專利名稱：流體靜壓軸承旋轉工作臺的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種做圓周運動的旋轉工作臺，特別是一種以流體靜壓軸承為基礎的流體靜壓旋轉工作臺。
背景技術：
目前市面上各式搭載于立式車床、鏜床、銑床及中心加工機的旋轉工作臺，不論立式或臥式基本上都是使用傳統的滾動軸承(包含止推軸承)作為徑向與軸向的支撐。傳統的滾動軸承包括滾珠軸承及滾柱軸承，在考慮高速、精度需求時，多以滾珠軸承為主；若是應用在大型(重型)機具時，即考慮載重、高負荷情況時，則會改采滾柱軸承，但其不利于高轉速情況使用。上述兩種滾動軸承在運轉時，仍存在剛性體的接觸，長時間使用除了會產生剛性體的碰撞與磨擦外，還會產生磨耗與溫升，即便在潤滑油脂的保護下，由于長期的運轉及高度荷重、切削力影響，仍會使?jié)L動體變形，因此會縮短滾動軸承的壽命，還會影響機具的加工精度?，F今業(yè)界常用的旋轉工作臺方式，除了上述的滾珠軸承及滾柱軸承外，在大型工具機上為強化荷重方面的表現，會以類滑動軸承的方式，在滑動面上貼附鐵弗龍之類材質的耐磨片，搭配局部人工鏟花方式來進行強制潤滑，這樣的方式雖在使用初期可加強荷重及重切削時的能力，但因為使用這類的耐磨片會使得基準面不一致，加上長時間使用仍會產生磨耗，因此精度無法提升，容易造成使用壽命大幅降低，此外以耐磨片的方式容易增加額外的摩擦力，應用在大型機具時，容易造成傳動機構(如馬達、蝸桿蝸輪…等)的負擔， 間接也容易造成傳動機構的壽命減少。由此可見，上述常用的的物品及方式仍存有許多缺失，并非一優(yōu)良的設計，因此仍有相當大的改善空間。

實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種流體靜壓軸承旋轉工作臺，它能提高機具的工作精度和承載剛性，延長使用壽命。為解決上述技術問題，本實用新型流體靜壓軸承旋轉工作臺主要由一下方具有一用作主軸的徑向軸承的旋轉盤、一內部裝設有多個上下環(huán)狀軸向蓄壓槽及多個內部環(huán)狀徑向蓄壓槽的靜壓軸承模塊、數個節(jié)流器、一軸向間隔環(huán)、一精密螺帽、一蓄油槽、一傳動馬達及一優(yōu)化設計的抗振基座所構成；所述旋轉盤為一T字型構造，其盤面為圓形或方形中的任一優(yōu)化設計的幾何形狀組件，主要用來承載并穩(wěn)固地鎖定工具與加工件，其結構由一實心合金鋼材一體成型加工(剛性最佳)，所述旋轉盤或分成兩部分，即由一圓型轉盤與一主軸固定在一起(組裝時須注意兩者的垂直度)。該旋轉盤上方即為工作臺面，可依不同需求設計有數量不同的T型溝槽及固定螺絲孔，以方便加裝不同需求的工具(如夾頭或磁盤)，由于此旋轉盤上方即為工作臺面的基準面，所以其平面加工精度需達0. 001mm/500mm 內；同樣地，旋轉盤的下方為軸向靜壓軸承的接觸面，其平面精度亦需達到0. 001mm/500mm 內，并與上述基準面保持0. OOOlmm內的平行度；而主軸則需與此兩平面保持0. OOlmm內的垂直精度，使此流體靜壓軸承旋轉工作臺發(fā)揮最完美的動態(tài)精度。該旋轉盤側邊外圍部分設計有一斜面錐度的排水設計，以便于將上方滑落的切削液甩出，避免滲入靜壓軸承內部； 所述靜壓軸承模塊則為一圓柱體結構，側邊亦設計有一斜面錐度的排水設計，內部裝設有數量對等的上、下環(huán)狀軸向蓄壓槽及多個內部環(huán)狀徑向蓄壓槽，以及多個精密加工的流體流道與若干個精密流體節(jié)流器，通過所述多個流道與所述精密流體節(jié)流器相連結，此上部與下部的環(huán)狀軸向蓄壓槽平面亦需達到0. 001mm/500mm內的加工平面精度與0. OOOlmm內的平行度，而所述多個內部環(huán)狀徑向蓄壓槽圓周面，也需達到0. OOlmm內的加工真圓度及與上述兩上下平面0. OOlmm內的垂直精度。此外，一入油孔設于此所述靜壓軸承模塊的側邊，進入該靜壓軸承模塊的液壓油可順著內部設計的的油路平均進入上、下環(huán)狀軸向蓄壓槽，提供上、下軸向即垂直方向的對向靜壓推力；而進入所述內部環(huán)狀徑向蓄壓槽的部分， 則提供徑向即水平方向的對向靜壓推力；所述液壓油通過所述節(jié)流器節(jié)流后，進入所述靜壓軸承模塊與旋轉盤本體的間隙，形成一密閉的壓力流體薄膜。所述多個節(jié)流器則裝設于靜壓軸承模塊本體內或單獨安裝于外部，用來將進行節(jié)流后的節(jié)流精準送入蓄壓槽，并產生一能變化的節(jié)流阻抗，使前述的旋轉盤的軸向及徑向接觸面皆緊密包覆于壓力(高壓) 油膜中；所述軸向間隔環(huán)裝于旋轉盤下方主軸處，其形狀為L形或任一幾何形狀，提供此流體靜壓軸承旋轉工作臺系統的軸向靜壓軸承所需間隙，并由一精密螺帽進行固定；所述蓄油槽則收集前述部分供油后產生的回油，其側邊的回油孔接管與油壓系統相連接，由側邊的回油孔接管將液壓油再導回油壓單元中，再由馬達泵浦將其注入前述的入油孔，如此不斷循環(huán)，構成一循環(huán)的流體回路。該蓄油槽除了蓄油功能外，其側邊還設有一法蘭緣，其上設有數量不等的螺絲孔，能方便的將前述的模塊系統直接鎖固在任何工具機上以進行固定；所述傳動馬達主要負責動力傳輸，固定于優(yōu)化設計的抗振基座上，該傳動馬達通過皮帶輪與皮帶和旋轉盤下方的主軸相連接；或采用內藏式馬達，以轉、定子模式直接驅動主軸， 將動力傳輸至旋轉盤下方的主軸，帶動旋轉盤的旋轉，透過變頻器的調整，能進行0. 1 數千r.p.m.不同轉速的變化；所述經優(yōu)化設計的抗振基座則相應的給不同用戶提供另一彈性加工的模塊，其為上述模塊系統及馬達提供一穩(wěn)定的固定接口，能在原加工母機不作任何變動情況下，直接提供一完整的流體靜壓軸承旋轉工作臺模塊，直接架上機臺鎖定后即能運作。此優(yōu)化設計的抗振基座還能使流體靜壓軸承旋轉工作臺及馬達運轉期間不致產生過大的振動，并能有效提供抗振阻尼，使所有相關零組件構成一完整平臺，應用于各種不同的工作母機平臺。經過高壓過濾器的純凈工作流體(液壓油)在油壓系統中，藉由泵浦的作用輸出至靜壓軸承模塊側邊的入油孔，進入入油孔后，液壓油再順著內部設計的流道均勻地流入上、下環(huán)狀軸向蓄壓槽及內部環(huán)狀徑向蓄壓槽，在通過上述不同的蓄壓槽之前，液壓油會先流經裝設于靜壓軸承模塊內的多個節(jié)流器，經過節(jié)流后的液壓油再由前述的不同蓄壓槽噴嘴流出，分別提供上、下軸向即垂直方向的靜壓推力及徑向水平方向的的靜壓推力，并產生一能變化的節(jié)流阻抗。此刻充滿于軸向及徑向靜壓軸承間隙中的壓力(高壓)油膜，能將旋轉盤穩(wěn)定地浮起并維持精密的平行度及垂直度，使旋轉盤于無磨擦狀態(tài)下順暢地進行圓周運動，并恒時維持一定的剛性，不論由外部施壓于盤面任何一點，旋轉盤均能穩(wěn)定地維持平面精度。本實用新型的流體靜壓軸承旋轉工作臺，由于沒有滑動磨擦的產生，因此不需再
4于滑動面上貼附耐磨片，除了可減少安裝程序及成本，由于沒有磨擦，還能大幅提升使用壽命，降低日后維修的成本及時間。此外，本實用新型流體靜壓軸承旋轉工作臺屬于全密閉式的流體靜壓回路，不論上、下軸向及圓周徑向皆有全方位的流體靜壓支撐力，不像傳統滾動軸承只具有局部的軸向單向及部分圓周徑向的軸承支撐力，因此本實用新型流體靜壓軸承旋轉工作臺具有更優(yōu)異的剛性及穩(wěn)定性，進而可有效提升加工精度與質量。
以下結合附圖與具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明


圖1為本實用新型實施例組合圖一；圖2為本實用新型實施例組合圖二 ；圖3為圖2剖面示意圖。
具體實施方式
圖1至圖3為本實用新型流體靜壓軸承旋轉工作臺實施示意圖，一圓柱形的蓄油槽9底座，可藉由周圍的法蘭緣鎖定于任一工作母機的床身上，或以一方形優(yōu)化設計的抗振基座11，鎖定于工具機床身上，或直接吸附于電磁工作盤上。其上方裝設一靜壓軸承模塊 3，其內部通過精密加工，裝設有多個流體流道及若干個精密流體節(jié)流器6，并于不同幾何形狀位置，裝設若干個對等數量的上、下環(huán)狀軸向蓄壓槽4及多個內部環(huán)狀徑向蓄壓槽5，此上部與下部的環(huán)狀軸向蓄壓槽平面需達到0. 001mm/500mm內的加工平面精度與0. OOOlmm 內的平行度，而該多個內部環(huán)狀徑向蓄壓槽圓周面，也需達到0. OOlmm內的加工真圓度及與上述兩上下平面0. OOlmm內的垂直精度。旋轉盤1為一 T字型構造，其盤面可為圓形或方形中的任一優(yōu)化設計幾何形狀組件，用來承載并穩(wěn)固地鎖定工具與加工件，其結構由一實心合金鋼材一體成型加工(剛性最佳)，所述旋轉盤或分成兩部分，即由一圓型轉盤與一主軸2固定在一起(組裝時須注意兩者的垂直度)，旋轉盤1下方主軸設計有一螺紋區(qū)。旋轉盤上方即為工作臺面的基準面，所以其平面加工精度需達0. 001mm/500mm內；同樣地，旋轉盤的下方為軸向靜壓軸承的接觸面，其平面精度亦需達到0. 001mm/500mm內，并與上述基準面保持0. OOOlmm內的平行度；而主軸2則需與此兩平面保持0. OOlmm內的垂直精度， 才能使此流體靜壓軸承旋轉工作臺發(fā)揮最完美的動態(tài)精度。在主軸2下方，則裝設有一軸向間隔環(huán)7，主要負責調整旋轉盤1本體與靜壓軸承模塊3的軸向間隙，再由其下方的精密螺帽8固定其位置，使其保持所需隙值。由以上各組件組裝搭配后，才能提供一精密的滑動間隙。最后于主軸2下端直接裝設一傳動馬達10(例如D. D. Motor)，直接驅動主軸2帶動上方的旋轉盤1，如圖2所示；或在優(yōu)化設計的抗振基座11的側邊，直接裝設一傳動馬達 10 (例如伺服馬達)，透過皮帶輪與皮帶的傳輸，來間接驅動主軸2并帶動上方的旋轉盤1， 如
圖1所示。所述流體為液體或氣體。當工作流體(液壓油)藉由泵浦的作動輸出至靜壓軸承模塊側邊的入油孔12 后，液壓油再順著內部設計的流道均勻地流入上、下環(huán)狀軸向蓄壓槽4及內部環(huán)狀徑向蓄壓槽5，在通過上述不同的蓄壓槽之前，液壓油會先流經裝設于靜壓軸承模塊3內的數個節(jié)流器6，經過節(jié)流后的液壓油再由前述的不同蓄壓槽噴嘴流出，分別提供上、下軸向即垂直方向的靜壓推力及徑向即水平方向的靜壓推力，并產生一能變化的節(jié)流阻抗。此刻充滿于軸向及徑向靜壓軸承間隙中的壓力(高壓)油膜，能將旋轉盤穩(wěn)定地浮起并維持精密的平行及垂直度，使旋轉盤可于無磨擦狀態(tài)下順暢地進行圓周運動，并恒時維持一定的剛性，不論由外部施壓于盤面任何一點，旋轉盤均能穩(wěn)定地維持平面精度。由前述可知，本實用新型的流體靜壓軸承旋轉工作臺，只要依序將相關對象經過精密研磨后，彼此嵌合后即可完成組裝，不需要在各個接觸的相對滑動面進行人工鏟花或貼附傳統使用的鐵弗龍等耐磨片，不但能相對減少安裝程序以節(jié)省工時，且在維修保養(yǎng)上也相當方便。此外，由于旋轉盤1與靜壓軸承模塊3之間并無磨擦產生，因此在零磨耗情況下，不但能提升動態(tài)精度與使用壽命，在保養(yǎng)上亦能大幅降低傳統滾動軸承旋轉工作臺的繁瑣保養(yǎng)程序。本實用新型的流體靜壓軸承旋轉工作臺和前述常用旋轉臺比較的，具有下列優(yōu)占.
^ \\\ ·首先由于本實用新型可使該旋轉盤1藉由工作流體懸浮于其與靜壓軸承模塊3之間隙中，因此兩者即使在高速情況下進行反復的圓周運動，彼此也不會產生磨擦熱，能大幅降低熱溫升、減少熱變形，因此無論長時間或高速的反復運動，都不會影響加工精度，能有效提高加工工件的質量及精度。此外，在應用于精密分度分割功能時，還能有效減少黏滯滑動的情況。其次本實用新型由于以精密流體節(jié)流器6搭配靜壓軸承，所以能夠自動補償調整不同阻抗下所造成的壓力差，使旋轉盤1上方的工作臺面永遠保持穩(wěn)定與平衡，因此即使在高荷重或重切削情況下，也能達到比傳統滾動軸承旋轉工作臺加工時更為優(yōu)異的加工參數。最后本實用新型以精密流體節(jié)流器6與壓力(高壓)工作流體的結合，其壓力油膜所產生的剛性，比傳統滾動軸承可承受的重量更高，加上無磨擦的特性，特別適合超大、 超重型工具機的應用。為使熟悉該項技術者確實了解本實用新型的構造特征及其他創(chuàng)作目的與功效，列舉了上述具體實施例，并配合附圖示予以詳細說明，所選用的實施例僅用來對本案進行說明，本案還可以其他方式實施，故熟悉該項技術者在不脫離本實用新型的創(chuàng)作精神下，凡依本說明而做出的其它變化實施態(tài)樣，皆屬于本申請專利范圍。綜上所述，本實用新型流體靜壓軸承旋轉工作臺，其主要由一下方具有一用作主軸的徑向軸承的旋轉盤、一內部裝設有多個上下環(huán)狀軸向蓄壓槽及多個內部環(huán)狀徑向蓄壓槽的靜壓軸承模塊、多個節(jié)流器、一軸向間隔環(huán)、一精密螺帽、一蓄油槽、一傳動馬達及一優(yōu)化設計的抗振基座所構成；所述旋轉盤為一 T字型構造，由一實心合金鋼材一體成型加工 (剛性最佳)，該旋轉盤或分成兩部分，即由一圓型轉盤與一主軸固定在一起(組裝時須注意兩者的垂直度)。該旋轉盤上方即為工作臺面，可依不同需求設計有不同數量的T型溝槽及固定螺絲孔，以方便加裝不同需求的工具(如夾頭或磁盤)。該旋轉盤側邊外圍部分還設計有一斜面錐度的排水設計，以便于將上方滑落的切削液甩出，避免滲入靜壓軸承內部；所述靜壓軸承模塊則為一圓柱體結構，其內有不規(guī)則結構，側邊亦設計有一斜面錐度的排水設計，內部裝設有數量對等的上、下環(huán)狀軸向蓄壓槽及數個內部環(huán)狀徑向蓄壓槽，一入油孔設于此靜壓軸承模塊的側邊，進入靜壓軸承模塊的液壓油順著內部設計的油路平均進入上、下環(huán)狀軸向蓄壓槽，其提供上、下軸向垂直方向的對向靜壓推力；而進入內部環(huán)狀徑向蓄壓槽的部分，則負責提供徑向水平方向的對向靜壓推力；所述數個節(jié)流器則裝設于前述的靜壓軸承模塊中，將進行節(jié)流后的節(jié)流推力精準送入蓄壓槽，并產生一能變化的節(jié)流阻抗，使前述的旋轉盤的軸向及徑向接觸面皆緊密包覆于壓力(高壓)油膜中；所述軸向間隔環(huán)提供此流體靜壓軸承旋轉工作臺系統的軸向靜壓軸承所需間隙，并由一精密螺帽進行固定；所述蓄油槽主要功能則為收集前述部分供油后產生的回油，由側邊的回油孔13接管將液壓油再導回油壓單元中，再由馬達泵浦將其注入前述的入油孔，如此不斷循環(huán)，構成一循環(huán)的流體回路。該蓄油槽除了蓄油功能外，其側邊還設有一法蘭緣，其上設有數量不等的螺絲孔，能方便的將前述的模塊系統直接鎖固在任何工具機上以進行固定；所述傳動馬達負責動力傳輸，能直接傳動，或藉由皮帶輪及皮帶的聯結，將動力傳輸至旋轉盤下方的主軸，帶動旋轉盤的旋轉，透過變頻器的調整，能進行0. 1 數千r. p.m.不同轉速的變化；該優(yōu)化設計的抗振基座提供上述模塊系統及馬達一穩(wěn)定的固定接口，使流體靜壓軸承旋轉工作臺及馬達運轉期間不致產生過大的振動，并能有效提供抗振阻尼，并使所有相關零組件構成一完整平臺，能應用于各種不同的工作母機平臺。經由此精密設計的液靜壓軸承旋轉工作臺，能承載高度荷重，由于全部非接觸式的設計及流體工作原理，該旋轉工作臺不論在啟動、運轉或關閉情況時，皆能保持無磨擦狀態(tài)，所以本實用新型除了具有極高精度及承載剛性外，還具有極長時間的使用壽命。
權利要求1.一種流體靜壓軸承旋轉工作臺，其通過下方法蘭緣或加裝優(yōu)化設計的抗振基座能夠安裝于任一工具機床，其特征在于，包含一 T字型旋轉盤，其盤面為圓形或方形中的任一優(yōu)化設計的幾何形狀組件，其結構由一實心合金鋼材一體成型加工；該旋轉盤或分成兩部分，即由一圓型轉盤與一主軸固定在一起；一靜壓軸承模塊，其本體為一圓柱體結構，側邊設計有一斜面錐度的排水設計，內部裝設有數量對等的上、下環(huán)狀軸向蓄壓槽及多個內部環(huán)狀徑向蓄壓槽，以及多個精密加工的流體流道與若干個精密流體節(jié)流器；一圓柱型蓄油槽，其側邊的回油孔接管與油壓系統相連接，其側邊還設有一法蘭緣，該法蘭緣上設有數量不等的螺絲孔，該螺絲孔能夠直接鎖固在任何工具機上以進行固定；一軸向間隔環(huán)，其由其下方的精密螺帽固定；一傳動馬達，其固定于優(yōu)化設計的抗振基座上，該傳動馬達通過皮帶輪與皮帶和旋轉盤下方的主軸相連接；該傳動馬達或采用內藏式馬達，以轉、定子模式直接驅動主軸。
2.如權利要求1所述的流體靜壓軸承旋轉工作臺，其特征在于所述靜壓軸承模塊內的上、下環(huán)狀軸向蓄壓槽及內部環(huán)狀徑向蓄壓槽，通過所述多個流道與所述精密流體節(jié)流器相連結，該節(jié)流器裝設于靜壓軸承模塊本體內或單獨安裝于外部。
3.如權利要求1所述的流體靜壓軸承旋轉工作臺，其特征在于所述液壓油通過所述節(jié)流器節(jié)流后，進入所述靜壓軸承模塊與旋轉盤本體的間隙，形成一密閉的壓力流體薄膜。
4.如權利要求1所述的流體靜壓軸承旋轉工作臺，其特征在于所述旋轉盤下方主軸裝設有一軸向間隔環(huán)，其形狀為L形。
5.如權利要求4所述的流體靜壓軸承旋轉工作臺，其特征在于所述旋轉盤下方主軸設計有一螺紋區(qū)。
6.如權利要求1所述的流體靜壓軸承旋轉工作臺，其特征在于所述流體為液體或氣體。
專利摘要本實用新型公開了一種流體靜壓軸承旋轉工作臺，主要針對傳統旋轉臺滾動軸承使用過程中由于剛體接觸，容易造成滾動體變形，從而縮短滾動軸承的壽命，影響機具加工精度的問題所進行的改進。其主要由一下方具有一用作主軸的徑向軸承的旋轉盤、一內部裝設有多個上下環(huán)狀軸向蓄壓槽及多個內部環(huán)狀徑向蓄壓槽的靜壓軸承模塊、數個節(jié)流器、一軸向間隔環(huán)、一精密螺帽、一蓄油槽、一傳動馬達及一優(yōu)化設計的抗振基座所構成。藉由精密設計的流體靜壓軸承旋轉工作臺，其能承載高度荷重，又由于全部非接觸式的設計及流體工作原理，該旋轉工作臺不論在啟動、運轉或關閉情況時，皆能保持無磨擦狀態(tài)，因此除了能提升機具工作精度和承載剛性外，還能延長使用壽命。
文檔編號F16C32/06GK202065344SQ201020601669
公開日2011年12月7日 申請日期2010年11月11日 優(yōu)先權日2010年11月11日
發(fā)明者張志偉 申請人:偉寶精密有限公司