高速重型立车闭式静压工作台

寇宗锋 吴庭荣 陈 洋

(一重集团绍兴重型机床有限公司，浙江 绍兴 312000)

传统大、中型立车工作台多采用静压技术，因其采用压力油膜作为工作介质，具有高承载刚度特性，摩擦副间无磨损，可克服爬行现象，运转灵敏平稳，以及其承载油膜的误差均化和减震、吸震作用使得静压工作台具有极高的回转精度和定位精度。也正是由于上述突出优点使其在精密机床行业得到了广泛应用。

现有立车工作台静压结构均为开式静压结构，如图1所示为典型开式静压工作台结构。

开式静压导轨：压力油经节流器或多头恒流分油器进入导轨的各个油腔，使运动部件浮起，导轨面被油膜隔开，油腔中的油不断地通过封油边而流回油箱。当动导轨受到外载荷作用向下产生一个位移时，导轨间隙变小，增加了回油阻力，使油腔中的油压升高，以平衡外载荷。

近年来随着产品向大型化、重型化、高速高精化发展，对工作台的承载能力、静、动态性能均提出了新的要求，尤其大型立式车铣复合机床的出现，传统的回转工作台由于结构等方面的原因开始不能满足设计要求。经过研究、实践设计出了承载能力更大、精度更高、性能更稳定的闭式静压工作台，如图2为所设计的闭式静压工作台结构图。

该工作台主要由工作台面花盘、工作台底座、主轴装置、驱动轴及静压结构组成；机械传动结构与开式静压工作台相似：花盘通过主轴轴承与把合在工作台底座上的主轴连接实现台面花盘的轴向定位，通过驱动轴齿轮与把合在花盘上的齿圈啮合实现花盘台面的转动，除了通常在工作台底座上设置静压油腔外，本工作台最大特点是在花盘导轨的上面也设置了相关的静压油腔，形成了台面花盘导轨的闭式静压。该结构的特点如下：(1)由于在台面花盘导轨上下面均设置了静压油腔，可有效地防止由于高速、重载机床导轨上的载荷与速度变换范围较广，载荷分布不均，切削力等原因可能造成的局部过载与刚度低，可以承受双向外载荷，保证运动部件工作平稳,明显提高导轨工作运行的精度、平稳性和可靠性；(2)可以有效地解决工作台在高转速，油温升高、油液粘度下降、下油膜厚度难以控制的情况。

本结构在静压油腔的设计上采用了新型结构的静压油垫，是一种具有多环形流道油腔和阻尼型封油边结构的静压油垫，结构简图如图3。

此种静压油垫的结构特点有：(1)新型结构静压油垫在油腔和封油边上分别设置阻尼流道和阻尼槽，可以使浅油腔和油膜间隙内的高速液压油在阻尼流道和阻尼槽内产生紊流，利用紊流流动特性，可以增加液阻，提高承载性能，实现压力增益；(2)在静压油垫的封油边设置阻尼槽，可在阻尼槽处产生局部静压效应，减小封油边摩擦，提高了静压油垫的油膜刚度。

多环形流道油腔和阻尼型封油边结构的新型静压油垫结构，通过实际的使用，表明其承载能力和油膜刚度优于传统结构的静压油垫。

该结构同时在静压供油方式的选择上结合了传统的定量供油和定压供油两种不同的供油方式，采用定量定压复合供油方式，可以有效地弥补单独使用一种供油方式的缺陷，显著提高了静压油膜的刚度，油膜厚度的可控性也得到了很好的提高，工作台高速运行的稳定性得到很好的提高。工作台压板采用定压供油方式，下导轨采用定量供油方式。工作台静压原理图如图4。