一种高稳定性静压回转工作台的制作方法

1.本发明涉及工件旋转加工设备领域，具体为一种高稳定性静压回转工作台。


背景技术：

2.回转工作台是立式车床、铣床、加工中心、数控插齿机等多种机床的核心部件，回转工作台的运动精度、承载能力、应对冲击力的能力等要素关系到整台机床的生产加工能力和效率。目前在制造加工行业中，已经出现了各种能够应对不同使用环境场景的回转工作台，甚至一些能够根据使用情况进行调节改变的多功能回转工作台也陆续推出。
3.如公开号为cn201510989967.1的中国发明专利申请文件中公开的一种一体式回转平台，包括工作台面、电机定子、转子、交叉滚子回转轴承、深沟球轴承和机台底座，所述工作台面的中央固定有定心轴，所述转子固定在定心轴的外壁中部，所述交叉滚子回转轴承设置在工作台面、转子与机台底座之间，所述电机定子固定在机台底座的内壁中部，所述深沟球轴承的外圈与机台底座内壁下部相固定，所述深沟球轴承的内圈与定心轴下部相固定，所述定心轴上位于深沟球轴承内圈的下方还固定有同步带轮，所述机台底座下部与同步带轮相对应的位置固定有编码器反馈检测装置。该文件所包含技术方案中，所给出的回转平台具有支撑精度高，刚性强以及机电一体和机械传动误差小等优点。
4.但在上述的一体式回转平台中，于上方活动的回转部件与位于下方固定的承载平台之间通过深沟球轴承进行连接，以实现在承载上方工件向下作用的重量的同时保证两部分能够进行自由的相对转动。但是在这样的回转工作平台实际使用过程中应当考虑到，该装置部件并不是独立使用使部件旋转起来即可的，而是会在靠近工件的位置安装设置用于打磨、切削的刀头组件。因此在工作过程中，刀头组件会对回转平台所固定的工件局部接触并产生很大的非竖直方向作用力，而这部分作用力又会直接通过回转平台传递至两部分的活动连接位置，即轴承位置处。在上述的使用情况下，不管是加工处理过程中，还是在安装有自身重量较大的工件时对设备进行启停的情况下，又或是回转工作中收到局部外力冲击的情况下，都容易损伤零部件，影响回转平台的工作精密性，严重时还可能会造成回转平台发生不可逆的变形损坏的情况。除此之外，由于该装置采用了滚子以一种直接接触的形式起到承载作用，因此在长时间使用之后会导致轴承中的滚子部件发生磨损，增加旋转运动动作的阻力，而如果出现了非平衡的磨损情况后，更有可能造成工件难以觉察的误差，影响正常的使用。
5.针对上述问题，本发明提供了一种采用静压结构形式进行支承，同时具有良好的抗外界干扰因素影响能力的高稳定性静压回转工作台。


技术实现要素：

6.本发明提供了一种采用静压结构形式进行支承，同时具有良好的抗外界干扰因素影响能力的高稳定性静压回转工作台。
7.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种高稳定性静压回转工作台，包含有用于作为承载和连接安装其他部件基础的工作基台以及用于固定连接所需加工工件的回转平台，所述工作基台包含有用于安装回转平台的回转连接安装区以及用于拓展安装刀头组件的拓展安装区；所述回转平台整体呈圆柱形并且安装于所述回转连接安装区的上方，所述回转平台和所述工作基台之间设置有驱动装置，用于带动所述回转平台相对于所述工作基台绕固定的中心轴线进行转动；所述工作基台上形成有由所述工作基台上的回转连接安装区中心处向上延伸凸起形成的连接主轴部，所述回转平台上由下向上开设形成有能够套接于所述连接主轴部外侧的连接槽口部，所述连接主轴部与所述连接槽口部之间形成有能够提升所述回转平台承受外力时稳定性的反扣式静压支承结构，所述反扣式静压支承结构包含有第一静压支承组件和第二静压支承组件，所述第一静压支承组件设置于所述工作基台的上表面和所述回转平台的下表面之间，能够使所述工作基台向所述回转平台产生向上的支顶作用力，所述工作基台上形成有第一抵止连接部，同时所述回转平台上形成有第二抵止连接部，所述第一抵止部与所述第二抵止部在水平方向上互相嵌合，所述第二静压支承组件设置于所述第一抵止连接部的下表面于所述第二抵止连接部的上表面之间，所述工作基台能够通过第二静压支承组件向所述回转平台施加下压作用力。
8.作为对本发明的优选，所述驱动装置为一种力矩电机，所述力矩电机的外圈定子部与所述工作基台相固定连接，所述力矩电机的内圈转子部与所述回转平台相固定连接。
9.作为对本发明的优选，所述第一静压支承组件包含有若干环绕所述回转平台的中心轴线并均匀间隔布置于所述回转平台外侧的静压支承块。
10.作为对本发明的优选，所述第二静压支承组件一体设置于所述第二抵止连接部上，所述第二静压支承组件中包含有呈现圆盘形的静压压盖，所述静压压盖的中心部与固定于所述工作台中心处的所述连接主轴部相固定连接，环绕所述静压压盖的周向设置有多组向下的出油口。
11.作为对本发明的优选，所述静压压盖上相邻的出油口之间互相间隔相等的间距，每一个出油口对应的油液腔还与一个能够检测油液压强大小的静压检测器。
12.作为对本发明的优选，所述静压压盖的出油口与所述第二抵止连接部的上表面之间还设置有辅助压盖。
13.作为对本发明的优选，所述工作基台与所述回转平台之间填充有油液且形成有减少油液外漏的嵌合式密封结构。
14.作为对本发明的优选，所述连接主轴部的顶部固定安装有圆光栅编码器，所述回转平台的中心部由下向上开设有中空的安装腔，所述圆光栅编码器的输入端通过联轴器与所述的回转平台相连接固定。
15.作为对本发明的优选，所述回转平台用于与所述圆光栅编码器的输入端相连接的部分为一种活动安装于所述回转平台上方的可拆卸盖板。
16.作为对本发明的优选，所述回转平台包含有位于下方的主体盘以及位于上方的磁吸盘两部分。
17.综上所述，本发明能够实现以下多项有益效果：1.本发明方案中所给出的这种高稳定性静压回转工作台通过一种反扣式静压支承结构实现对回转平台和工件的支承作用，由于采用了静压的支承结构形式，将互相抵止
接触刚性零部件转化为了持续流动的油液，能够有效避免长时间使用后由于局部磨损导致回转阻力增大的情况，此外通过静压检测器对静压支承结构中上下不同的两部分静压模块进行精确的调节控制，能够迅速高效地对回转平台在竖直方向上的高度进行调整，使固定安装有工件的回转平台在由于切削打磨导致整体重量发生变化后，仍然能够通过及时改变油压状态将工件复原至预设加工位置。
18.2.本发明方案中所给出的这种高稳定性静压回转工作台形成了一种反扣式静压支承结构，在不影响回转平台正常旋转动作的前提下，通过固定的工作基台与活动的回转平台之间互相嵌合的连接结构，使回转平台在启停或是旋转工作过程中，即便受到非平衡的外力作用，能够将其充分引导传递至工作基台上，而不会让回转轴承部件承受拉扯、扭转等非正常受力，有效保证回转平台旋转动作的稳定性以及对于工件的加工精度。
19.3.本发明方案中所给出的这种高稳定性静压回转工作台采用了一种内置的力矩电机作为驱动装置带动回转平台进行转动，能够通过回转平台对旋转过程中的工件输出持续稳定力矩，减小在不同位置处进行打磨切削加工时所产生的冲击波动，进一步提升加工精度，也提升了回转工作台的使用寿命。
20.4.本发明方案中所给出的这种高稳定性静压回转工作台在工作基台与回转平台之间还形成有嵌合式密封结构，在不影响油液以一种包含较大压力的状态下持续流动并且回转平台和工件以一种动态的方式起到支承作用同时，能够使回转工作台内部的油液尽量保存在内部，减少外泄和损失。
21.5.本发明方案中所给出的这种高稳定性静压回转工作台在工作基台与回转平台之间还安装设置有圆光栅编码器，能够实时将回转平台的旋转动作进行精确的检测记录，便于将数据转化为信号传递至控制模块，从而对回转平台工作过程中的旋转动作波动进行更为精确的微操调节。
附图说明
22.图1为高稳定性静压回转工作台的整体外观结构示意图；图2为高稳定性静压回转工作台的内部结构剖视示意图；图3为高稳定性静压回转工作台的内部结构中反扣式静压支承结构的局部放大示意图；图4为高稳定性静压回转工作台的内部结构中嵌合式密封结构处的局部放大示意图。
23.图中：1——工作基台，1a——回转连接安装区，1b——拓展安装区；2——回转平台，2a——主体盘，2b——磁吸盘；3——驱动装置；4——连接主轴部；5——连接槽口部；6——反扣式静压支承结构，6a——第一抵止连接部，6b——第二抵止连接部；7——第一静压支承组件，7a——静压支承块；8——第二静压支承组件，8a——静压压盖，8b——静压检测器；
9——辅助压盖；10——嵌合式密封结构；11——圆光栅编码器；12——联轴器；13——可拆卸盖板。
具体实施方式
24.以下具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
25.本方案是通过以下技术手段实现的：实施例：在本实施例中，给出了一种针对需要将工件相对于刀头组件进行相对转动实现打磨、切削加工处理的高稳定性静压回转工作台。与常见的回转工作台相类似的，其包含有一个用于作为承载和连接安装其他部件基础的工作基台1以及用于固定连接所需加工工件的回转平台2。
26.其中的工作基台1整体固定安装在地面上，又可以按照其被大致划分为用于安装回转平台2的回转连接安装区1a以及用于拓展安装刀头组件的拓展安装区1b两个部分。而所述回转平台2整体呈一种圆柱形，有位于下方的主体盘2a以及位于上方的磁吸盘2b两个部分，所述主体盘2a与所述磁吸盘2b之间通过沿竖直方向安装的螺栓进行了连接固定。
27.将所述回转平台2安装于所述工作基台1上时，所述回转平台2与所述工作基台1的外周部分互相对合形成有一种圆环形的空腔，该空腔安装设置有第一静压支承组件7。这里的第一静压支承组件7中主要包含有若干环绕圆环形的空腔安装设置的若干个静压支承块7a，相邻的两个静压支承块7a之间以均匀的间隙空间相分隔，而每一个静压支承块7a都通过开设有向上开的出油口，并且都通过管路与能够向外输出高压油液的油液缸相连接，在静压支承块7a上还连接设置有一个能够检测油压强度大小的检测装置。当静压支承块7a持续向外输送油液时，在其出油口与上方回转工作台之间便形成有一道极薄的压力油膜，实现对回转平台以及固定安装在回转平台上工件的整体支承作用。这里的第一静压支承组件7能够为回转平台2和工件的在竖直方向上提供向上的支承作用力，但仍不具备在竖直方向上为回转平台2提供向下的限位作用的结构。
28.因此进一步的，所述工作基台1的回转连接安装区1a向上凸起形成一个整体呈圆柱形的连接主轴部4，而所述回转平台2与该连接主轴部4相对应的，开设有由下向上延伸凹陷，同样呈圆柱形的连接槽口部5。所述连接主轴部4与所述连接槽口部5之间还形成有能够提升所述回转平台2承受外力时稳定性的反扣式静压支承结构6，而该反扣式静压支承结构6包含有形成于所述工作基台1上的第一抵止连接部6a以及形成于所述回转平台2上的第二抵止连接部6b，所述第一抵止连接部6a由所述连接槽口部5向所述回转平台2的回转中心轴线凸起形成，所述第二抵止连接部6b由所述连接主轴部4向所述回转平台2的回转中心轴线凹陷形成，所述第一抵止连接部6a嵌合于所述第二抵止连接部6b的内部。所述第一抵止连接部6a与所述第二抵止连接部6b之间安装设置有第二静压支承组件8，该组件同样以一种油液持续流动但保持下压作用力稳定的静压结构为所述回转平台2提供下压作用力。
29.具体的，所述第二静压支承组件8一体设置于所述第二抵止连接部上，所述第二静压支承组件中包含有呈现圆盘形的静压压盖8a，所述静压压盖8a的中心部与固定于工作台中心处的所述连接主轴部4相固定连接，环绕所述静压压盖8a的周向设置有多组向下的出油口，所述静压压盖8a上相邻的出油口之间互相间隔相等的间距，每一个出油口对应的油液腔还与一个能够检测油液压强大小的静压检测器8b。所述静压压盖8a的出油口与所述第二抵止连接部6b的上表面之间还设置有辅助压盖9。
30.在进行回转加工过程中，随着刀具对于工件的切削和打磨，会导致回转工作台2整体的在竖直方向上受力状态发生波动变化，这就容易导致回转平台2在竖直方向上出现起伏波动，甚至会由于第一抵止连接部6a与第二抵止连接部6b之间的抵靠接触，对回转平台2的运动产生巨大的阻力，同时产生严重磨损且发出极大的噪音。此外，在回转平台2旋转过程中的不同位置进行加工处理时，也会出现回转平台2对工作基台1在圆周方向上产生不平衡作用力的情况，进而导致两部分出现分离的趋势。而在本方案中所给出的这种结构的工作台中，通过各个不同位置处的静压检测器8b所获取的不同位置处的油压状态，并将各部分数据进行协同分析后，能够精确获知上方活动的回转平台2实际运动状态，进而对不同出油口处的油压状态进行控制调节，以提升回转平台2的稳定性。
31.考虑到静压支承结构对于油液压强动态调节的便捷性，若是完全将回转平台2制成封闭式的结构，那么在持续运转工作或是外部温度发生变化时，会造成内部油液体积的变化，影响设备整体的工作。因此在该情况下，本回转工作台采用了一种半封闭的组合连接形式，即在所述工作基台1与所述回转平台2之间形成有减少油液外漏的嵌合式密封结构10。具体的，该嵌合式密封结构10包含有形成于靠回转平台2外侧周向的环形凹槽和凸起，与之相对应的，所述工作基台1上形成有同样呈环境的凸起和凹槽，能够实现在不产生接触抵止的状态下的互相嵌合。此时，通过该结构能够有效减少油液在使用过程中的泄漏，同时还可以持续向回转工作台的内部加注油液，以较小的渗漏量动态平衡维持设备内部整体油压的稳定。此外，通过第一静压支承组件7和第二静压支承组件8之间的配合动作，还可以时间对回转平台2以及工件在竖直方向上高度的微调，进一步提升加工精度。
32.除此之外，在上述的静压支承结构下，由于油液还同时作用于工作基台1呈圆环形沿竖直方向延伸的局部外壁面以及回转平台2呈圆环形沿竖直方向延伸的局部内壁面之间，使两部分之间形成了一种呈圆柱形油膜区域。当回转平台2相对于工作基台1由于外力的作用发生偏移时，那么此时圆柱形油膜就会被打破平衡的状态，受挤压拉伸区域中的油液压强会大于受拉伸扩张区域中的油液压强，再不需要设置用于限制同心度的轴承的情况下，时间让两部分自动回复至预设的绕固定的中心轴线固定以及回转的状态。
33.作为驱动回转平台2相对于工作基台1进行旋转运动的部件，这里的高稳定性静压回转工作台中采用了一种力矩电机作为驱动装置3。力矩电机采用内嵌式的结构，力矩电机的外圈定子部与所述工作基台1相固定连接，所述力矩电机的内圈转子部与所述回转平台2相固定连接，使力矩电机在工作时，能够向回转平台2持续输出较为恒定的转矩，即便在出现外部阻力或冲击瞬间变化波动较大的情况下，能够有效避免驱动装置3自身发生不可逆的损坏，同时提升对于工件的加工精度。
34.进一步优选的，为了实现对一体式回转工作台的旋转运动工作进行更为精确的检测监控，在所述连接主轴部4的顶部还固定安装有一个圆光栅编码器11，所述回转平台2的
中心部由下向上开设有中空的安装腔。所述圆光栅编码器11的输入端朝向上方延伸，通过设置于安装腔内部的联轴器12实现该输入端轴部与所述的回转平台2的连接固定，让回转平台2能够带动输入轴进行转动。为了适应不同的工件回转工作台实际的不同工作状态，所述回转平台2用于与所述圆光栅编码器11的输入端相连接的部分为一种活动安装于所述回转平台2上方的可拆卸盖板13，方便操作人员对误差量进行及时的调节修正或是对内部结构部件进行更换维护。
35.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。