CN219465541U - 一种液体静压转台和加工设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液体静压转台和加工设备，包括机体、液体静压轴承和轴芯，液体静压轴承的内壁面上沿周向设有对置分布的双数个静压油腔，静压油腔包括节流油腔和工作油腔，液体静压轴承的内壁面上通过第一封油边限定出节流油腔，节流油腔中设有节流边，节流边将节流油腔分隔为进油腔和集油腔，进油腔设有第一进油孔，集油腔设有回油孔，液体静压轴承的内壁面上通过第二封油边限定出工作油腔，工作油腔设有第二进油孔，其中，液体静压轴承设有多个油道，集油腔的回油孔与对置分布的工作油腔的第二进油孔通过油道连通。采用了腔内内反馈节流结构，节流环节位于油腔内部，减小了主轴跨距，结构更简单，无需增加外部油路，反馈、响应更快。

Description

一种液体静压转台和加工设备

技术领域

本实用新型用于机械制造领域，特别是涉及一种液体静压转台和加工设备。

背景技术

精密加工技术是代表工业发展需求和未来发展趋势的一项先进制造技术。精密机床是赖以实现精密加工的装备载体，精密机床实现精密加工的必要条件之一是采用精密旋转部件；转台作为精密旋转部件已广泛应用于制造业。

液体静压转台在机械加工时，作为工件轴其作用是带动工件旋转，作为头架或者尾架其作用是对工件进行精密定位。无论哪种使用形式，为实现精密、超精密加工，不仅要求其具有高承载能力、高刚度，还要具备较高的回转精度，许多场合下由于空间的限制，还要求转台结构简单、紧凑。

其中，液静压轴承通常采用固定节流方式，固定节流虽然制造简单，成本较低，但是这种结构会导致转台在承载较大载荷时，系统刚度较低。

目前的静压转台结构一般采用径向静压轴承和轴向静压轴承的组合形式，结构较复杂，加工要求高，而且因为加工误差导致静压转台在旋转时，轴线存在一定的倾斜，因此转台的精度和稳定性会降低。

为了限定轴的径向和轴向位移，通常采用圆柱向心轴承和平面止推轴承，两种轴承分别承受径向载荷和轴向载荷。其缺点是摩擦面积较大，增加了功率消耗和温升，且跨距较长。而圆锥轴承跨距较小，结构节凑。摩擦面积小，功耗低，温升较小。

实用新型内容

本实用新型的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种液体静压转台和加工设备。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

第一方面，一种液体静压转台，包括机体、液体静压轴承和轴芯，所述轴芯通过液体静压轴承支承于所述机体，所述液体静压轴承具有与所述轴芯配合的内壁面，所述液体静压轴承的内壁面上沿周向设有对置分布的双数个静压油腔，所述静压油腔包括节流油腔和工作油腔，所述液体静压轴承的内壁面上通过第一封油边限定出所述节流油腔，所述节流油腔中设有节流边，所述节流边将所述节流油腔分隔为进油腔和集油腔，所述节流边与所述轴芯之间设有节流间隙，所述进油腔设有第一进油孔，所述集油腔设有回油孔，所述液体静压轴承的内壁面上通过第二封油边限定出所述工作油腔，所述工作油腔设有第二进油孔，其中，所述液体静压轴承设有多个油道，所述集油腔的回油孔与对置分布的工作油腔的第二进油孔通过所述油道连通。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，还包括套筒，所述套筒套设于所述液体静压轴承的外壁面，所述液体静压轴承的外壁面上设有环槽，多个所述进油腔的第一进油孔延伸至所述环槽，所述套筒上设有与所述环槽连通的进油口。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述节流油腔和工作油腔沿轴向分布，所述液体静压轴承的外壁面上设有多个螺旋油槽，所述集油腔的回油孔与对置分布的工作油腔的第二进油孔通过所述螺旋油槽连通。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述液体静压轴承包括第一液体静压轴承和第二液体静压轴承，所述第一液体静压轴承和第二液体静压轴承沿轴向分布，所述轴芯通过第一锥面与所述第一液体静压轴承配合，所述轴芯通过第二锥面与所述第二液体静压轴承配合。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述第一液体静压轴承具有第一凸缘，所述第一液体静压轴承嵌装于所述套筒的第一端，并通过第一凸缘的螺钉紧固于所述套筒，所述第二液体静压轴承具有第二凸缘，所述第二液体静压轴承嵌装于所述套筒的第二端，并通过第二凸缘的螺钉紧固于所述套筒的第二端。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述机体内部在所述第一液体静压轴承和第二液体静压轴承之间形成回油腔，所述第一液体静压轴承和第二液体静压轴承的内壁面上设有连通至所述回油腔的回油槽。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述机体在所述第一液体静压轴承的外侧设有第一端盖，所述第一端盖上设有第一骨架油封，所述机体在所述第二液体静压轴承的外侧设有第二端盖，所述第二端盖上设有第二骨架油封。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述机体中设有电机组件，所述电机组件包括设置于所述轴芯的转子和设置于所述机体的定子，所述机体在所述电机组件外侧设有气封盖。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述电机组件还包括编码盘。

第二方面，一种加工设备，包括第一方面中任一实现方式所述的液体静压转台。

上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：

1)转台采用了全液体静压支撑。液体静压转台具有如下特点：①高回转精度：应用于超精密加工可达0.1μm。无论转台作为液静压头架还是机床回转轴，均可提升其回转精度。②高动态刚度和高阻尼减振性：“液体不可压缩性”和油膜的“吸振特性”，使其具有高动态刚度，可充分保证工件加工效率和表面质量。刚度又是衡量超精密机床主轴性能的重要指标之一，液体静压轴承利用外部供油系统，并通过节流油腔调节油腔压力产生具备承载能力的刚性油膜。通过合理设计液体静压轴承的节流方式及结构参数能大幅提高液静压转台的刚度。

2)采用了腔内内反馈节流结构，节流环节位于油腔内部，减小了主轴跨距，结构更简单，无需增加外部油路，反馈、响应更快。

3)相比于腔外内反馈，静压轴承的耗油量大大降低；

4)适用于承受较大负载的工况。大载荷条件下，通过主轴间隙变化进行反馈，来控制和条件各油腔的油的流动，从而控制各静压油腔的压力，进而控制主轴的位移，故在较大载荷时，主轴只产生很小的位移，刚度较大。因此加工工件的表面质量更佳，加工精度更高。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型液体静压转台的一个实施例结构示意图；

图2是图1所示的一个实施例液体静压轴承结构示意图；

图3是图1所示的一个实施例液体静压轴承结构截面图。

具体实施方式

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

本实用新型中，如果有描述到方向(上、下、左、右、前及后)时，其仅是为了便于描述本实用新型的技术方案，而不是指示或暗示所指的技术特征必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型中，“若干”的含义是一个或者多个，“多个”的含义是两个以上，“大于”“小于”“超过”等理解为不包括本数；“以上”“以下”“以内”等理解为包括本数。在本实用新型的描述中，如果有描述到“第一”“第二”仅用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型中，除非另有明确的限定，“设置”“安装”“连接”等词语应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是一体成型；可以是机械连接，也可以是电连接或能够互相通讯；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型的实施例提供了一种液体静压转台，其具有结构简单紧凑的腔内内反馈节流结构，刚性高、回转精度高，解决了现有滚珠转台或者固定节流的液静压转台刚度不足、跳动大和加工精度偏低等问题。

参见图1、图2、图3，液体静压转台包括机体100、液体静压轴承300和轴芯200，轴芯200通过液体静压轴承300支承于机体100，液体静压轴承300具有与轴芯200配合的内壁面，液体静压轴承300的内壁面上沿周向设有对置分布的双数个静压油腔，例如在图2所示的实施例中，液体静压轴承300的内壁面上设有六个均布的静压油腔，每个静压油腔包括节流油腔和工作油腔301，液体静压轴承300的内壁面上通过第一封油边302限定出节流油腔，节流油腔中设有节流边303，节流边303将节流油腔分隔为进油腔304和集油腔305，节流边303与轴芯200之间设有节流间隙，进油腔304设有第一进油孔306，集油腔305设有回油孔307，液体静压轴承300的内壁面上通过第二封油边308限定出工作油腔301，工作油腔301设有第二进油孔309，其中，液体静压轴承300设有多个油道，集油腔305的回油孔307与对置分布的工作油腔301的第二进油孔309通过油道连通，例如，顶部的集油油腔与底部的工作油腔301相通，形成油腔内部的反馈节流。

压力油流动过程：

液体静压轴承300压力油从第一进油孔306进入进油腔304，再越过节流边303，节流边303与轴芯200之间有节流间隙，形成一定的液阻。接着压力油进入集油腔305，大部分压力油从回油孔307，流经油道到达对面的工作油腔301；由于该内反馈节流在油腔内部,使尺寸达到最小,克服了内反馈节流长度过长和摩擦功耗高的缺点；且该主轴对置油垫之间的压力差会随着外载荷的变化而变化，形成抵抗外载荷的能力，因此本实用新型的实施例可实现主轴具有更好的刚性。

具体的工作原理如下：

当轴芯200空载时(不计轴芯200自重)，轴芯200与轴承同心，半径间隙都等于设计间隙h₀，油泵打出压力油Ps从第一进油孔306进入进油腔304，越过节流边303产生压力降，然后经集油腔305流入对面的工作油腔301,使各油腔得到相同的油腔压力P₀。预加载荷T₀轴芯200将向下发生位移,上油垫与轴颈之间的间隙增大,液阻减小,流量增多；而下油垫与轴颈之间的间隙减小,液阻增大,流量减小,因此,下工作油腔301的压力一方面由于油腔封油面的液阻增大而升高,另一方面由于上节流器的液阻减小而使得进油的压力变大(即压力降变小),使下工作油腔301的压力更高。上工作油腔301的压力却变得更低。上下工作油腔301的压力差作用在油垫的有效支承面积上，形成抵抗外载荷的能力。由单个平面油垫的腔压基本公式：

P＝Ps/(1+Rc/Rh)

对下油垫来说，不但出油液阻Rh变大，而且进油液阻Rc变小，从而使得压力P增高。因此Rc随载荷的变化而变化，使P进一步升高或降低，形成腔内内反馈调节，提高了主轴的刚度。

在精密超精密加工领域，本实用新型的实施例具有高刚性、高回转精度、结构简单紧凑，可解决现有滚珠转台或者固定节流的液静压转台刚度不足、跳动大和加工精度偏低等问题。承载能力好，在大载荷的工况下可显著提高工件的表面加工质量和加工精度。

在一些实施例中，参见图1，液体静压转台还包括套筒400，套筒400套设于液体静压轴承300的外壁面，液体静压轴承300的外壁面上设有环槽310，多个进油腔304的第一进油孔306延伸至环槽310，套筒400上设有与环槽310连通的进油口401，压力油流动过程：液体静压轴承300压力油从进油口401，进入环槽310，经过第一进油孔306，进入各进油腔304。

进一步的，在一些实施例中，参见图2、图3，每个静压油腔的节流油腔和工作油腔301沿轴向分布，液体静压轴承300的外壁面上设有多个螺旋油槽311，集油腔305的回油孔307与对置分布的工作油腔301的第二进油孔309通过螺旋油槽311连通，以保证液压油可以在对置的油腔之间流动并与其他油腔互不相通，并且螺旋油槽311与套筒400之前有一定的过盈以避免各螺旋油槽311之间相互窜油。本实施例中，通过采用在液体静压轴承300的外壁面上设置螺旋油槽311，进一步套设套筒400的方式形成油道，结构简单紧凑。

在一些实施例中，参见图1，液体静压轴承300包括第一液体静压轴承312和第二液体静压轴承313，第一液体静压轴承312和第二液体静压轴承313沿轴向分布，轴芯200通过第一锥面201与第一液体静压轴承312配合，轴芯200通过第二锥面202与第二液体静压轴承313配合。本实施例中，轴芯200在轴承配合位置为锥面结构，采用的液静压圆锥轴承与采用圆柱向心轴承和平面止推轴承的组合相比，油膜磨床面积由四个轴承减少为两个，降低了功率消耗和温升。与向心轴承和止推轴承的组合相比，圆锥轴承结构跨距更小，结构更加紧凑。避免了向心轴承和止推轴承的组合，存在加工误差时，导致静压转台在旋转过程中，轴线存在一定的倾斜，造成转台的精度和稳定性会降低的问题。

进一步的，参见图1、图2、图3，第一液体静压轴承312具有第一凸缘314，第一液体静压轴承312嵌装于套筒400的第一端，并通过第一凸缘314的螺钉紧固于套筒400，第二液体静压轴承313具有第二凸缘315，第二液体静压轴承313嵌装于套筒400的第二端，并通过第二凸缘315的螺钉紧固于套筒400的第二端，结构简单紧凑。

参见图1、图2，机体100内部在第一液体静压轴承312和第二液体静压轴承313之间形成回油腔101，机体上设有与回油腔101连通的回油口402，第一液体静压轴承312和第二液体静压轴承313的内壁面上设有连通至回油腔101的回油槽316，压力油流动过程中，大部分压力油从回油孔307，流经螺旋油槽311，到达对面的工作油腔301，另一部分则越过第一封油边302，通过回油槽316泄出，最后经回油口流回液压站，保证主轴回油通畅。

参见图1，机体100在第一液体静压轴承312的外侧设有第一端盖102，第一端盖102上设有第一骨架油封103，机体100在第二液体静压轴承313的外侧设有第二端盖104，第二端盖104上设有第二骨架油封105，以避免液压油泄漏。

在一些实施例中，参见图1，机体100中设有电机组件，电机组件包括设置于轴芯200的转子502和设置于机体100的定子501，机体100在电机组件外侧设有气封盖106。本实施例中，电机组件与轴芯200直联，为轴芯200提供高效驱动力。

进一步的，参见图1，电机组件还包括编码盘503。

本实用新型的实施例还提供了一种加工设备，包括以上任一实施例中的液体静压转台。

在本说明书的描述中，参考术语“示例”、“实施例”或“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种液体静压转台，其特征在于，包括机体、液体静压轴承和轴芯，所述轴芯通过液体静压轴承支承于所述机体，所述液体静压轴承具有与所述轴芯配合的内壁面，所述液体静压轴承的内壁面上沿周向设有对置分布的双数个静压油腔，所述静压油腔包括节流油腔和工作油腔，所述液体静压轴承的内壁面上通过第一封油边限定出所述节流油腔，所述节流油腔中设有节流边，所述节流边将所述节流油腔分隔为进油腔和集油腔，所述节流边与所述轴芯之间设有节流间隙，所述进油腔设有第一进油孔，所述集油腔设有回油孔，所述液体静压轴承的内壁面上通过第二封油边限定出所述工作油腔，所述工作油腔设有第二进油孔，其中，所述液体静压轴承设有多个油道，所述集油腔的回油孔与对置分布的工作油腔的第二进油孔通过所述油道连通。

2.根据权利要求1所述的液体静压转台，其特征在于，还包括套筒，所述套筒套设于所述液体静压轴承的外壁面，所述液体静压轴承的外壁面上设有环槽，多个所述进油腔的第一进油孔延伸至所述环槽，所述套筒上设有与所述环槽连通的进油口。

3.根据权利要求2所述的液体静压转台，其特征在于，所述节流油腔和工作油腔沿轴向分布，所述液体静压轴承的外壁面上设有多个螺旋油槽，所述集油腔的回油孔与对置分布的工作油腔的第二进油孔通过所述螺旋油槽连通。

4.根据权利要求2所述的液体静压转台，其特征在于，所述液体静压轴承包括第一液体静压轴承和第二液体静压轴承，所述第一液体静压轴承和第二液体静压轴承沿轴向分布，所述轴芯通过第一锥面与所述第一液体静压轴承配合，所述轴芯通过第二锥面与所述第二液体静压轴承配合。

5.根据权利要求4所述的液体静压转台，其特征在于，所述第一液体静压轴承具有第一凸缘，所述第一液体静压轴承嵌装于所述套筒的第一端，并通过第一凸缘的螺钉紧固于所述套筒，所述第二液体静压轴承具有第二凸缘，所述第二液体静压轴承嵌装于所述套筒的第二端，并通过第二凸缘的螺钉紧固于所述套筒的第二端。

6.根据权利要求4所述的液体静压转台，其特征在于，所述机体内部在所述第一液体静压轴承和第二液体静压轴承之间形成回油腔，所述第一液体静压轴承和第二液体静压轴承的内壁面上设有连通至所述回油腔的回油槽。

7.根据权利要求6所述的液体静压转台，其特征在于，所述机体在所述第一液体静压轴承的外侧设有第一端盖，所述第一端盖上设有第一骨架油封，所述机体在所述第二液体静压轴承的外侧设有第二端盖，所述第二端盖上设有第二骨架油封。

8.根据权利要求1所述的液体静压转台，其特征在于，所述机体中设有电机组件，所述电机组件包括设置于所述轴芯的转子和设置于所述机体的定子，所述机体在所述电机组件外侧设有气封盖。

9.根据权利要求8所述的液体静压转台，其特征在于，所述电机组件还包括编码盘。

10.一种加工设备，其特征在于，包括权利要求1～9中任一项所述的液体静压转台。