新型重型数控落地铣镗床回转工作台结构

高洪浩

（威海华东重工有限公司技术中心，山东威海 264200）

1 目前国内数控落地式铣镗床回转工作台结构分析

目前国内数控落地式铣镗床回转工作台结构普遍采用如下结构形式：回转支撑导轨采用开式静压导轨支撑方式；定位装置采用安装在回转滑座上的定位油缸（其上有定位销）与工作台面下方的定位销孔配合完成定位；夹紧装置采用固定在回转滑座上的刹紧油缸配合工作台面下部加工出的环形T型槽配合完成夹紧。此类结构回转工作台存在如下缺点：由于回转支撑导轨采用开式静压导轨支撑方式，当工件重量偏离中心时，可引起工作台受倾覆力矩导致工作台发生倾覆变化，影响回转工作台的工作精度；定位结构复杂，加工、装配要求较高；由于夹紧装置中刹紧油缸夹紧位置偏离导轨较远，刹紧时会导致工作台面局部变形严重，影响回转工作台的工作精度。

通过现场及用户使用反馈表明，由于目前国内数控落地式铣镗床普遍采用的回转工作台结构采用开式静压导轨支撑、结构复杂的定位装置及引起工作台变形的夹紧机构，导致工作台只能实现简单的分度、定位功能，而无法满足大型重型零件精密加工对回转工作台重载、高精定位及联动切削的较高要求。

2 新型重型数控落地式铣镗床回转工作台的结构

2.1 新型重型数控落地式铣镗床回转工作台的结构特点

为解决目前国内数控落地式铣镗床回转工作台结构上的不足，笔者应公司要求并经过反复试验论证，设计完成一种新型重型数控落地式铣镗床回转工作台，新型工作台结构采用重心驱动原理，通过双电机双高精度滚珠丝杠装置驱动工作台滑座在工作台床身上移动，保证工作台重载时移动的精度；依靠双电机双齿轮驱动装置带动齿圈，并配合闭式静压导轨，可实现工作台的高精度连续回转；定位夹紧机构在闭式静压导轨上部导轨内，且夹紧时着力点位于闭式静压导轨区域内，锁紧时不会引起工作台变形。此结构的每条传动链都采用闭环控制。以上特点可实现回转工作台重载、高精回转、联动加工。

2.2 新型重型数控落地式铣镗床回转工作台的结构介绍

如图1～图3，新型重型数控落地式铣镗床回转工作台的主体结构主要由工作台床身1、工作台滑座2、工作台面3、中心轴承组件4、滑座驱动装置5、工作台面驱动装置6、静压压板锁紧装置7、高精度齿圈8、光栅尺9、滑座压板10等部分构成。

图1 主体结构图Ⅰ

依照以上主体结构图现把各部分结构及特点简单介绍如下。

2.2.1 工作台床身、工作台滑座、及工作台滑座驱动结构

工作台床身1由高强度低合金结构钢焊接而成，其上有3条导轨，满足重载需要。工作台床身导轨上支撑工作台滑座2，滑座亦由高强度低合金结构钢焊接而成。滑座与床身接触导轨面上加工有静压油腔，配合滑座上滑座压板10的静压压板面形成闭式静压导轨（如图2），闭式静压导轨可防止工作台在重载时由于重心不重合发生颠覆，保证工作台快速响应性及低速无爬行，运动平稳。2套滚珠丝杠驱动装置5分别固定于工作台床身上的导轨侧（如图3），提供工作台重载时移动所需动力，其由2套伺服电机经减速器分别联接高精度滚珠丝杠构成，其旋转运动驱动工作台滑座2沿床身导轨移动而带动工作台面3移动。床身上装有高精度光栅尺9，配合滑座驱动装置5中的伺服电机形成闭环控制系统，可精确定位工作台沿床身导轨方向的工作位置。

图2 主体结构图Ⅱ（A-A剖视图）

图3 主体结构图Ⅲ（B-B剖视图）

2.2.2 工作台面及驱动结构

工作台面为高强度铸件。2套工作台面驱动装置6呈180°分布固定于工作台滑座上（如图2、图3）。每套装置均由伺服电机经减速机联小齿轮组成，电机采用电子预加载技术消除传动间隙而满足运动精确定位。小齿轮与工作台高精度齿圈8啮合从而驱动工作台高精度齿圈带动工作台面作旋转运动进行工件加工，工作台面旋转位置信号由中心轴承结构（如图4）上安装的高精度角度编码器13进行测量输出，配合台面驱动装置6中的伺服电机形成闭环控制系统实现工作台面旋转位置精确定位。

2.2.3 中心轴承结构

中心轴承结构（如图4）底部固定于工作台滑座2中心处，上部与工作台面3联接，工作台面中心通过中心轴承结构定位安装作旋转运动，中心轴承结构上安装有高精度旋转编码器13对工作台面旋转位置信号进行测量输出，旋转运动精度主要由带内锥孔的高精度双列圆柱滚子轴承11保证。

图4 中心轴承结构图

2.2.4 工作台面闭式静压导轨及锁紧结构

工作台面底部装有高精度齿圈8，齿圈上下面为平行平面，齿圈底部放置于工作台滑座加工有多处静压油腔的静压导轨面上。4处静压压板均布固定于工作台滑座上（安装位置如图3），静压压板加工有静压油腔的静压导轨面压在齿圈上部，齿圈上下2处对称静压导轨面形成闭式静压导轨（如图5），保证工作台面旋转工作过程中的平稳性。每个静压压板静压油腔中设计有7处锁紧活塞14（如图6），通过液压控制可对齿圈进行自动锁紧放松，从而实现工作台面定位夹紧，此锁紧机构由于着力点位于闭式静压导轨区域内，锁紧时不会引起工作台面变形，防止因工作台面倾覆、变形而影响机床加工精度。

图5 工作台面闭式静压导轨及锁紧结构图

图6 静压压板锁紧装置结构图

3结语

此种新型重型数控落地式铣镗床回转工作台结构设计合理、变形小、精度高，并可实现重载、高精回转、联动加工，已在笔者公司生产使用。此结构解决了目前国内现有数控落地式铣镗床回转工作台在结构上由于采用开式静压导轨支撑、结构复杂的定位装置及夹紧机构夹紧时引起工作台变形等缺陷，可为国内机床行业提供借鉴。

［1］ 现代实用机床设计手册编委会.现代实用机床设计手册：上册［M］.北京：机械工业出版社，2006.