CN203557120U - 一种数控回转工作台 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种数控回转工作台，特点是包括沿主导轨的周向对称分布的偶数组静压辅助支撑组件，每组静压辅助支撑组件由支架、油垫和刮油板组成，支架包括固定在滑座上的底座和固定在底座上的油垫座，油垫座的上表面设置有油槽，油槽的两端分别安装有一个刮油板，油垫设置在油槽的上方，油垫的厚度大于油槽的深度，油垫的上部设置有多个环形油沟，工作台板的下表面设置有宽度大于油垫的宽度、与主导轨同心设置且与油垫的上表面相贴合的环形静压辅助动导轨，环形静压辅助动导轨与每个环形油沟之间形成容纳液压油的辅助油腔，液压油由外部的液压站提供；优点是提供辅助支撑，增大支撑面，减小偏载倾角，实现抗倾覆和抗挠性变形的目的。

Description

一种数控回转工作台
技术领域
本实用新型涉及一种机械加工领域的工作台，尤其是一种数控回转工作台。
背景技术
随着我国军工、汽车、船舶制造、航空航天及能源环保等行业的迅速发展，传统的数控回转工作台已经不能完全满足市场的需求。传统的大台面、高承载的数控回转工作台的价格较高，而市场需要的往往是大台面，小承载并且低价格的数控回转工作台。数控回转工作台一般包括工作台板和滑座，工作台板和滑座之间设置有主导轨，工作台板和主导轨之间设置有主动轮和从动轮，在主导轨的支撑下，工作台板在主动轮和从动轮的带动下转动。
现有的数控回转工作台一般采用静压导轨作为主导轨来支撑，如果单纯通过加大工作台板的面积来满足大台面这一需求，主导轨外的部分工作台板会因悬臂而产生挠性变形，且在主导轨半径一定的情况下，当工件偏离回转中心偏心放置时，会产生倾覆力矩，而主导轨的静压油膜间隙在倾覆力矩的作用下将发生变动，进而使得数控回转工作台出现偏载及倾斜的现象。上述现象中提到的数控回转工作台的工作台板的挠性变形或者工作台板的偏载都会影响数控回转工作台的使用性能，进而影响工件的加工精度。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种设置有静压辅助支撑组件的数控回转工作台，该静压辅助支撑组件能够增大数控回转工作台的支撑半径，同时能够实现抗偏载和抗挠性变形的目的。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种数控回转工作台，包括工作台板、主导轨和滑座，所述的滑座上设置有主动轮和从动轮，所述的工作台板设置在所述的主导轨的上方，所述的从动轮设置在所述的工作台板和所述的主导轨之间，所述的工作台板、所述的主导轨和所述的从动轮同轴设置，该数控回转工作台还包括沿所述的主导轨的周向对称分布的偶数组静压辅助支撑组件，每组所述的静压辅助支撑组件由支架、油垫和刮油板组成，所述的支架包括底座和固定在所述的底座上的油垫座，所述的底座固定在所述的滑座上，所述的油垫座的上表面设置有油槽，所述的油槽的两端分别安装有一个所述的刮油板，所述的油垫设置在所述的油槽的上方，所述的油垫的厚度大于所述的油槽的深度，所述的油垫的上部设置有多个环形油沟，所述的工作台板的下表面设置有环形静压辅助动导轨，所述的环形静压辅助动导轨的宽度大于所述的油垫的宽度，所述的环形静压辅助动导轨与所述的主导轨同心设置，所述的环形静压辅助动导轨与所述的油垫的上表面相贴合，所述的环形静压辅助动导轨与每个所述的环形油沟之间形成容纳液压油的辅助油腔，所述的液压油由外部的液压站提供。
每组所述的静压辅助支撑组件还包括接油盘，所述的接油盘的两端分别与油垫座的端面相连，所述的接油盘的端面与所述的油垫座的端面之间设置有密封胶垫，所述的刮油板将所述的环形静压辅助动导轨的表面上的液压油刮入所述的接油盘内。在数控回转工作台运行过程中，随着工作台板的转动，接油盘用于承接刮油板带来的多余的液压油，以防止液压油滴落；密封胶垫的设置，有利于增加密封性，以防止液压油外漏。
每个所述的环形油沟内设置有注油孔，所述的注油孔与所述的液压站相连通，来自所述的液压站的液压油经所述的注油孔注入所述的环形油沟内。液压油注满环形油沟后，在油垫与环形辅助动导轨之间形成油膜，通过油膜的油压实现对工作台板的辅助支撑。
所述的接油盘内设置有第一回油孔，所述的第一回油孔与所述的液压站相连通，所述的接油盘内的液压油通过所述的第一回油孔回流到所述的液压站内。
所述的油槽内设置有第二回油孔，所述的第二回油孔与所述的液压站相连通，所述的环形油沟内的多余的液压油流入油槽后通过所述的第二回油孔回流到所述的液压站内。
所述的液压站为恒流供油系统或者恒压供油系统。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于基于静压导轨的原理，各个静压辅助支撑组件与工作台板的下表面设置的环形静压辅助动导轨相对应，来自液压站的液压油注满环形油沟后溢出，并在油垫的表面与环形静压辅助动导轨之间形成油膜，通过油膜的油压来支撑工作台板，因此转动过程中磨擦阻力较小，使得工作台板保持平稳工作；偶数组静压辅助支撑组件对称设置在工作台板的下方，为工作台板提供了辅助支撑力，在扩大数控回转工作台的支撑范围的同时，不仅能够减小偏载带来的倾角，提高抗倾覆能力，而且有利于减弱工作台板的挠性变形，改善数控回转工作台的使用性能，从而提高工件的加工精度。
附图说明
图1为移除工作台后的实施例的俯视图；
图2为图1中A处的放大图；
图3为安装工作台后的图1的B-B截面的结构示意图；
图4为图3中C处的放大图；
图5为支架的结构示意图；
图6为图5中D-D截面的剖视图；
图7为图5的正视图；
图8为图5的侧视图；
图9为油垫的俯视图；
图10为图9中E-E截面的剖视图；
图11为实施例中液压站的原理图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
实施例：如图1～10所示，一种数控回转工作台，包括工作台板1、主导轨2和滑座3，滑座3上设置有主动轮21和从动轮22，工作台板1设置在主导轨2的上方，从动轮22设置在工作台板1和主导轨2之间，工作台板1、主导轨2和从动轮22同轴设置。该数控回转工作台还包括沿主导轨2的周向对称分布的四组静压辅助支撑组件4，每组静压辅助支撑组件由支架41、油垫42和刮油板43组成。支架41包括底座411和固定在底座411上的油垫座412，底座411固定在滑座3上，油垫座412的上表面设置有油槽413，油槽413的两端分别安装有一个刮油板43。油垫42设置在油槽413的上方，油垫42的厚度大于油槽413的深度，在本实施例中，油垫42为扇形状，且油垫42的上部设置有一个环形油沟421。工作台板1的下表面设置有环形静压辅助动导轨5，环形静压辅助动导轨5的宽度大于油垫42的宽度。环形静压辅助动导轨5与主导轨2同心设置，环形静压辅助动导轨5与油垫42的上表面相贴合。环形静压辅助动导轨5与八个环形油沟421之间形成容纳液压油的辅助油腔F1～F8，液压油由外部的液压站提供，环形静压辅助动导轨5随着工作台板1的转动而转动。每组静压辅助支撑组件4还包括接油盘6，接油盘6的两端分别与油垫座412的端面相连，接油盘6的端面与油垫座412的端面之间设置有密封胶垫（图中未示出），刮油板43将环形静压辅助动导轨5的表面上的液压油刮入接油盘6内。接油盘6内设置有第一回油孔61，第一回油孔61与液压站相连通，接油盘6内的液压油通过第一回油孔61回流到液压站内。每个环形油沟421内设置有注油孔422，注油孔422与液压站相连通，来自液压站的液压油经注油孔422注入环形油沟421内，当液压油溢出环形油沟421后，在油垫42与环形静压辅助动导轨5之间形成一层薄薄的油膜支撑环形静压辅助动导轨5。油槽413内设置有第二回油孔414，第二回油孔414与液压站相连通，环形油沟421内的多余的液压油流入油槽413后通过第二回油孔414回流到液压站内。
在本实施例中，液压站采用多头泵恒流供油系统，其原理如图11所示，该系统包括多头泵7、压力检测开关8、减压阀9、过滤器10、溢流阀11和齿轮泵12，多头泵7分别与八个环形油沟421中的注油孔422相连通，近而将液压站内的液压油注入辅助油腔F1～F8内。在实际应用中，液压站也可以采用恒压供油系统。
在本实施例中，主导轨2采用闭式静压导轨，如图1所示，包括固定导轨（图中未示出）和移动导轨（图中未示出），从动轮22设置在固定导轨和移动导轨之间。固定导轨上设置有主油垫24（在图1中，为了更清晰地表明主导轨2的结构，此处主油垫24标为可见），移动导轨包括压板23。主油垫24与从动轮22之间构成主导轨面，从而形成主油腔B1～B8；压板23和从动轮22之间构成副导轨面，从而形成副油腔B9～B16。
将承载力为40吨的4m×4m的上述实施例中的数控回转工作台用于工件加工，偏载状态下，计算保留静压辅助支撑组件和移除静压辅助支撑组件两种情况下，该数控回转工作台的倾斜角。已知主导轨面的有效承载面积A1=513.44cm2，主导轨面的中径Ra=84cm，对应油垫的数量n1=8块；压板23的有效承载面积A2=112.17cm2，副导轨面的中径Rb=89.35cm，对应油垫的数量n2=8块；静压辅助支撑组件4中的油垫42与环形静压辅助动导轨5之间构成辅助导轨面，则辅助导轨面的有效承载面积A2=351.94cm2，辅助导轨面的中径Rc=179.5cm，对应油垫42的数量n3=8块。
（1）移除该数控回转工作台的静压辅助支撑组件，即无静压辅助支撑的情况下，计算过程与结果如下：
▲数控回转工作台上的载荷G为30吨，无偏载状态（此处省略静压腔的计算）：
项目 油腔压力（bar） 油膜厚度（mm）
主导轨面 P1=13.2bar h1=0.035mm
副导轨面 P2=10.54bar h2=0.03mm
▲数控回转工作台上的载荷G为30吨，偏载状态，且偏心距离Le=120cm（此处忽略挠性变形）：
倾斜力偶矩M=G*Le=3600000kg·cm；
主导轨面抗倾覆力矩M1=1.5*n1*P1*A1*Ra*εM=6831627.26εM，εM为最大位移率；
压板抗倾覆力矩M2=1.5*n2*P2*A2*Rb*(h1/h2)*(Rb/Ra)*εM=1573095.88εM；
力矩平衡M=M1+M2=8404723.15εM；
最大位移率εM=⊿h/h1=M/8404723.15=0.43，即为主导轨面的中径Ra处；
工作台板倾角φ=arctan(εm*h1/Ra)=0.001015度=0.0609分；
最大偏移距离e=4000*tg(φ)=0.071mm。
（2）、保留该数控回转工作台的静压辅助支撑组件，即有静压辅助支撑的情况下，计算过程与结果如下：
●数控回转工作台上的载荷G为30吨，无偏载状态（此处省略静压腔的计算）：
项目 油腔压力（bar） 油膜厚度（mm）
主导轨面 P1=11.69bar h1=0.036mm
副导轨面 P2=12.07bar h2=0.029mm
辅助导轨面 P3=4.05bar h3=h1+0.01=0.046mm
此处，设定静压辅助支撑组件4中油垫42与环形静压辅助动导轨5之间形成的油膜厚度h3=h1+0.01（此值作为调整辅助支撑的基准），压力值P3为参考值。
●数控回转工作台上的载荷G为30吨，偏载状态下，偏心距离Le=120cm（此处忽略挠性变形）：
倾斜力偶矩M=G*Le=3600000kg·cm；
主导轨面抗倾覆力矩M1=1.5*n1*P1*A1*Ra*εM=6050130.51εM；
压板抗倾覆力矩M2=1.5*n2*P2*A2*Rb*(h1/h2)*(Rb/Ra)*εM=1916812.21εM；
静压辅助支撑组件抗倾覆力矩M3=1.5*n3*P3*A3*Rc*(h1/h3)*(Rc/Ra)*εM，得出静压辅助支撑组件抗倾覆力矩值M3为5134512.17εM；
力矩平衡M=M1+M2+M3=13101454.89εM；
最大位移率εM=⊿h/h1=M/13101454.89=0.31；
工作台板倾角φ=arctan(εm*h1/Ra)=0.00067度=0.041分；
最大偏移距离e=4000*tg(φ)=0.047mm。
以上计算可以看出，在偏载状态下，当移除该数控回转工作台的静压辅助支撑组件时，工作台板倾角φ为0.0609分，最大偏移距离e为0.071mm；当保留该数控回转工作台的静压辅助支撑组件时，工作台板倾角φ为0.041分，最大偏移距离e为0.047mm。由此可以看出，与没有静压辅助支撑组件相比，在本实用新型的数控回转工作台中增加的静压辅助支撑组件可以减小偏载带来的倾角。
另外，还将承载力为40吨的4m×4m的上述实施例中的数控回转工作台用于工件加工，利用有限元分析软件对均载、偏载情况下的工作台板进行有限元分析试验，进而验证静压辅助支撑组件对减小工作台板挠性变形的作用。
Ⅰ、在该数控回转工作台的工作台板上对称加载40吨的工件，其有限元分析结果如下：移除静压辅助支撑组件时，工作台板最大变形12丝，工件安装点位置变形9丝；保留静压辅助支撑组件时，工作台板最大变形10丝，工件安装点位置变形7丝。
Ⅱ、在该数控回转工作台的工作台板上不对称加载40吨的工件，偏心距为1000mm，其有限元分析结果如下：移除静压辅助支撑组件时，工作台板最大变形15丝，工件安装点位置变形10丝；保留静压辅助支撑组件时，工作台板最大变形7丝，工件安装点位置变形4丝。
以上分析可以看出，增加静压辅助支撑组件可以减小工作台板的挠性变形，尤其当数控回转工作台上的工件不对称加载时，这一效果更为明显。
在实际设计中，可以通过计算静压辅助支撑组件中油垫的面积来设定静压辅助支撑组件的承载面积、油膜厚度以及油腔的压力，使得静压辅助支撑组件的支撑力既不影响主导轨的支撑状态，又可以有效增大支撑半径，同时实现抗偏载和抗挠性变形的目的。

Claims (6)

1.一种数控回转工作台，包括工作台板、主导轨和滑座，所述的滑座上设置有主动轮和从动轮，所述的工作台板设置在所述的主导轨的上方，所述的从动轮设置在所述的工作台板和所述的主导轨之间，所述的工作台板、所述的主导轨和所述的从动轮同轴设置，其特征在于还包括沿所述的主导轨的周向对称分布的偶数组静压辅助支撑组件，每组所述的静压辅助支撑组件由支架、油垫和刮油板组成，所述的支架包括底座和固定在所述的底座上的油垫座，所述的底座固定在所述的滑座上，所述的油垫座的上表面设置有油槽，所述的油槽的两端分别安装有一个所述的刮油板，所述的油垫设置在所述的油槽的上方，所述的油垫的厚度大于所述的油槽的深度，所述的油垫的上部设置有多个环形油沟，所述的工作台板的下表面设置有环形静压辅助动导轨，所述的环形静压辅助动导轨的宽度大于所述的油垫的宽度，所述的环形静压辅助动导轨与所述的主导轨同心设置，所述的环形静压辅助动导轨与所述的油垫的上表面相贴合，所述的环形静压辅助动导轨与每个所述的环形油沟之间形成容纳液压油的辅助油腔，所述的液压油由外部的液压站提供。
2.根据权利要求1所述的一种数控回转工作台，其特征在于每组所述的静压辅助支撑组件还包括接油盘，所述的接油盘的两端分别与油垫座的端面相连，所述的接油盘的端面与所述的油垫座的端面之间设置有密封胶垫，所述的刮油板将所述的环形静压辅助动导轨的表面上的液压油刮入所述的接油盘内。
3.根据权利要求2所述的一种数控回转工作台，其特征在于每个所述的环形油沟内设置有注油孔，所述的注油孔与所述的液压站相连通，来自所述的液压站的液压油经所述的注油孔注入所述的环形油沟内。
4.根据权利要求3所述的一种数控回转工作台，其特征在于所述的接油盘内设置有第一回油孔，所述的第一回油孔与所述的液压站相连通，所述的接油盘内的液压油通过所述的第一回油孔回流到所述的液压站内。
5.根据权利要求4所述的一种数控回转工作台，其特征在于所述的油槽内设置有第二回油孔，所述的第二回油孔与所述的液压站相连通，所述的环形油沟内的多余的液压油流入油槽后通过所述的第二回油孔回流到所述的液压站内。
6.根据权利要求5所述的一种数控回转工作台，其特征在于所述的液压站为恒流供油系统或者恒压供油系统。
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