[发明专利]无轴高精度静压数控回转工作台

说明书

技术领域

本发明涉及一种超精密机床应用的数控回转工作台，具体涉及一种无轴高精度静压数控回转工作台。

背景技术

在四轴或五轴联动数控机床中，工件回转工作台要求实现0～360°的连续回转，对于大型数控机床，工件回转工作台还要求具有较大的额定转矩，以保证其能承受自身及工件的载荷并具有良好的动态性能。

传统的工件回转工作台主要采用伺服电机配合齿轮减速机构的驱动方式，由于齿轮减速机构存在传动间隙，很难适应精密机床对回转工作台精度的要求。现有精密工件回转工作台通常采用两种驱动方式，一种是采用伺服电机配合精密蜗轮蜗杆副，另一种是采用直接驱动力矩电机，现有设计方案中，这两种方式都是通过主轴将动力传递给工作台台面的，主轴由轴承支撑定位，为保证其回转精度，要求主轴与轴承配合的圆柱面具有很高的圆柱度和同轴度，同时要求轴承的定位轴肩与所述配合圆柱面具有很高的垂直度，尤其是采用静压轴承时，所述圆柱度、同轴度和垂直度的高低将直接影响气隙或油膜的厚度，进而影响轴承的刚度和主轴的回转精度。在高精度回转工作台中，上述精度要求对主轴的加工及轴系的装配提出了很高的要求，一方面增加了其制造成本，另一方面在一定程度上制约了回转工作台向更高精度的发展。

北京东华精机高新技术有限公司的张向阳等人在其产品DHM-500中设计了一种静压转台结构，该转台采用伺服电机驱动，采用半球面静压轴承和止推轴承组合支撑的方式。半球面静压轴承相对圆柱静压轴承的加工工艺较为复杂，径向刚度较小，该转台的电机转子与转台转子之间通过传动轴连接，如前所述，传动轴所设计的各项加工和装配精度给转台的加工和装配增加了难度，另外，该转台共采用18个油腔，调整起来也较为复杂。(参见《纳米技术与精密工程》，2004年，第2卷，第1期，第54～58页)

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够降低回转工作台各零件的加工和装配调整难度，提高回转工作台的精度，同时具有结构紧凑、惯量小、动态性能好及刚性好的无轴高精度静压数控回转工作台。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括回转工作台固定板以及安装在回转工作台固定板上端的轴承定子，其特点是，轴承定子的内侧设置有轴承径向支撑，轴承轴向上支撑和轴承轴向下支撑分别安装在轴承径向支撑的上、下两端面上，且轴承轴向下支撑位于回转工作台固定板的内侧，在轴承定子上端还设置有分油环盖板，回转工作台固定板下端安装有电机定子固定件，电机定子固定件内侧安装有电机定子，电机定子的外圆与电机定子固定件的内孔配合，电机定子的轴向由电机定子固定件的法兰端面定位并与之固定，电机转子固定件安装在轴承轴向下支撑的下端，电机转子固定件的内侧设置有电机转子，电机转子内孔与电机转子固定件的外圆配合，电机转子的轴向由电机转子固定件的定位台阶定位并与之固定，电机腔盖板安装在电机定子固定件的下端，旋转编码器安装在电机转子固定件下端；回转工作台台面安装在轴承轴向上支撑的上端。

本发明的另一特点是：分油环盖板与轴承定子之间还设置有轴承定子密封垫片；电机定子固定件与回转工作台固定板两者之间采用气封和密封圈双重密封方式；回转工作台固定板可直接安装在机床的滑动工作台滑块上或机床床身上，还可在回转工作台固定板的左右两侧设置油腔，使回转工作台固定板成为静压直线滑台的滑块，使该回转工作台成为滑动及回转功能一体化工作台。

采用上述技术方案，本发明无轴高精度静压数控回转工作台改变了现有的主轴转动设计方案，采用中空无轴结构，采用直驱电机驱动，将工作台台面及电机转子分别直接安装在液体静压轴承的轴承转子上，有效的降低了回转工作台主要零件的加工和装配调整难度，保证了回转工作台的精度和刚度，该回转工作台还配合采用旋转编码器反馈和计算机数字控制的实现方式。该回转工作台还可实现转台滑台一体化结构设计，具有结构紧凑、惯量小、动态性能好及刚性好的特点。所述回转工作台的设计定位精度可达3.5角秒，重复定位精度可达1角秒，分辨率可达0.5角秒，径向刚度可大于4000N/μm，轴向刚度可大于30000N/μm。

附图说明

图1为本发明回转工作台的轴向剖视图；

图2为本发明回转工作台拆去回转工作台台面后的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。