作台中的各种间隙，能实现转台的高承载能力及高刚性，提高了其许用转速及精度。

Description

用于重型设备的回转装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于重型设备的回转装置，是一种可应用于重型立式车床、铣床、磨床等多种需要高承载能力、高精度和高刚度的专用装备。

背景技术

回转工作台是重型机床(如大型立式车床、铣床、磨床、或者其它需要高承载能力、高精度的专用机床)以及重型设备的非常重要的基础核心部件。它不但要将工件快速、准确、稳定地定位和夹紧(通过工装和夹具)，同时，还要实现主切削运动，或者其它运动，例如间隙传动、刹紧等运动。各种重型设备的发展，机械构件不只是尺寸大、重量大，而且还有更高尺寸精度、高的形位公差和加工效率等要求。重型机床尤其是工作台应具有足够的刚性和抗振性。

为满足以上各项要求，传统方式都是通过选用合适的支承布局、恰当的传动机构和尽可能高的刚性机械构件设计机床回转工作台的。现有的机床工作台，通常是在刚性较好的机座上布置有上、下两组轴承，工作台连同回转主轴被置于上、下两组轴承之间，并设有消除轴承游隙或者调整预负荷的机构。主轴轴系上用的轴承，可以是滚动轴承、滑动(动压)轴承抑或是流体静动压轴承，或者是其组合结构。但现有机床工作台的轴系无论采用何种形式的结构，其一个共同的结构特点是：都存在有轴承的内部间隙和配合间隙，如下轴承的内部游隙、滑动(动压)和流体静动压轴承的间隙等，属于轴承内部间隙；轴承外套圈和座孔的间隙等则属于配合间隙。这些间隙中有些是合理和必须的，例如滑动轴承和流体静动压轴承中，没有间隙就不能工作。而有些则是被迫和不得不留有的间隙，例如上轴承选用圆锥滚子轴承组合时，下轴承往往选用向心类球或滚子轴承，为方便装拆，此时不但上轴承外套圈与机座孔选择间隙配合，下轴承内部的游隙也无法消除，尤其是下轴承外套圈与座孔间，还要求选择间隙更大的配合。

上述的必须或是被迫和不得不留有的间隙，是现有传统的机床工作台中无法克服的一个重大缺陷，是对机床工作台之轴系刚性的无法挽回的损失，从而限制了工作台的承载能力。

中国专利公开号CN101328933A提出了一种全新的可实现高精度的推力向心组合圆锥滚子轴承，其不但在轴承内部的滚子及对应的滚道之间无径向和轴向游隙，轴承内外套圈与其配合的轴肩和座孔之间，也无间隙，均可在预定的紧配合状态下工作，为开发完全无间隙轴系的回转工作台提供了技术基础和平台，使之成为可能。

实用新型内容

针对上述情况，本实用新型将提供一种以推力向心组合圆锥滚子轴承为结构基础、具有高承载能力、高精度、高刚度和完全无间隙轴系的用于重型设备的回转装置。

本实用新型用于重型设备的回转装置，其基本结构包括有顺序设置的基座单元、轴承单元和回转单元几部分。在基座单元中的基座上，紧固连接有一个带有轴向外柱面和径向轴肩端面的轴台结构。轴承单元中，有一个推力向心组合圆锥滚子轴承，具体结构形式可参见上述中国专利公开号CN101328933A的内容。其中该推力向心组合圆锥滚子轴承中的平面环型座圈结构，紧固设置在轴台结构的径向轴肩端面上；推力向心组合圆锥滚子轴承中的内圈结构，紧配合于轴台结构的轴向外柱面处；位于平面环型座圈结构和内圈结构之间并同时分别与呈相交轴线设置的推力滚子组和向心滚子组配合的动圈结构，与回转单元中经传动机构可由驱动机构带动旋转的回转体经连接结构紧固连接。回转单元中的回转工作台，则紧固连接在回转体的轴向旋转端面上。

进一步，在上述结构中所说的推力向心组合圆锥滚子轴承中内圈结构的轴向端面处，可以、并且最好还配合有一个可调整其轴向位置的预负荷调整结构，并在其回转工作台承载方向的端面上并设置有一个可被紧固于轴台结构对应端面上的轴承压紧板。所说的该预负荷调整结构，可以采用能通过增减叠加数量或修磨厚度等方式改变其轴向厚度的垫圈构件等不同和适当的形式。在一个可供参考的实例中采用的是可改变其轴向厚度的垫圈构件，通过调整或修磨垫圈的厚度，使压紧后(可通过螺钉拧紧等方式)的该轴承压紧板的端面能迫使推力向心组合圆锥滚子轴承中的该内圈结构轴向移动，实现对该轴承内部负游隙的调整，使所有轴承套圈与其配合的机件间均是无间隙的，滚子组与滚道之间是加有预载荷的因而也是无间隙的，达到使该回转装置的无间隙高精度目的和要求。

在上述结构中，所说的推力向心组合圆锥滚子轴承中的该动圈结构与回转单元间间的连接结构，可以选择常用的螺钉结构、孔-销结构或经紧固件固定的压板结构等不同形式。在一个可供参考的实例中，采用的是经螺钉等紧固件固定的压板结构进行的连接。

本实用新型上述装置中所说的驱动机构，通常可为相应功率的电动机。所说用于带动回转单元旋转的传动机构，则可以采用不同的结构形式和/或不同的设置方式。例如，驱动电机经齿轮机构、皮带机构、蜗轮-蜗杆机构等不同的传动机构带动上述推力向心组合圆锥滚子轴承中的动圈结构或回转体，甚至可直接驱动回转工作台等方式实现旋转。其中，较好方式是采用由传动机构带动回转体旋转的驱动方式。其中的传动机构，例如可以采用为至少包括有其传动末级设置在该回转单元上的直齿型或斜齿型端面传动齿轮，或是至少包括有传动末级设置在该回转单元上的直齿型或斜齿型圆柱传动齿轮，还可以采用为至少包括有其传动末级为与该回转单元相配合的由蜗杆-蜗轮组成的传动机构等不同形式。

本实用新型上述结构形式的回转装置可应用于大型立式车床、铣床、磨床，或者其它需要高承载能力、高精度的专用机床。在本实用新型上述结构的基础上，根据如立车、立磨、立铣的不同尺寸规格，不同载荷、精度、转速等要求，选用不同尺寸规格的组合轴承，可设计出不同尺寸规格，不同载荷能力，转速及精度的转台供各类、各型主机选用。例如在应用于重型龙门式立式机床时，本实用新型上述结构中的基座单元，还可以进一步发展成为床身，可将龙门立柱直接装于其上。

由于本实用新型上述装置中的回转支承只使用了一套能实现高精度的向心推力组合圆锥滚子轴承，取代了目前传统回转工作台中由2～3套滚动轴承(或滑动轴承、静动压轴承)和主轴组成的“轴系”的主轴旋转带动工作台的方式，将其主轴改变为本实用新型结构中静止不动且能实现高精度和高刚性的轴台结构，并由该向心推力组合圆锥滚子轴承中的动圈结构带动工作台转动，从而彻底消除了目前传统机床工作台轴系中存在的间隙和刚性损失，大幅度简化了现有工作台的结构，也降低了回转工作台的高(厚)度，能极大地提高其承载能力。此外，为承载工件重量，目前一些传统的回转工作台中选用了推力圆柱滚子轴承，但由于滚子长度方向处于不同滚动半径位置，转动时滚子存在打滑现象，因而其许用转速较低。本实用新型上述的回转工作装置中采用的该组合圆锥滚子，则可以消除打滑现象，因而能显著提高其回转工作台的许用转速。

以现有传统立式车床工作台为例，本实用新型上述结构的回转装置与其进行的承载能力及精度的对比试验结果，如表1所示。

表1本专利用于立车工作台的实例与传统立车工作台的对比

表1的结果中，＊所示的本实用新型装置的承载能力，是按组合轴承额定动载荷乘以0.3系数得到；＊＊所示的数据为试车铸铁工作台面的测量结果，其端面和径向跳动均小于0.003mm；试车精车淬硬钢，工件为40CrMoVNb HRc55～60的变浆轴承套圈，工作台转数12.5rpm，车削速度78.5m/min，第一刀切深1mm(车圆)，第二刀切深0.15mm，走刀速度1.8mm/min，可达到径向跳动0.002mm(淬火软带区0.005～0.01mm)。

以下结合附图所示实施例的具体实施方式，对本实用新型的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本实用新型上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本实用新型的范围内。

附图说明

图1是本实用新型用于重型设备的回转装置的一种结构的示意图。

图2是本实用新型用于重型设备的回转装置的另一种结构的示意图。

图3是本实用新型用于重型设备的回转装置的又一种结构的示意图。

具体实施方式

图1是本实用新型用于重型设备的回转装置的一种形式，结构中包括有顺序设置的基座单元、轴承单元和回转单元几部分结构。在基座单元中的基座9上，紧固连接有一个带有轴向外柱面和径向轴肩端面的高精度、高刚性的轴台结构7；轴承单元中有一个具有如中国专利公开号CN101328933A所述结构形式的高精度推力向心组合圆锥滚子轴承，其中的平面环型座圈结构10紧固设置在轴台结构7的径向轴肩端面上；推力向心组合圆锥滚子轴承中的内圈结构5紧配合于轴台结构7的轴向外柱面处；位于平面环型座圈结构10和内圈结构5之间、并同时分别与呈相交轴线设置的推力滚子组11和向心滚子组4配合的动圈结构3，与回转单元中的可经传动机构13由驱动机构带动旋转的回转体2经螺钉等紧固件固定的压板等连接结构12紧固连接。在该推力向心组合圆锥滚子轴承中内圈结构5的轴向端面处，还配合有一个可调节轴向厚度的垫圈形式的预负荷调整结构6，其回转工作台承载方向的端面设置有一个由螺钉紧固于轴台结构7相应端面上的轴承压紧板8。回转单元中的回转工作台1紧固连接在回转体2的轴向旋转端面上。所说的驱动机构为常规的电动机(图中未示出)；所说的传动机构13未全部示出，其中只示出了其传动末级可以采用为设置在该回转单元2上的直齿型或斜齿型端面传动齿轮。

图2是本实用新型用于重型设备的回转装置的另一种形式，其基本结构与图1一致，不同处在于所说的用于带动回转单元2旋转的传动机构13可以采用为其传动末级是设置在回转单元2上的直齿型或斜齿型圆柱传动齿轮。

图3是本实用新型用于重型设备的回转装置的又一种形式，其基本结构也与图1一致，不同处在于所说的用于带动回转单元2旋转的传动机构13中，至少可包括有传动末级为与回转单元2相配合的由蜗杆131和蜗轮132组成的传动机构。

Claims (7)

1.用于重型设备的回转装置，其特征是包括有顺序设置的基座单元、轴承单元和回转单元，基座单元中的基座(9)上紧固连接有一个带有轴向外柱面和径向轴肩端面的轴台结构(7)；轴承单元中有一个推力向心组合圆锥滚子轴承，其平面环型座圈结构(10)紧固设置在轴台结构(7)的径向轴肩端面上，推力向心组合圆锥滚子轴承的内圈结构(5)紧配合于轴台结构(7)的轴向外柱面处，位于平面环型座圈结构(10)和内圈结构(5)之间并同时分别与呈相交轴线设置的推力滚子组(11)和向心滚子组(4)配合的动圈结构(3)，与回转单元中经传动机构(13)可由驱动机构带动旋转的回转体(2)经连接结构(12)紧固连接，回转单元中的回转工作台(1)紧固连接在回转体(2)的轴向旋转端面上。

2.如权利要求1所述的用于重型设备的回转装置，其特征是所说的推力向心组合圆锥滚子轴承中内圈结构(5)的轴向端面处配合有一个可调整轴向位置的预负荷调整结构(6)，其回转工作台承载方向的端面设置有一个可被紧固于轴台结构(7)对应端面上的轴承压紧板(8)。

3.如权利要求2所述的用于重型设备的回转装置，其特征是所说的配合在推力向心组合圆锥滚子轴承中内圈结构(5)的轴向端面处的预负荷调整结构(6)为可改变其轴向厚度的垫圈构件。

4.如权利要求1至3之一所述的用于重型设备的回转装置，其特征是所说的推力向心组合圆锥滚子轴承中的动圈结构(3)与回转单元(2)间的连接结构(12)为经紧固件固定的压板结构。

5.如权利要求1至3之一所述的用于重型设备的回转装置，其特征是所说的用于带动回转单元(2)旋转的传动机构(13)中至少包括传动末级设置在回转单元(2)上的直齿型或斜齿型端面传动齿轮。

6.如权利要求1至3之一所述的用于重型设备的回转装置，其特征是所说的用于带动回转单元(2)旋转的传动机构(13)中至少包括传动末级设置在回转单元(2)上的直齿型或斜齿型圆柱传动齿轮。

7.如权利要求1至3之一所述的用于重型设备的回转装置，其特征是所说的用于带动回转单元(2)旋转的传动机构(13)中至少包括有传动末级为与回转单元(2)相配合的由蜗杆(131)和蜗轮(132)组成的传动机构。

Images