專利名稱：高精度高剛度封閉式流體靜壓/動靜壓回轉(zhuǎn)工作臺的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種自動化機械設備的高精度高剛度重載回轉(zhuǎn)工作臺，具體 涉及一種精密機床或其它自動化機械裝備所需承載的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺。
背景技術：
與本申請相關的回轉(zhuǎn)臺技術，用于中小型精密金屬切削機床及航海、航 天、大型飛機、大型發(fā)電設備制造中所需的高精度、高剛度、重載大型技術 裝備，及其它利用旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺承載的機械自動化裝備，尤其是高精度立式車床、 立式磨床、拒臺磨床、臥式鏜銑床等精密母機以及直接應用特大型高剛度高 精度重載回轉(zhuǎn)工作臺的技術裝備。在輕載高精度回轉(zhuǎn)工作臺中， 一般是敞開式靜壓/動靜壓導軌結構或單個 軸向和徑向流體靜壓/動靜壓軸承，精度低、剛度低、承載能力差。嚴重制約 了流^靜壓/動靜壓軸承回轉(zhuǎn)工作臺的應用。在很多要求重載、高精度、高剛 度的技術裝備領域，不得不采用大型或特大型滾動軸承作為回轉(zhuǎn)工作臺的支 撐，但滾動軸承由于存在很大的機械摩擦力，發(fā)熱易磨損，精度差、精度保持性也差、使用壽命短，而且價格昂貴；有部分中型裝備在中等承載的情況 下，使用了傳統(tǒng)的靜壓/動靜壓導軌結構或單個軸向和徑向流體靜壓/動靜壓軸 承。所謂敞開式，是指受靜壓/動靜壓流體作用的運動部件在另 一相反方向上 不再有靜壓/動靜壓流體作用于該運動部件本身，即在運動部件的慣性平衡力 系中，，不再有另 一流體靜壓/動靜壓作用力存在。與對運動部件起支撐作用的 流體靜壓/動靜壓作用力相平衡的力，是運動部件本身的慣性重力或其它作用 力或二者之和。而對于單個軸向和徑向流體靜壓/動靜壓軸承或在軸向上單個封閉式靜壓/動靜壓結構軸承，由靜壓/動靜壓的原理可知，負載變化時，導致游隙變化， 單側(cè)壓力腔的壓力反饋作用的能力和響應速度是很有限的，從而決定了軸承的剛度有限；在負載過大時，甚至導致軸承副發(fā)生干摩擦而出現(xiàn)瞬間高溫， 導致軸承副熔化、燒壞抱死。所以與前述敞開式流體靜壓/動靜壓結構一樣， 剛度低；都不能進行強力切削和磨削，也就不能滿足工業(yè)化生產(chǎn)所要求的高 精度、高剛度、重載等要求，使得整個裝備喪失了高效生產(chǎn)能力。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對上述回轉(zhuǎn)工作臺技術的不足，提供一種高精度高剛 度封閉式流體靜壓/動靜壓回轉(zhuǎn)工作臺。精度高，剛度強，無磨損、承載能力 可以成倍數(shù)增加；各個流體靜壓/動靜壓軸承設計在工作臺內(nèi)部，成完全封閉 形式。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案是高精度高剛度流體靜壓/動靜壓 回轉(zhuǎn)工作臺包括底座、工作臺和驅(qū)動連接軸，驅(qū)動連接軸軸向安裝有多個軸 向承載靜壓/動靜壓軸承和徑向靜壓/動靜壓軸承，通過沿軸向設置的多個回轉(zhuǎn) 環(huán)和軸承導軌固定，多個軸向承載靜壓/動靜壓軸承共設或單設平衡靜壓/動靜 壓軸承平衡設置，軸向呈疊加的多個軸承的運動副同步轉(zhuǎn)動連接，固定副直 接或間接地和工作臺底座連接在一起；徑向承載的流體靜壓/動靜壓軸承副中， 做相對運動的滑動副都與軸向承載軸承座相對運動的軸承副成剛性連接成一 體同步運動連接，相對靜止的軸承副直接或間接地與工作臺底座固定一體； 每個軸承的滑動副其相對靜止的滑動面上有帶流體入口的油腔。上述多個徑向軸承呈軸向串聯(lián)連接或徑向并聯(lián)疊加或混合疊加布置。 上述回轉(zhuǎn)工作臺面上固定有電^f茲吸盤。與現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)工作臺相比較，本發(fā)明的優(yōu)點在相同的流體壓力和壓力腔 面積的情況下設計的軸向或徑向靜壓/動靜壓軸承的疊加個數(shù)，則是工作臺 承載^力的提高倍數(shù)。多個軸向承載靜壓/動靜壓軸承和徑向承載靜壓/動靜壓 軸承，有平衡靜壓/動靜壓軸承構成封閉力系結構；每一個流體軸承不管是在回轉(zhuǎn)i作臺的軸向還是徑向，均有多個承載的流體軸承；每個徑向流體軸承 副本身構成封閉力系結構；在軸向各承載流體軸承也構成封閉力系結構。在 回轉(zhuǎn)工作臺流體壓力相同、體積基本等同的情況下，其軸向、徑向剛度和承 栽能力成倍提高，提高的倍數(shù)正比于承載的軸承個數(shù)，設計方便，制造簡單， 成本低；同時具有高精度、無磨損。是高精度金屬切削機床裝備的關鍵功能 部件，尤其是大型和特大型重型裝備的關鍵技術功能部件，替代價格昂貴且 使用壽命有限的滾動軸承回轉(zhuǎn)工作臺。另外，多個承載作用的流體靜壓/動靜 壓軸承的結構設計，在相同的剛度及承載要求條件下，可以大大縮小零部件 體積和重量，成本低可靠性高，是航海、航天、大型飛機等要求高精度、高 剛度、重載的精密制造裝備中的關鍵技術功能部件。
以下結合具體實施方式
對本發(fā)明做更進一步的詳細說明。


圖1是本發(fā)明回轉(zhuǎn)工作臺的軸剖面結構示意圖。 圖2是圖1的俯視圖。
附圖標號說明l-轉(zhuǎn)臺驅(qū)動部分；2-外底座；3-徑向靜壓/動靜壓導軌；4-驅(qū) 動連接軸；5-軸向承載靜壓/動靜壓軸承；6-回轉(zhuǎn)環(huán)；7-軸向平衡靜壓/動靜 壓軸承；8-徑向靜壓/動靜壓導軌；9-軸向承載靜壓/動靜壓軸承；10-徑向承 載靜壓/動靜壓軸承；12-軸向平衡靜壓/動靜壓軸承；13-回轉(zhuǎn)環(huán)；14 -徑向 承載靜壓/動靜壓軸承；15-回轉(zhuǎn)環(huán)；16-徑向承載靜壓/動靜壓軸承；18-電纜 支撐軸承；19-電磁吸盤或其他卡具體；20-工作臺；21-密封環(huán)；22-螺釘； 23-徑向承載靜壓/動靜壓導軌；24-螺釘及錐銷；25-螺4丁及錐銷；26-流體入 口； 27-鎖緊螺4??； 28-流體出口； 29-轉(zhuǎn)臺安裝可調(diào)鎖緊副；30-電纜。
具體實施例方式
參見圖1所示，圖l是本發(fā)明最優(yōu)選實施方式，高精度高剛度封閉式流體 靜壓/動靜壓回轉(zhuǎn)工作臺，包括轉(zhuǎn)臺驅(qū)動部分l、外底座2、徑向靜壓/動靜壓 導軌3、 8及23、驅(qū)動連接軸4、軸向承載靜壓/動靜壓軸承5和9、軸向平衡軸承7和12、回轉(zhuǎn)環(huán)6和13及15、徑向靜壓/動靜壓軸承10和14及16 、電纜支撐軸承 18、 ^T磁吸盤或其它卡具體19、工作臺20、密封環(huán)21、連接的螺釘及定位銷 22和24及25與27、靜壓/動靜壓流體入口26、流體出口28、工作臺可調(diào)鎖緊副 29、電纜30。
回轉(zhuǎn)工作臺驅(qū)動部分1可以是電機直聯(lián)，也可以通過渦輪蝸桿聯(lián)接到驅(qū) 動聯(lián)接軸4上，聯(lián)接的方式也可以通過螺釘或?qū)ｉT的聯(lián)軸節(jié)。底座2通過可 調(diào)鎖緊副固定在該回轉(zhuǎn)工作臺的安裝部件上。徑向靜壓/動靜壓導軌3固定在 底座2中心定位孔上，并通過螺釘鎖緊?；剞D(zhuǎn)環(huán)6分別與底座2上的一個環(huán) 形面和徑向靜壓/動靜壓導軌8的下端面構成軸向靜壓/動靜壓軸承5和軸向平 衡靜拜/動靜壓軸承7的兩個滑動面；徑向靜壓/動靜壓導軌8的內(nèi)環(huán)面和上端 面分別與回轉(zhuǎn)環(huán)5的外圓柱面和回轉(zhuǎn)環(huán)13的下端面構成徑向承載靜壓/動靜壓 軸承14和軸向靜壓/動靜壓軸承9的兩個滑動面；徑向靜壓/動靜壓導軌23的 內(nèi)圓柱面魚與回轉(zhuǎn)環(huán)13的一個外圓柱面構成徑向承載靜壓/動靜壓軸承10的 兩個滑動面；滑動環(huán)13或滑動環(huán)15的內(nèi)圓柱面又與徑向靜壓/動靜壓導軌3 的外圓柱面構成徑向靜壓/動靜壓軸承的兩個滑動面；徑向靜壓/動靜壓導軌8 及23依次通過螺^l丁和定位銷安裝定位在底座2上面；回轉(zhuǎn)環(huán)6、 13、 15通過 螺釘聯(lián)接在一起；上述各個構成流體潤滑、做相對滑動的滑動副中，相對靜 止的滑動面上均設計有相應的靜壓/動靜壓油腔，各油腔均有各自的流體入口 ， 如流體入口 27。
軸向靜壓/動靜壓軸承5與軸向靜壓/動靜壓軸承9成并聯(lián)疊加方式；軸向 平衡靜壓/動靜壓軸承7與軸向平衡靜壓/動靜壓軸承12亦設計成并聯(lián)疊加方 式；軸向靜壓/動靜壓軸承5、 9與軸向平衡靜壓/動靜壓軸承7、 12構成封閉 式靜壓/動靜壓結構，這四種靜壓/動靜壓油腔的作用力與軸向負載共同構成封 閉式平衡慣性力系。當工作臺20上的軸向負載發(fā)生變化時，并聯(lián)成一個整體 的軸向承載靜壓/動靜壓軸承5和9的軸向游隙在同一時刻發(fā)生完全相同數(shù)值 的變化；與此同時，并聯(lián)成一個整體的軸向平tf靜壓/動靜壓軸承7和12的軸 向游隙也在同一時刻發(fā)生完全相同數(shù)值反向變化。從而實現(xiàn)高剛度的目的；由于上述兩個承載軸承成并聯(lián)結構，從而成倍地提高了工作臺20的整體軸向 承載能力。在按照上述原理和結構設計，在相同的流體壓力和壓力腔面積的 情況下設計的軸向靜壓/動靜壓軸承的疊加個數(shù)，則是工作臺軸向承載能力 的提高倍數(shù)。徑向靜壓/動靜壓軸承10、 14與徑向靜壓/動靜壓軸承16成并聯(lián)疊加方式； 通過其本身對稱的靜壓/動靜壓油腔設計，徑向靜壓/動靜壓軸承10、 14、 16 均是自平衡的環(huán)形圓柱形靜壓/動靜壓軸承。各自可以獨立構成靜壓/動靜壓作 用力的平衡力系。當工作臺20上的徑向負載發(fā)生變化時，并聯(lián)成一個整體的 徑向承載靜壓/動靜壓軸承10、 14和16的徑向游隙在同一時刻發(fā)生完全相同 數(shù)值的變化，兩個軸承同時作用，從而實現(xiàn)高剛度的目的；由于上述兩個承 載軸承在徑向也構成并聯(lián)結構，從而可以成倍地提高了工作臺20的整體徑向 承載威力。按照上述原理和結構設計，在相同的流體壓力和壓力腔面積的情 況下，徑向靜壓/動靜壓軸承的疊加個數(shù)，則是工作臺徑向承載能力的提高倍 數(shù)。回轉(zhuǎn)環(huán)13與工作臺20聯(lián)接在一起；電磁吸盤19安裝在工作臺20上， 工作臺與驅(qū)動聯(lián)接軸4聯(lián)接在一起。這樣，在電機帶動驅(qū)動聯(lián)接軸4運動時， 電磁吸盤、工作臺和回轉(zhuǎn)環(huán)6、 13、 15成為一個整體做回轉(zhuǎn)運動。在構成軸向承載的流體靜壓/動靜壓軸承5和9中，每個軸向承載的流體 靜壓/動靜壓軸承5和9的作相對運動的滑動面可以與滑動環(huán)15是一個整體 結構；也可以是分體式結構裝配、連接、固定而成，如圖1。呈疊加形式布置的兩個或以上用于軸向承載的流體靜壓/動靜壓軸承副 中的各個轉(zhuǎn)動零件可以是一個整體結構或部分的整體和分體結構的裝配連接而成o軸向呈疊加布置設計的承載流體軸承的運動副是同步轉(zhuǎn)動的；承載流體 靜壓/動靜壓軸承的固定副可以直接或間接地和工作臺底座2連接在一起。軸向/徑向承載流體軸承的潤滑介質(zhì)流體可以是壓力油或氣體或油氣混 合物或其他流體；壓力腔可以是靜壓或動靜壓結構形式或二者的組合結構形式。
兩個或以上用于徑向承載的流體靜壓/動靜壓軸承，如10和14和16。徑 向靜壓/動靜壓軸承10、 14呈軸向排列，也起到串連疊加的作用；與另一徑 向靜壓/動靜壓軸承16成徑向并聯(lián)疊加方式；通過軸承IO、 14、 16其本身對 稱的靜壓/動靜壓油腔設計，使得每個徑向軸承成自平衡的環(huán)狀圓柱形靜壓/ 動靜壓軸承。
軸向布置的徑向承載流體靜壓/動靜壓軸承可以連續(xù)布置，如圖1的10 和14，也可以斷續(xù)布置；
用于徑向承載的流體靜壓/動靜壓軸承呈軸向并聯(lián)疊加布置，如圖1的10 和14。
用于徑向承載的流體靜壓/動靜壓軸承呈徑向并聯(lián)疊加布置，如圖1的14 和16或10與16。
用于徑向承載的流體靜壓/動靜壓軸承可以多個呈軸向和徑向混合并聯(lián) 疊加布置，如圖1的10和16、 14和16。
所有做相對運動的滑動副零部件，可以是一個整體結構或部分整體結構 或由分體式結構組裝連接而成。如圖1的滑動環(huán)13、 15是分體結構；構成軸 承副的導軌8 、 23也是分體結構。
在所有徑向承載的流體靜壓/動靜壓軸承副中，所有做相對運動的滑動副 零部件不管是一個整體零件還是由分體零件組裝而成，都與軸向承載軸承座 相對運動的軸承副零件成剛性連接成一體，同步運動；而各個承載軸承的相 對靜止的軸承副直接或間接地與工作臺底座2連接在一起。
本發(fā)明的回轉(zhuǎn)臺方案，其回轉(zhuǎn)環(huán)與底座的連接方式不受本發(fā)明公開所限 制，基于以上結構特點，多個軸向跟徑向軸承的疊加連接方式理應在本發(fā)明 的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1、一種高精度高剛度流體靜壓/動靜壓回轉(zhuǎn)工作臺，包括底座、工作臺和驅(qū)動連接軸，其特征在于驅(qū)動連接軸軸向安裝有多個軸向承載靜壓/動靜壓軸承和徑向靜壓/動靜壓軸承，通過沿軸向設置的多個回轉(zhuǎn)環(huán)和軸承導軌固定，多個軸向承載靜壓/動靜壓軸承共設或單設平衡靜壓/動靜壓軸承平衡設置，軸向呈疊加的多個軸承的運動副同步轉(zhuǎn)動連接，固定副直接或間接地和工作臺底座連接在一起；徑向承載的流體靜壓/動靜壓軸承副中，做相對運動的滑動副都與軸向承載軸承座相對運動的軸承副成剛性連接成一體同步運動連接，相對靜止的軸承副直接或間接地與工作臺底座固定一體；每個軸承的滑動副其相對靜止的滑動面上有帶流體入口的油腔。
2、 根據(jù)權利要求l所述的回轉(zhuǎn)工作臺，其特征在于所述多個徑向軸承 呈軸向串聯(lián)連接或徑向并:^關疊加或混合疊加布置。
3、 根據(jù)權利要求1所述的回轉(zhuǎn)工作臺，其特征在于所述回轉(zhuǎn)工作臺面 上固《有電i茲吸盤。
全文摘要
一種高精度高剛度封閉式流體靜壓/動靜壓回轉(zhuǎn)工作臺，涉及精密機械自動化裝備領域。沿軸向安裝的多個軸向和徑向承載軸承通過多個回轉(zhuǎn)環(huán)和軸承導軌固定，設平衡軸承平衡，多個軸承的運動副同步轉(zhuǎn)動連接，固定副通過工作臺底座連接；徑向軸承副的滑動副與軸向軸承的軸承副成剛性一體同步運動，每個軸承的滑動副其相對靜止的滑動面上有油腔。在回轉(zhuǎn)工作臺流體壓力相同、體積等同的情況下，軸向、徑向剛度和承載能力成倍提高，提高的倍數(shù)正比于軸承個數(shù)，設計方便，制造簡單，成本低，精度高、無磨損。是高精度金屬切削機床的關鍵部件，尤其是大型和特大型重型裝備的關鍵技術功能部件，在航海、航天、大型飛機等領域的制造裝備中優(yōu)勢更加明顯。
文檔編號B23Q1/26GK101407024SQ200810181119
公開日2009年4月15日 申請日期2008年11月25日 優(yōu)先權日2008年11月25日
發(fā)明者呂桂芳, 吳行飛, 楊文英 申請人:吳行飛;呂桂芳;楊文英