[發明專利]大型回轉工作臺自適應調節靜壓支撐裝置和油膜厚度控制系統及方法

在審

• 申請號: 201610215551.9
• 申請日: 2016-04-08
• 公開（公告）號: CN105690111A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 唐兆慶;吳震宇;王偉;丁國龍;嚴雙平
• 申請（專利權）人: 宜昌長機科技有限責任公司
• 主分類號: B23Q1/38
• 分類號: B23Q1/38;B23Q11/00
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

技術領域

本發明涉及機床工作臺裝置領域，尤其涉及工作臺旋轉部件的支撐結構設計和靜壓油膜厚度的智能調節裝置。

背景技術

大型回轉工作臺是機床行業鏜床、銑床、加工中心及齒輪加工機床等的核心功能部件，其性能指標直接影響機床對工件的加工精度。工作臺作為轉動件，必須通過設計合理的軸承支撐結構來滿足工作臺運動穩定性要求，從而提高機床整機的加工精度。機械球軸承是一種支撐結構方案，但是工作臺正朝著精密重載趨勢發展，這種方式對球軸承的可靠性以及承載能力都提出了很高的要求，目前機械球軸承的技術發展已經遠遠不能滿足大型重載工作臺的應用場合。目前，比較普遍采用的是類似靜壓滑動軸承工作原理的技術方案，即在轉臺轉動件和定子部件之間注入一定流量、一定壓力的液壓油作為工作介質，進而對工作臺起到支撐作用。盡管這種技術已經工業化，但是就目前的產品而言，這種技術在實際應用過程中存在以下兩點困難和實際缺陷：

1）工作臺轉動件和主軸之間的間隙需要精密控制

為了保證轉臺的運動平穩性和定位精度，油膜厚度即上述轉動件和定心主軸之間的間隙值必須經過嚴格的理論計算得到（一般在3-4個絲左右），并且還要通過采取合理的制造和裝配工藝確保實際間隙值與理論設計值一致。但是對于體積龐大的大型工作臺，如果要保證上述間隙要求，勢必增加制造和裝配難度。

2）對支撐介質的油膜厚度缺少智能調節

對于工作臺，理想情況下希望油膜厚度始終保持不變，但是，當工作臺受到的載荷變大，勢必要對支撐介質油膜產生擠壓，此時油膜厚度就會發生變化，如果不采取合理措施控制油膜厚度穩定在設計值，那么工作臺就會在載荷方向上發生位移，進而影響整機設備的加工精度。

基于目前靜壓工作臺存在的上述不足，本發明通過合理的結構設計以及采用可自適應調節油膜厚度的控制方案對現有技術的不足之處進行改進。

在申請公布號CN103878600中公開一中雙蝸桿消隙靜壓全閉環工作臺，可以消除工作臺主軸的間隙，但是其只能適用于加工精度要求較低的場合，而且采用圓錐面定位，定位精度無法保證。

發明內容

本發明的目的在于一方面為了滿足工作臺主軸與定心靜壓軸套之間微小間隙的苛刻要求；另一方面實現對靜壓油膜厚度的智能控制，提出一種改進的結構方案和自適應調節油膜厚度的控制系統。

為達到上述目的，發明的設計方案是：大型回轉工作臺自適應調節靜壓支撐裝置，它包括工作臺主軸，工作臺主軸上固定安裝有蝸輪，蝸輪與蝸桿構成蝸輪蝸桿傳動，蝸輪的下側端面固定安裝有端面導軌，主軸靜壓套通過螺釘與工作臺主軸連接，端面導軌與靜壓油腔塊相配合，靜壓油腔塊固定安裝在工作臺底座上，工作臺底座與地基固定相連，工作臺底座的中心固定安裝有定心靜壓軸套，定心靜壓軸套與主軸靜壓套相配合；所述定心靜壓軸套內部加工有供油通道，供油通道與供油系統相連。

所述供油通道包括主供油口，主供油口加工在定心靜壓軸套上，主供油口與主供油管道相連通，主供油通道上依次連通有軸向供油管路和徑向供油管路。

所述靜壓油腔塊采用扇形結構，共有12塊，通過螺釘均布安裝在工作臺底座的上端面。

所述端面導軌與靜壓油腔塊之間通過軸向供油管路通入液壓油對端面導軌及回轉部件進行軸向支撐，其間隙為0.03-0.04mm。

所述主軸靜壓套和定心靜壓軸套的配合面通過徑向供油管路通入液壓油對主軸靜壓套及回轉部件進行徑向支撐，其間隙為0.03-0.04mm。

所述主軸靜壓套的主體采用35號結構鋼，主軸靜壓套與定心靜壓軸套相配合的面澆鑄一層巴士合金。

一種用于自適應調節靜壓支撐裝置的油膜厚度檢測系統，它包括控制器，控制器通過信號線與變頻電機相連，變頻電機通過信號線與多頭泵相連，多頭泵與供油通道的主供油口相連控制軸向供油管路和徑向供油管路的油液供給，進而控制靜壓導軌的油膜厚度，靜壓導軌的頂部設置有工作臺，工作臺安裝在工作臺主軸的頂面，在工作臺上安裝有電渦流位移傳感器，電渦流位移傳感器的信號輸出端與控制器信號輸入端相連。