CN206425813U - 一种回转式液体静压导轨 - Google Patents
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Abstract
本实用新型一种回转式液体静压导轨的结构，包括固定件，固定件上设置有回转部件，固定件和回转部件同轴设置，固定件和回转部件中心开有安装通孔，固定件上表面从中心向边缘依次开有内层油腔和外层油腔，固定件上表面还开有第一环形油槽和第二环形油槽，固定件沿轴向开有若干油道。本实用新型的有益效果是，回转式液体静压导轨双层油腔式油垫的设计，能有效降低现有单层油腔油垫静压导轨因集中载荷或偏心载荷所引起的油腔封油边厚度变化的不均匀性，也降低了因回转台的高速回转时因离心力导致的油腔油液甩出而产生的导轨面间的干摩擦的问题，在一定程度上提高了回转式液体静压导轨的承载能力和刚度，从根本上提高了所用设备的使用精度。
Description
技术领域
本实用新型属于机床导轨技术领域，涉及一种回转式液体静压导轨。
背景技术
回转式液体静压导轨具有承载力强、刚性高和摩擦低的优点，广泛应用于重载、高速、精密、高频响数控机床的回转工作台中。回转式静压导轨的工作原理是：工作时，给油腔通入一定压力油使转台浮起，当转台的浮起量大于上下两支承平面的表面不平度时，便在转台与导轨间形成了油膜，转台与导轨间为纯液体摩擦，作用在转台上的外负载由油腔压力来平衡。工作过程中，油腔压力随作用在转台上的外载荷变化而变化以平衡作用在转台上的外负载，并保证在工作时转台与导轨间始终处于纯液体摩擦状态。
随着加工的超精密、纳米化、高速化的需要，对机床的工作特性提出了更高的要求。作为机床的主要部件的回转工作台，其动静态特性直接影响机床的工作特性。
对传统的回转式液体静压导轨采用单层油腔。为抵抗外负载的变化，进入油腔的油液通过随负载变化而变化的平行平板缝隙液阻使油腔的压力发生变化以适应外负载的要求。当作用在滑块负载发生变化时，尤其是在大负荷偏载下工作时，转台的变形导致油膜的不均匀变化严重影响了机床精度。另外，当转台高速旋转时，离心力的作用加速了油腔内的油液的外漏使油腔内压力降低，甚至造成了转台与导轨间的干摩擦。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种回转式液体静压导轨，解决了现有回转式液体静压导轨中存在的转台受偏载或者集中载荷作用时引起油膜不均匀变化和高速旋转时产生转台与导轨间的干摩擦的问题。
本实用新型所采用的技术方案是，一种回转式液体静压导轨，包括固定件，固定件上设置有回转部件，固定件和回转部件同轴设置，固定件和回转部件中心开有安装通孔，其特征在于，固定件上表面从中心向边缘依次开有内层油腔和外层油腔，固定件上表面还开有第一环形油槽和第二环形油槽，固定件沿轴向开有若干油道。
本实用新型的特征还在于，
其中内层油腔包括若干扇形槽，若干扇形槽沿圆周均匀排列。
其中内层油腔的若干扇形槽的面积相等。
其中外层油腔包括若干扇形槽，若干扇形槽沿圆周均匀排列。
其中外层油腔的若干扇形槽的面积相等。
其中内层油腔扇形槽的数量和外层油腔扇形槽的数量相等，内层油腔和外层油腔的扇形槽为位错式分布。
其中若干油道分别位于内层油腔和外层油腔的扇形槽底部中心，内层油腔和外层油腔通过油道与外界连通。
其中内层油腔和外层油腔扇形槽的深度为2～3mm，内层油腔和外层油腔之间的间隙为3～6mm。
其中第一环形油槽位于内层油腔内侧，第二环形油槽位于外层油腔外侧，第一环形油槽与内层油腔的内缘之间的距离为3～5mm，第二环形油槽与外层油腔的外缘之间的距离为3～5mm，第一环形油槽(5)和第二环形油槽(6)的宽度均为0.3～0.5mm，第一环形油槽(5)和第二环形油槽(6)的深度均为0.5～0.8mm。
本实用新型的有益效果是，解决了现有回转式液体静压导轨在受到集中载荷或偏载时引起油膜不均匀变化，或回转运动时因离心力导致的油腔油液甩出而产生的导轨面间的干摩擦的问题。回转式液体静压导轨双层油腔式油垫的设计，能有效降低现有单层油腔油垫静压导轨因集中载荷或偏心载荷所引起的油腔封油边厚度变化的不均匀性，也降低了因回转台的高速回转时因离心力导致的油腔油液甩出而产生的导轨面间的干摩擦的问题，在一定程度上提高了回转式液体静压导轨的承载能力和刚度，从根本上提高了所用设备的使用精度，也提高了转台的寿命。
附图说明
图1是本实用新型一种回转式液体静压导轨的侧视图；
图2是本实用新型一种回转式液体静压导轨的俯视图；
图3是本实用新型一种回转式液体静压导轨受均布载荷作用时油膜厚度变化图；
图4是本实用新型一种回转式液体静压导轨的实施方式中传统单层油腔导轨受均布载荷作用时油膜厚度变化图；
图5是本实用新型一种回转式液体静压导轨受集中载荷作用时油膜厚度变化图；
图6是本实用新型一种回转式液体静压导轨的实施方式中传统单层油腔导轨受集中载荷作用时油膜厚度变化图；
图7是本实用新型一种回转式液体静压导轨受偏心载荷作用时油膜厚度变化图；
图8是本实用新型一种回转式液体静压导轨的实施方式中传统单层油腔导轨受偏心载荷作用时油膜厚度变化图。
图中，1.固定件，2.回转部件，3.内层油腔，4.外层油腔，5.第一环形油槽，6.第二环形油槽，7.油道。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
本实用新型一种回转式液体静压导轨的侧视图和俯视图，如图1和2所示，固定件1，固定件1上设置有回转部件2，固定件1和回转部件2同轴设置，固定件1和回转部件2中心开有安装通孔，固定件1上表面从中心向边缘依次开有内层油腔3和外层油腔4，固定件1上表面还开有第一环形油槽5和第二环形油槽6，固定件1沿轴向开有若干油道7。内层油腔3包括若干扇形槽，若干扇形槽沿圆周均匀排列，并且若干扇形槽的面积相等。外层油腔4包括若干扇形槽，若干扇形槽沿圆周均匀排列，并且若干扇形槽的面积相等。若干油道7分别位于内层油腔3和外层油腔4的扇形槽底部中心，内层油腔3和外层油腔4通过油道7与外界连通。第一环形油槽5位于内层油腔3内侧，第二环形油槽6位于外层油腔4外侧，第一环形油槽5与内层油腔3的内缘之间的距离为3～5mm，第二环形油槽6与外层油腔4的外缘之间的距离为3～5mm，第一环形油槽5和第二环形油槽6的宽度均为0.3～0.5mm，第一环形油槽5和第二环形油槽6的深度均为0.5～0.8mm。
其中内层油腔3扇形槽的数量和外层油腔4扇形槽的数量相等，内层油腔3和外层油腔4的扇形槽为位错式分布。
其中内层油腔3和外层油腔4扇形槽的深度为2～3mm，内层油腔3和外层油腔4之间的间隙为3～6mm。
其使用方法是，工作时，油液流经进油管道和油道7分别进入内层油腔3和外层油腔4，再经封油面的第一环形油槽5和第二环形油槽6流回油箱形成一回路。油液的这种流动就在回转式液体静压导轨固定件1和回转部件2的支承面间形成油垫即导轨油膜。回转式液体静压导轨的承载能力及刚度等特性取决于油膜的特性。
本实用新型一种回转式液体静压导轨受均布载荷作用时油膜厚度变化和传统单层油腔导轨受均布载荷作用时油膜厚度变化，如图3和4所示，当回转式液体静压导轨受到均布载荷作用时，无论油垫上的油腔如何分布，载荷引起的油膜厚度变化量是均匀。
本实用新型一种回转式液体静压导轨受集中载荷作用时油膜厚度变化和传统单层油腔导轨受集中载荷作用时油膜厚度变化，如图5和6所示，导轨如果采用单层油腔式油垫，回转台在集中载荷作用下产生的翘曲变形将引起导轨油腔封油边厚度变化量的不均匀性大，而油腔压力取决于油腔最大封油边的厚度，因此而导致导轨的油腔压力下降很大。为抵抗外负载，油腔的封油边厚度须进一步减小以抵抗作用在导轨面上的外负载。即就是说，承载一定的集中式外负载，对采用单层油腔式油垫的液体静压导轨，油腔封油边厚度变化量大，即导轨的承载能力和刚度低。但对采用双层油腔式油垫的液体静压导轨，如果回转台的整个翘曲变形引起的油垫封油边厚度的变化量一定，对内、外个油腔的封油边而言，由于整个油垫的油腔封油边厚度变化量由两个不同的油腔封油边分担，对每个油腔而言，封油边厚度的变化量不均匀性就较小。即使外层油腔的压力因封油边厚度的增加而减小很多，但对内层油腔，由于封油边厚度的变化量较小，油腔压力的下降量不会很大，因此，整个油垫的承载能力下降不会很大。即从承受集中载荷的角度讲，采用双层油腔式油垫回转式液体静压导轨，其承载能力和刚度要高于采用单层油腔式油垫的回转式液体静压导轨。
本实用新型一种回转式液体静压导轨受偏心载荷作用时油膜厚度变化和传统单层油腔导轨受偏心载荷作用时油膜厚度变化，如图7和8所示，在实际使用中，回转式液体静压导轨所承受的载荷不可能严格通过其回转轴，即多为偏心载荷。对回转台液体静压回转台，其在偏心载荷下的作用可分解为均布载荷和和转矩。不同结构油垫对均布载荷的承载能力是相同的，这里不做分析。回转台的转矩作用下，必产生一倾斜变形，即油垫封油边厚度变化量不均匀。对采用单层油腔式油垫的回转式液体静压导轨，左、右对应油腔的封油边厚度的不均匀性差异大，对应封油边厚度较大的油腔压力急剧下降。对要抵抗外作用在其上均布的载荷分量，封油边厚度须再减小。分析得知，采用单层油腔油垫回转式液体静压导轨抵抗偏心载荷的能力和刚度低。但对双油腔式油垫，由于单一油腔封油边的不均均变化量分配在两个油腔的封油边，其厚度变化量的不均匀性得到有效降低。由于整个油垫的压力下降量不均匀程度得到了有效控制，提高了静压导轨的承载能力和油膜刚度。
本实用新型一种回转式液体静压导轨，解决了现有回转式液体静压导轨在受到集中载荷或偏载时引起油膜不均匀变化，或回转运动时因离心力导致的油腔油液甩出而产生的导轨面间的干摩擦的问题。回转式液体静压导轨双层油腔式油垫的设计，能有效降低现有单层油腔油垫静压导轨因集中载荷或偏心载荷所引起的油腔封油边厚度变化的不均匀性，也降低了因回转台的高速回转时因离心力导致的油腔油液甩出而产生的导轨面间的干摩擦的问题，在一定程度上提高了回转式液体静压导轨的承载能力和刚度，从根本上提高了所用设备的使用精度，也提高了转台的寿命。
Claims (9)
1.一种回转式液体静压导轨，包括固定件(1)，固定件(1)上设置有回转部件(2)，固定件(1)和回转部件(2)同轴设置，固定件(1)和回转部件(2)中心开有安装通孔，其特征在于，固定件(1)上表面从中心向边缘依次开有内层油腔(3)和外层油腔(4)，固定件(1)上表面还开有第一环形油槽(5)和第二环形油槽(6)，固定件(1)沿轴向开有若干油道(7)。
2.根据权利要求1所述的一种回转式液体静压导轨，其特征在于，所述内层油腔(3)包括若干扇形槽，若干扇形槽沿圆周均匀排列。
3.根据权利要求2所述的一种回转式液体静压导轨，其特征在于，所述内层油腔(3)的若干扇形槽的面积相等。
4.根据权利要求3所述的一种回转式液体静压导轨，其特征在于，所述外层油腔(4)包括若干扇形槽，若干扇形槽沿圆周均匀排列。
5.根据权利要求4所述的一种回转式液体静压导轨，其特征在于，所述外层油腔(4)的若干扇形槽的面积相等。
6.根据权利要求5所述的一种回转式液体静压导轨，其特征在于，所述内层油腔(3)扇形槽的数量和外层油腔(4)扇形槽的数量相等，内层油腔(3)和外层油腔(4)的扇形槽为位错式分布。
7.根据权利要求6所述的一种回转式液体静压导轨，其特征在于，所述若干油道(7)分别位于内层油腔(3)和外层油腔(4)的扇形槽底部中心，内层油腔(3)和外层油腔(4)通过油道(7)与外界连通。
8.根据权利要求6所述的一种回转式液体静压导轨，其特征在于，所述内层油腔(3)和外层油腔(4)扇形槽的深度为2～3mm，内层油腔(3)和外层油腔(4)之间的间隙为3～6mm。
9.根据权利要求1所述的一种回转式液体静压导轨，其特征在于，所述第一环形油槽(5)位于内层油腔(3)内侧，第二环形油槽(6)位于外层油腔(4)外侧，第一环形油槽(5)与内层油腔(3)的内缘之间的距离为3～5mm，第二环形油槽(6)与外层油腔(4)的外缘之间的距离为3～5mm，第一环形油槽(5)和第二环形油槽(6)的宽度均为0.3～0.5mm，第一环形油槽(5)和第二环形油槽(6)的深度均为0.5～0.8mm。
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| CN109333077A (zh) * | 2018-10-10 | 2019-02-15 | 西安理工大学 | 错位型对置增压槽封油面式液体静压回转台 |
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| CN109333077B (zh) * | 2018-10-10 | 2021-01-15 | 西安理工大学 | 错位型对置增压槽封油面式液体静压回转台 |
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