专利名称：一种重载数控回转工作台的制作方法
技术领域：
本实用新型专利涉及一种大型金属切削机床不可缺少的功能部件(辅机)，即一种 重载数控回转工作台，涉及加工大型工件的铣镗床、数控滚齿机等。可用作最大承载60吨 的工件做回转运动以及任意角度的分度运动，可以在工作台静态锁紧状态下进行强力切 削加工，并可以在工作台处于连续回转运动状态下有足够的运动刚性进行工作，保证高精度高质量。
背景技术：
“高档数控机床与基础制造装备重大专项”明确指出到2020年，航空航天、船 舶、汽车、发电设备制造所需要的高档数控机床与基础制造装备70% 80%将立足国内，形 成高档数控机床与基础制造装备主要产品的自主开发能力，总体技术水平进入国际先进行 列，部分产品国际领先。“大型重载数控回转工作台”是高档数控机床的重要功能部件，约占 机床造价的1/4-1/3 ；研究其关键技术是开发大型重载数控回转工作台并实现与大重型数 控机床的配套的基础条件。随着工程机械、风电设备、冶金及矿山机械、港口机械、军工、铁路等行业的快速发 展，一些重工设备逐步趋于大型化、重载化，零部件(例如风电所用的大型斜齿轮)也相应的 走上了大型化道路，给现代机床加工技术带来了新的难题。对于大重型数控机床的强力切削，数控转台承受较大的冲击载荷，与转台固定的 工件夹具系统产生剧烈振动，降低了加工效率和精度。并且转台的传动机构由于磨损将使 间隙扩大，造成精度的急剧下降。以风力发电所用的大型斜齿轮加工为例，滚齿机、磨齿机切削载荷比较稳定，而铣 齿机是断续强力切削机床，铣齿加工时转台周向和轴向振动偏载力严重，对转台动态特性 提出了更高的要求。转台的连续回转运动及刀盘的直线运动进行复合，进行斜齿轮成型加 工。在进行切削加工时，一方面由于数控回转工作台处于连续回转状态，即工作台没有处 于静态锁紧状态，另一方面由于刀盘上切削刃的错位布置，相邻的切削刃工作产生的切削 力方向相反。即与被加工零件斜齿轮固定的工作台不断的受到方向完全相反的切削力的作 用，形成震荡，降低了转台回转运动的刚性，对于斜齿轮的加工精度有极大的影响。目前，针对强力切削产生运动刚性不足的情形，国内暂时没有有效的解决方法，南 京工大数控科技有限公司采用双铜棒沿工作台侧面周向布置与工作台侧面形成摩擦降低 振动的措施，能够起到一定的减振作用，但效果非常有限，并且长期使用会造成转台精度急 剧下降。因此急需一种技术能解决上述问题，以提高大型工作主机的工作性能、加工精度 和扩大其加工工艺范围。
实用新型内容本实用新型目的是提供一种重载数控回转工作台，解决目前大型重载数控回转工作台在强力切削时所存在着的转台静态和动态刚性差及工作台振动严重的问题。为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案一种重载数控回转工作台，包括 圆盘型工作台、转台本体、主轴、轮架及蜗轮蜗杆传动系统，所述主轴一端固定在所述转台 本体上，所述蜗轮架通过主轴轴承同所述主轴可旋转连接，所述蜗轮架的上端同所述工作 台固定连接，沿所述工作台下端面的圆周方向设置用于刹紧上述工作台的静态锁紧系统， 沿所述蜗轮架下端面圆周方向设有多个用于消除切削时工作台振动的阻尼动态消振系统， 所述工作台下端面的外圆周上设有环形槽，所述环形槽的下端固定有环形导轨压板，所述 导轨压板的下端同所述转台本体固定连接，其上设有同所述环形槽相贯通的多个通孔，所 述静态锁紧系统包括油缸、活塞、刹紧柱、刹紧螺栓及刹紧片，所述油缸同刹紧柱固定连接， 所述导轨压板的下端的外圆面上设有用于限制所述刹紧柱移动距离的挡块；所述刹紧柱置 于所述通孔内并可沿通孔上下移动，所述刹紧柱的下端设有油缸和置于油缸内的活塞，其 上端设有固定于所述导轨压板上的刹紧片；所述刹紧螺栓依次穿过所述环形槽、刹紧片、刹 紧柱、油缸和活塞，并同所述油缸和活塞密封连接，所述刹紧螺栓的下端通过螺母将所述活 塞的下端锁住，其螺帽的下端面置于所述环形槽的上端面上，所述刹紧片和螺帽之间固定 有碟簧；当所述油缸和活塞所形成的油腔内充入压力油时，所述油缸带动刹紧柱上移，使所 述刹紧片挤压所述环形槽的下端面，所述刹紧螺栓下移使其螺帽的下端面挤压环形槽的上 端面。所述工作台的下端面上还固定有导轨，所述导轨的下端同所述转台本体之间设置 有浮动的导轨板。所述蜗轮蜗杆传动系统中的蜗杆为可消除间隙的双导程蜗杆副。所述静态锁紧系统沿工作台下端面的外圆上均勻设置12个，所述各个静态锁紧 系统中的油缸通过油路串联。所述阻尼动态消振系统包括碟簧、活塞、油缸、环状刹紧座、摩擦片、刹紧环和压 盖；所述刹紧座环绕所述主轴并同所述转台本体固定连接，其上端设有同所述蜗轮架底端 固定连接的两个盘形摩擦片，其下端设有油缸和带有凸柱的活塞，所述油缸同所述活塞的 上端形成一油腔；所述活塞的凸柱依次穿过所述油缸和刹紧座同所述摩擦片上端的刹紧环 紧定连接，所述凸柱同所述油缸的缸体密封连接，所述油缸的下端固定有压盖，所述活塞下 端和压盖之间设有碟簧；所述油缸的油腔内供压力油时，所述的活塞在液压力作用下克服其底部碟簧的作 用下移，并带动与之相联的刹紧环下移，使两摩擦片的上表面与刹紧环贴合，其下表面与所 述刹紧座贴合；所述油腔卸压时，所述的活塞在所述碟簧作用下上移，并使所述的刹紧环上 移，使所述两摩擦片的上下表面分别同所述的刹紧环和刹紧座形成间隙。所述活塞的上端面上固定一销轴，所述油缸的缸体上设有与所述销轴相对应的销 孔，所述销轴置于所述销孔内并可沿所述销孔上下移动。所述两摩擦片的上表面和下表面分别固定有聚四氟乙烯导轨。所述阻尼动态消振系统沿所述蜗轮架下端的圆周上设置8个，各阻尼动态消振系 统中的油缸通过油路串联。本实用新型具有如下优点本实用新型采用可消除间隙的双导程蜗杆副结构和静态锁紧系统结构，其中的静态锁紧系统采用液压锁紧方式，在工作台外圆周的下端面上均勻设置多个独立的静态锁紧 系统，通过往油缸中注入压力油，依靠刹紧片对工作台产生的摩擦力来刹紧工作台，其刹紧 力度大，转台静态刚性好。为消除切削时所产生的振动，本实用新型在蜗轮架的下端均勻设置多个阻尼动态 消振系统，通过注入压力油使蜗轮架同两摩擦片之间产生摩擦力，利用摩擦吸振机能消除 强力切削时所产生的振动，具有很好的动态刚性，同时能够大幅度提高与之配套的大型数 控机床的加工效率和精度，降低零件制造成本。因此工件在一次装夹后，靠静态锁紧系统高 精度的完成钻、镗、铰、锪平面、铣削平面、键槽等；当工作主机处于强力切削状态、数控转台 承受较大的冲击载荷时，转台的运动刚性能在阻尼动态消振系统的作用下得到提高，保证 加工精度。
图1所示为本实用新型结构图；图2所示为图1的俯视图；图3所示为图1中的静态锁紧系统结构图；图4所示为图1中的阻尼动态消振系统结构图。图中附图标记表示为1、转台本体2、蜗杆3、蜗轮4、蜗轮架5、导轨板6、静态锁紧系统7、工作台 8、导轨9、阻尼动态消振系统10、主轴轴承 11、角度编码器12、主轴13、压环14、伺服 电机15、减速器 16、压力油管17、活塞18、摩擦片19、刹紧环20、聚四氟乙烯导轨 21、碟簧22、压力油管23、油缸24、挡块25、刹紧柱26、刹紧螺栓 27、碟簧28、刹紧 片29、压板30、垫片31、导轨压板32、活塞33、螺母34、压盖35、垫片36、油缸 37、刹紧座38、环形槽 39、销孔40、螺帽41、凸柱42、销轴。
具体实施方式
以下将结合附图，使用以下实施例对本实用新型进行进一步阐述。如图1、2所示的是本实用新型的具体结构，是一种大型重载数控回转工作台，包 括转台本体1、工作台7、蜗轮架4、蜗轮3、蜗杆2、伺服电机14、减速器15、角度编码器11、 主轴轴承10、导轨8、导轨板5、主轴12、静态锁紧系统6、阻尼动态消振系统9。转台本体与 主机床身联接，工作台7通过环形导轨8设置在本体上。转台本体是回转工作台的基本件，必须有足够的刚度和强度，在转台本体1的中 下部沿周向及纵向布置肋板，并在转台本体1的上部周向设置贴塑导轨8，可大幅度提高了 转台本体1的刚性以及承载能力。蜗轮蜗杆传动系统中的蜗轮3固定设置在蜗轮架4上，蜗杆2为可消除间隙的双 导程蜗杆副，蜗轮架4固定设置在工作台7上，这样蜗轮3与工作台7固定联接成一个整 体。蜗杆2通过联轴器、减速器15由伺服电机14驱动，蜗杆2与蜗轮3啮合；主轴12固 定设置于转台本体1的上端，主轴轴承10通过压环13预紧以无间隙的方式设置于主轴12 上，蜗轮架4通过主轴轴承10绕主轴12旋转，角度编码器11设置于主轴12上，并可跟随 工作台7同步转动。[0031]如图3所示，为保证工作台处于静态时的强力切削稳定性，沿工作台7的下端面的 圆周方向设有多个用于刹紧工作台7的静态锁紧系统，工作台7的下端设有环形槽38，环形 槽38的下端固定有环形导轨压板31，导轨压板31的下端同转台本体1固定连接，其上设有 同环形槽38相贯通的多个通孔，静态锁紧系统包括油缸23、活塞32、刹紧柱25、刹紧螺栓 26及刹紧片观，油缸23通过销钉同刹紧柱25固定连接，导轨压板31的下端的外圆面上设 有用于限制刹紧柱25移动距离的挡块M ；刹紧柱25置于通孔内可沿通孔上下移动；刹紧 柱25的下端设有油缸23和置于油缸23内的活塞32，其上端设有固定于导轨压板31上的 刹紧片观和垫片30 ；刹紧螺栓沈依次穿过环形槽38、刹紧片28、刹紧柱25、油缸23和活 塞32，并同油缸23和活塞32密封连接，刹紧螺栓沈的下端通过螺母33将活塞32的下端 锁住，其螺帽40的下端面置于环形槽38的上端面上，刹紧片观和螺帽40之间固定有碟簧 27，各静态锁紧系统的油缸之间通过油管串联；当压力油管22往油缸23和活塞32所形成 的油腔内充入压力油时，油缸23克服碟簧27的作用力带动刹紧柱25上移，使刹紧片观和 环形槽38的下端面之间产生摩擦，刹紧螺栓沈下移使其螺帽40的下端面挤压环形槽38 的上端面，因此在环形槽38的上下两端面均产生摩擦，依靠此摩擦力的作用促使工作台处 于静态锁紧状态。当压力油卸荷时，刹紧柱25在自重作用下下滑至挡块M处，不再给刹紧 片观向上作用力，且刹紧片观在碟簧作用下与工作台底面形成间隙，即脱离摩擦，工作台 7解锁。当工作台7处于回转状态进行强力切削时，由于工作台的非锁紧状态，会在切削 力的作用下产生振荡，沿蜗轮架4的下端设有多个用于消除切削时工作台振动的阻尼动态 消振系统。阻尼动态消振系统包括碟簧21、活塞17、油缸36、环形刹紧座37、摩擦片18、刹 紧环19和压盖34 ；刹紧座37环绕所述主轴并同转台本体1固定连接，其上端设有同蜗轮 架4底端固定连接的两个盘形摩擦片18，其下端同油缸36通过销钉固定连接，油缸36内设 有带有凸柱41的活塞17，油缸36同活塞17的上端形成一油腔；活塞17的凸柱41依次穿 过油缸36和刹紧座37同摩擦片18上端的刹紧环19紧定连接，凸柱41同油缸36的缸体 通过密封圈密封连接，油缸36的下端固定有压盖34，活塞17下端和压盖34之间设有碟簧 21和垫片35 ；为防止活塞转动，在活塞的上端面上固定一销轴42，油缸36的缸体上设有与 销轴42相对应的销孔39，销轴42置于销孔39内并可沿销孔39上下移动。为增强两摩擦 片的耐磨性能，在两摩擦片18的上表面和下表面分别固定有聚四氟乙烯导轨20 ；沿蜗轮架 下端的圆周上设置8个独立的阻尼动态消振系统，各阻尼动态消振系统中的油缸通过油路 相串联。当压力油管16往油缸36的油腔内供压力油时，活塞17在液压力作用下克服其底 部碟簧21的作用下移，并带动与之相连的刹紧环19下移，使两摩擦片18的上表面与刹紧 环19贴合，其下表面与刹紧座37贴合，均产生摩擦力。利用此摩擦力来消除强力切削时产 生的振动；油腔卸压时，活塞17在碟簧21作用下上移，并使刹紧环19上移，使两摩擦片18 的上下表面分别同刹紧环19和刹紧座37形成间隙，脱离摩擦。虽然本实用新型已经通过具体实施方式
对其进行了详细阐述，但是，本专业普通 技术人员应该明白，在此基础上所做出的未超出权利要求保护范围的任何形式和细节的变 化，均属于本实用新型所要保护的范围。权利要求1.一种重载数控回转工作台，包括圆盘型工作台(7)、转台本体(1)、主轴(12)、蜗轮 架(4)及蜗轮蜗杆传动系统，所述主轴(12)—端固定在所述转台本体(1)上，所述蜗轮架(4)通过主轴轴承(10)同所述主轴(12)可旋转连接，所述蜗轮架(4)的上端同所述工作台 (7)固定连接，沿所述工作台(7)下端面的圆周方向设置用于刹紧上述工作台(7)的静态 锁紧系统，沿所述蜗轮架(4)下端面圆周方向设有多个用于消除切削时工作台振动的阻尼 动态消振系统，其特征在于 所述工作台(7)下端面的外圆上设有环形槽(38)，所述 环形槽(38)的下端固定有环形导轨压板(31)，所述导轨压板(31)的下端同所述转台本体 (1)固定连接，其上设有同所述环形槽(38)相贯通的多个通孔，所述静态锁紧系统包括油缸 (23)、活塞(32)、刹紧柱(25)、刹紧螺栓(26)及刹紧片(28)，所述油缸(23)同刹紧柱(25) 固定连接，所述导轨压板(31)的下端的外圆面上设有用于限制所述刹紧柱(25)移动距离 的挡块(24);所述刹紧柱(25)置于所述通孔内并可沿通孔上下移动；所述刹紧柱(25)的下 端设有油缸(23)和置于油缸(23)内的活塞(32)，其上端设有固定于所述导轨压板(31)上 的刹紧片(28)；所述刹紧螺栓(26)依次穿过所述环形槽(38)、刹紧片(28)、刹紧柱(25)、油 缸(23)和活塞(32)，并同所述油缸(23)和活塞(32)密封连接，所述刹紧螺栓(26)的下端 通过螺母(33)将所述活塞(32)的下端锁住，其螺帽(40)的下端面置于所述环形槽(38)的 上端面上，所述刹紧片(28)和螺帽(40)之间固定有碟簧(27);当所述油缸(23)和活塞(32) 所形成的油腔内充入压力油时，所述油缸(23)带动刹紧柱(25)上移，使所述刹紧片(28)挤 压所述环形槽(38)的下端面，所述刹紧螺栓(26)下移使其螺帽(40)的下端面挤压环形槽 (38)的上端面。
2.根据权利要求1所述的重载数控回转工作台，其特征在于所述工作台(7)的下端 面上还固定有导轨(8)，所述导轨(8)的下端同所述转台本体(1)之间设置有浮动的导轨板(5)。
3.根据权利要求1所述的重载数控回转工作台，其特征在于所述蜗轮蜗杆传动系统 中的蜗杆(2 )为可消除间隙的双导程蜗杆副。
4.根据权利要求1所述的重载数控回转工作台，其特征在于所述静态锁紧系统沿工 作台(7)下端面的外圆上均勻设置12个，所述各个静态锁紧系统中的油缸(23)通过油路串联。
5.根据权利要求1所述的重载数控回转工作台，其特征在于所述阻尼动态消振系统 包括碟簧(21)、活塞(17)、油缸(36)、环状刹紧座(37)、盘形摩擦片(18)、刹紧环(19)和压 盖(34)；所述刹紧座(37)环绕所述主轴并同所述转台本体(1)固定连接，其上端设有同 所述蜗轮架(4)底端固定连接的两个盘形摩擦片(18)，其下端设有油缸(36)和带有凸柱 (41)的活塞(17)，所述油缸(36)同所述活塞(17)的上端形成一油腔；所述活塞(17)的凸 柱(41)依次穿过所述油缸(36)和刹紧座(37)同所述摩擦片(18)上端的刹紧环(19)紧定 连接，所述凸柱(41)同所述油缸(36)的缸体密封连接，所述油缸(36)的下端固定有压盖 (34 )，所述活塞(17 )下端和压盖(34 )之间设有碟簧(21)；所述油缸(36)的油腔内供压力油时，所述的活塞(17)在液压力作用下克服其底部碟 簧(21)的作用下移，并带动与之相联的刹紧环(19)下移，使两摩擦片(18)的上表面与刹紧 环(19)贴合，其下表面与所述刹紧座(37)贴合；所述油腔卸压时，所述的活塞(17)在所述 碟簧(21)作用下上移，并使所述的刹紧环(19)上移，使所述两摩擦片(18)的上下表面分别同所述的刹紧环(19)和刹紧座(37)形成间隙。
6.根据权利要求5所述的重载数控回转工作台，其特征在于所述活塞(17)的上端面 上固定一销轴(42 )，所述油缸(36 )的缸体上设有与所述销轴(42 )相对应的销孔(39 )，所述 销轴(42 )置于所述销孔(39 )内并可沿所述销孔(39 )上下移动。
7.根据权利要求6所述的重载数控回转工作台，其特征在于所述两摩擦片(18)的上 表面和下表面分别固定有聚四氟乙烯导轨(20)。
8.根据权利要求1-7任一权利要求所述的重载数控回转工作台，其特征在于所述阻 尼动态消振系统沿所述蜗轮架下端的圆周上设置8个，各阻尼动态消振系统中的油缸(36) 通过油路串联。
专利摘要本实用新型公开一种重载数控回转工作台，包括圆盘型工作台、转台本体、主轴、蜗轮架及蜗轮蜗杆传动系统，所述主轴一端固定在所述转台本体上，所述蜗轮架通过主轴轴承同所述主轴可旋转连接，所述蜗轮架的上端同所述工作台固定连接，沿所述工作台下端面的圆周方向设置用于刹紧上述工作台的静态锁紧系统，沿所述蜗轮架下端面圆周方向设有多个用于消除切削时工作台振动的阻尼动态消振系统，通过静态锁紧系统和阻尼动态消振系统的设置，可以保障转台在静态和动态两种状态下的刚性，同时提高与之配套的主机的加工精度。
文档编号B23Q11/00GK201824142SQ20102055605
公开日2011年5月11日 申请日期2010年10月11日 优先权日2010年10月11日
发明者吴培坚, 房秀丽, 曲维康, 藏克宝, 郝宝帅 申请人:烟台环球机床附件集团有限公司