高速重型立車閉式靜壓工作臺(tái)

寇宗鋒 吳庭榮 陳 洋

(一重集團(tuán)紹興重型機(jī)床有限公司，浙江 紹興 312000)

傳統(tǒng)大、中型立車工作臺(tái)多采用靜壓技術(shù)，因其采用壓力油膜作為工作介質(zhì)，具有高承載剛度特性，摩擦副間無磨損，可克服爬行現(xiàn)象，運(yùn)轉(zhuǎn)靈敏平穩(wěn)，以及其承載油膜的誤差均化和減震、吸震作用使得靜壓工作臺(tái)具有極高的回轉(zhuǎn)精度和定位精度。也正是由于上述突出優(yōu)點(diǎn)使其在精密機(jī)床行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。

現(xiàn)有立車工作臺(tái)靜壓結(jié)構(gòu)均為開式靜壓結(jié)構(gòu)，如圖1所示為典型開式靜壓工作臺(tái)結(jié)構(gòu)。

開式靜壓導(dǎo)軌：壓力油經(jīng)節(jié)流器或多頭恒流分油器進(jìn)入導(dǎo)軌的各個(gè)油腔，使運(yùn)動(dòng)部件浮起，導(dǎo)軌面被油膜隔開，油腔中的油不斷地通過封油邊而流回油箱。當(dāng)動(dòng)導(dǎo)軌受到外載荷作用向下產(chǎn)生一個(gè)位移時(shí)，導(dǎo)軌間隙變小，增加了回油阻力，使油腔中的油壓升高，以平衡外載荷。

近年來隨著產(chǎn)品向大型化、重型化、高速高精化發(fā)展，對(duì)工作臺(tái)的承載能力、靜、動(dòng)態(tài)性能均提出了新的要求，尤其大型立式車銑復(fù)合機(jī)床的出現(xiàn)，傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)由于結(jié)構(gòu)等方面的原因開始不能滿足設(shè)計(jì)要求。經(jīng)過研究、實(shí)踐設(shè)計(jì)出了承載能力更大、精度更高、性能更穩(wěn)定的閉式靜壓工作臺(tái)，如圖2為所設(shè)計(jì)的閉式靜壓工作臺(tái)結(jié)構(gòu)圖。

該工作臺(tái)主要由工作臺(tái)面花盤、工作臺(tái)底座、主軸裝置、驅(qū)動(dòng)軸及靜壓結(jié)構(gòu)組成；機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)與開式靜壓工作臺(tái)相似：花盤通過主軸軸承與把合在工作臺(tái)底座上的主軸連接實(shí)現(xiàn)臺(tái)面花盤的軸向定位，通過驅(qū)動(dòng)軸齒輪與把合在花盤上的齒圈嚙合實(shí)現(xiàn)花盤臺(tái)面的轉(zhuǎn)動(dòng)，除了通常在工作臺(tái)底座上設(shè)置靜壓油腔外，本工作臺(tái)最大特點(diǎn)是在花盤導(dǎo)軌的上面也設(shè)置了相關(guān)的靜壓油腔，形成了臺(tái)面花盤導(dǎo)軌的閉式靜壓。該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)如下：(1)由于在臺(tái)面花盤導(dǎo)軌上下面均設(shè)置了靜壓油腔，可有效地防止由于高速、重載機(jī)床導(dǎo)軌上的載荷與速度變換范圍較廣，載荷分布不均，切削力等原因可能造成的局部過載與剛度低，可以承受雙向外載荷，保證運(yùn)動(dòng)部件工作平穩(wěn),明顯提高導(dǎo)軌工作運(yùn)行的精度、平穩(wěn)性和可靠性；(2)可以有效地解決工作臺(tái)在高轉(zhuǎn)速，油溫升高、油液粘度下降、下油膜厚度難以控制的情況。

本結(jié)構(gòu)在靜壓油腔的設(shè)計(jì)上采用了新型結(jié)構(gòu)的靜壓油墊，是一種具有多環(huán)形流道油腔和阻尼型封油邊結(jié)構(gòu)的靜壓油墊，結(jié)構(gòu)簡圖如圖3。

此種靜壓油墊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有：(1)新型結(jié)構(gòu)靜壓油墊在油腔和封油邊上分別設(shè)置阻尼流道和阻尼槽，可以使淺油腔和油膜間隙內(nèi)的高速液壓油在阻尼流道和阻尼槽內(nèi)產(chǎn)生紊流，利用紊流流動(dòng)特性，可以增加液阻，提高承載性能，實(shí)現(xiàn)壓力增益；(2)在靜壓油墊的封油邊設(shè)置阻尼槽，可在阻尼槽處產(chǎn)生局部靜壓效應(yīng)，減小封油邊摩擦，提高了靜壓油墊的油膜剛度。

多環(huán)形流道油腔和阻尼型封油邊結(jié)構(gòu)的新型靜壓油墊結(jié)構(gòu)，通過實(shí)際的使用，表明其承載能力和油膜剛度優(yōu)于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的靜壓油墊。

該結(jié)構(gòu)同時(shí)在靜壓供油方式的選擇上結(jié)合了傳統(tǒng)的定量供油和定壓供油兩種不同的供油方式，采用定量定壓復(fù)合供油方式，可以有效地彌補(bǔ)單獨(dú)使用一種供油方式的缺陷，顯著提高了靜壓油膜的剛度，油膜厚度的可控性也得到了很好的提高，工作臺(tái)高速運(yùn)行的穩(wěn)定性得到很好的提高。工作臺(tái)壓板采用定壓供油方式，下導(dǎo)軌采用定量供油方式。工作臺(tái)靜壓原理圖如圖4。