重型立式車銑床閉式靜壓工作臺(tái)的研究

劉廣連

摘要：重型立式車銑床閉式靜壓旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，主要結(jié)構(gòu)包括工作臺(tái)、工作臺(tái)底座、主軸、導(dǎo)軌、壓板、驅(qū)動(dòng)軸、齒圈等部件，主軸設(shè)置在工作臺(tái)底座中央，工作臺(tái)安裝在主軸上，驅(qū)動(dòng)軸安裝在工作臺(tái)底座側(cè)邊，驅(qū)動(dòng)軸通過(guò)把合在工作臺(tái)上的齒圈與工作臺(tái)聯(lián)動(dòng)連接，工作臺(tái)與工作臺(tái)底座之間設(shè)置有導(dǎo)軌和壓板，壓板位于工作臺(tái)內(nèi)圈處于導(dǎo)軌之上，壓板下面設(shè)置有上靜壓油腔，導(dǎo)軌與工作臺(tái)底座之間設(shè)置有油墊，油墊和導(dǎo)軌之間還開(kāi)設(shè)有下靜壓油腔;其中油墊包括墊體，墊體包括下靜壓油腔和封油邊，凹陷的下靜壓油腔處于墊體中部，下靜壓油腔內(nèi)開(kāi)設(shè)有若干環(huán)形的阻尼流道，阻尼流道為兩道;下靜壓油腔外側(cè)的封油邊上開(kāi)設(shè)有若干環(huán)形的阻尼槽，阻尼槽為兩道;下靜壓油腔中間開(kāi)設(shè)有進(jìn)油口，采用上述結(jié)構(gòu)后，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的承載能力更大、精度更高、性能更穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：導(dǎo)軌;靜壓油腔;阻尼流道;油墊;阻尼槽

論文內(nèi)容：

1、技術(shù)背景

近年來(lái)隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)于機(jī)床加工精度、加工尺寸、加工速度以及工作臺(tái)的承載能力、靜、動(dòng)態(tài)性能均提出了新的要求，尤其在大型立式車銑復(fù)合機(jī)床的出現(xiàn)以后統(tǒng)的回轉(zhuǎn)臺(tái)由于結(jié)構(gòu)等方面的原因不能滿足設(shè)計(jì)要求，因此，靜壓回轉(zhuǎn)工作臺(tái)在精密機(jī)床行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，其具有功耗低，壽命長(zhǎng)，運(yùn)行穩(wěn)定，精度高等一些列優(yōu)點(diǎn)，已成為大型數(shù)控裝備的核心部件。

回轉(zhuǎn)工作臺(tái)是帶有可轉(zhuǎn)動(dòng)的臺(tái)面、用以裝夾工件并實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)和分度定位的機(jī)床附件，大、中型立車工作臺(tái)多采用靜壓技術(shù)，其采用壓力油膜作為介質(zhì)，具有高承載高剛度特性，摩擦副間無(wú)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、吸震作用使得靜壓回轉(zhuǎn)工作臺(tái)具有極高的回轉(zhuǎn)精度和定位精度。

靜壓回轉(zhuǎn)工作臺(tái)在理想的工作狀態(tài)下，工件的質(zhì)心應(yīng)當(dāng)在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的中心而施加中心載荷，但在實(shí)際運(yùn)行中，有時(shí)受工件的形狀及裝夾位置限制的影響，工件質(zhì)心可能不在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的中心，并且這是不可避免的，故工作臺(tái)會(huì)受到偏載而發(fā)生傾斜，工作臺(tái)發(fā)生傾斜輕則會(huì)降低工件加工質(zhì)量，重則會(huì)導(dǎo)致油膜局部厚度變薄，甚至發(fā)生干摩擦，使靜壓推力軸承失效。針對(duì)以上問(wèn)題，研發(fā)出本結(jié)構(gòu)的靜壓工作臺(tái)。

2、結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：

（1）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)動(dòng)的精度、平穩(wěn)性和可靠性。

（2）可以有效的解決工作臺(tái)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)油溫升高、油膜粘度下降、油膜厚度難以控制的情況。

（3）可以使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，可增加液阻，提高承載性能，實(shí)現(xiàn)壓力增益。

3、技術(shù)實(shí)施方案

重型立式車銑床閉式靜壓旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，包括工作臺(tái)1、工作臺(tái)底座2、主軸3、驅(qū)動(dòng)軸4、齒圈5、導(dǎo)軌6、壓板9等部件，主軸3設(shè)置在工作臺(tái)底座2中央，工作臺(tái)1安裝在主軸3上，驅(qū)動(dòng)軸4安裝在工作臺(tái)底座2側(cè)邊，驅(qū)動(dòng)軸4通過(guò)把合在工作臺(tái)上的齒圈5與工作臺(tái)1聯(lián)動(dòng)連接，工作臺(tái)1與工作臺(tái)底座2之間設(shè)置有導(dǎo)軌6和壓板9，壓板9位于工作臺(tái)1內(nèi)圈處于導(dǎo)軌6之上，壓板9下面設(shè)置有上靜壓油腔7，導(dǎo)軌6與工作臺(tái)底座2之間設(shè)置有油墊8，油墊8和導(dǎo)軌6之間還開(kāi)設(shè)有下靜壓油腔82;其中油墊8包括墊體81，墊體81包括下靜壓油腔82和封油邊85，凹陷的下靜壓油腔82處于墊體8中部，下靜壓油腔82內(nèi)開(kāi)設(shè)有若干環(huán)形的阻尼流道84，阻尼流道84為兩道;下靜壓油腔82外側(cè)的封油邊85上開(kāi)設(shè)有若干環(huán)形的阻尼槽86，阻尼槽86為兩道;下靜壓油腔82中間開(kāi)設(shè)有進(jìn)油口83。

3.1主要結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

3.1.1工作臺(tái)部分

（1）主要結(jié)構(gòu)（圖1）：包括工作臺(tái)1，工作臺(tái)底座2，主軸3，驅(qū)動(dòng)軸4，齒圈5，機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有的工作臺(tái)相似;工作臺(tái)1通過(guò)主軸3軸承與把合在工作臺(tái)底座2上的主軸3連接實(shí)現(xiàn)臺(tái)面工作臺(tái)1的周向定位，通過(guò)驅(qū)動(dòng)軸4齒輪與把合在工作臺(tái)上的齒圈5嚙合實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)1臺(tái)面的轉(zhuǎn)動(dòng)。

（2）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

a、由于在工作臺(tái)1的導(dǎo)軌下面均設(shè)置了靜壓油腔，可有效的防止由于高速、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(guò)載與剛度低，此結(jié)構(gòu)可以承受雙向外載荷，保證運(yùn)動(dòng)部件工作平穩(wěn)，明顯提導(dǎo)軌工作運(yùn)行的精度、平穩(wěn)性和可靠性。

b、可以有效的解決工作臺(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。

3.1.2導(dǎo)軌與壓板部分

（1）主要結(jié)構(gòu)（圖2、圖3）：工作臺(tái)1與工作臺(tái)底座2之間設(shè)置有導(dǎo)軌6和壓板9，壓板9位于工作臺(tái)1內(nèi)圈處于導(dǎo)軌6之上，壓板9下設(shè)置有上靜壓油腔7，導(dǎo)軌6與工作臺(tái)底座2之間設(shè)置有油墊8，油墊8包括墊體81，墊體81包括下靜壓油腔82和封油邊85，凹陷的下靜壓油腔82處于墊體81中部，下靜壓油腔82內(nèi)開(kāi)設(shè)有兩道環(huán)形的阻尼流道84，下靜壓油腔82外側(cè)的封油邊85上開(kāi)設(shè)有兩道環(huán)形的阻尼槽86，通過(guò)墊體81中間的進(jìn)油口83供油。

（2）油墊8的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

a、新型結(jié)構(gòu)靜壓油墊8在下靜壓油腔82和封油邊85上分別設(shè)置阻尼流道84和阻尼槽86，可以使高速液壓油在阻尼流道84和阻尼槽86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。

b、在油墊8的封油邊85設(shè)置阻尼槽86，可在阻尼槽86處產(chǎn)生局部靜壓效應(yīng)，減少封油邊85摩擦，提高了油墊8的油膜剛度。

c、通過(guò)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)的油墊。

3.2靜壓供油方式

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)了單獨(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。

采用上述結(jié)構(gòu)后，立式車銑床閉式靜壓旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的承載能力更大、精度更高、性能更穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)：

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