摘要： 介紹一種大（dà）型立式車床上的高精度回轉工作台， 它采用推力向心圓錐滾子組合軸承， 能（néng）夠滿（mǎn）足高精度、高速度加工的要求， 在一定程（chéng）度上能夠（gòu）代替（tì）磨削（xuē）用工作台。
 
      關鍵詞： 立式車床； 高精度回（huí）轉工作台； 推力向心圓錐滾子組合軸承（chéng）
   
　    在工作台回轉類機床中， 回轉工作台（tái）不（bú）僅要能夠很好地承受工（gōng）件的重力（lì）， 而且還要保證有較高的旋（xuán）轉精度。為此支撐軸承在工作台（tái）的旋轉中起著關鍵作用， 在工作台旋轉的過程中既要具有很強的承載能力， 還要有高的回轉精（jīng）度、高的極限轉速以及較好（hǎo）的（de）抵抗傾覆的（de）能力等  。
 
      1　、常規大型立式車床回轉工作台軸承配置
 
     大型數控立式車（chē）床回轉工作台的設計， 常規的（de）大多是采用液體靜壓軸承和精（jīng）密雙列圓柱滾子軸承。液體（tǐ）靜（jìng）壓軸承是（shì）靠潤滑泵將壓力油（yóu）送（sòng）到軸承間隙中， 強製形成潤滑油（yóu）膜， 從而實現液體潤滑的滑動軸承， 由潤滑油的靜壓力平衡外部載荷。因此， 油膜（mó）壓力與軸（zhóu）頸轉速基本無（wú）關，可在低速下獲得（dé）液（yè）體潤滑， 因而也能（néng）獲得較（jiào）低的摩擦因數， 液壓靜壓軸承起（qǐ）動和運轉期間摩擦副均被壓力油膜隔開， 滑動阻力僅來（lái）自（zì）流體黏性， 因（yīn）此它具有磨損小（xiǎo）、工作壽命長和起動功率小等特點。這種軸承還具有旋轉精度高、油膜剛度大和能抑製油膜震蕩等優點［２］ 。精密雙列（liè）圓柱滾子軸承（chéng）徑（jìng）向（xiàng）承載能力大、精度（dù）高， 因此較（jiào）好地保證了回（huí）轉工作台的旋轉精度。通過提高供（gòng）油壓力或靜壓軸承的接觸麵積就可以使該回轉工作台能承受很高的軸向負載， 所（suǒ）以該回轉（zhuǎn）工作台直徑可以做到１０ ｍ 以上， 可以承（chéng）受工件的重力在２ ＭＮ 以上［２］ 。但是該回轉工作台的軸承配置也有一些缺點， 由於采用了靜壓軸承就必須要專用油箱供給壓力油， 結構比較複雜而且成（chéng）本也比（bǐ）較高； 高速運（yùn）轉時油液發熱量高， 功率損耗大， 還需要（yào）專用的冷卻係統。
 
      如圖１ 所示（shì）， 電機經過減速（sù）箱傳動到最後一級減速齒輪６ 上， 齒輪６ 帶動大齒圈２ 即工作（zuò）台（tái）圍繞主（zhǔ）軸旋轉， 徑向承載的軸（zhóu）承是內（nèi）孔帶有錐度的雙列圓柱滾子軸承４， 它（tā）與主軸的錐麵相配合， 通過（guò）調整軸承內圈在主軸上的軸向（xiàng）移動量來調整徑向間隙。軸（zhóu）向支撐靠工作台和底座結（jié）合麵上通入壓力油形成靜壓油膜來承載。
 

                      圖１　常規大型立式車床回轉工作台
   
      2、　立（lì）式車床高精（jīng）度回轉（zhuǎn）工作台
 
      立式車床現在向（xiàng）大（dà）規格、高（gāo）精度方向發展， 但製約立車大型（xíng）化的關鍵技術就是工作台主軸軸承的製造問題（tí）。我國（guó）現有大型軸承基本上都靠進口，成本高，並且受到限（xiàn）製（zhì）， 國內一（yī）些廠家生產的相應規格的（de）軸承， 其精度和承載能（néng）力（lì）無法滿足現代高轉速、高精度、大承（chéng）載機床（chuáng）的趨勢， 尤其是（shì）在風電、核電、航空、航天領域， 所以（yǐ）工作（zuò）台軸承問題製約著立式車床的發展。如（rú）圖２所（suǒ）示， 某公司立式車床高精度回轉（zhuǎn）工作台采用推力向心圓錐滾子組合軸承， 該軸承（chéng）具有如下特點：
 
      （１） 無（wú）間隙配（pèi）合， 安裝拆卸方便。通過（guò）軸承壓蓋３ 壓緊軸承內圈即（jí）可實（shí）現無間隙。
  
      （２） 具有承受偏心載荷的能力。
 
      （３） 旋轉精度高。對（duì）該軸承預緊後， 可以實現加工工件的旋轉精（jīng）度（dù）無限接（jiē）近軸承初始旋轉（zhuǎn）精度［３］ 。
 
      （４） 剛（gāng）度高（gāo）， 額定（dìng）載荷大， 額定壽命長。軸承是（shì）負遊隙安裝， 從而（ér）大幅（fú）度提高了軸承剛（gāng）度。載荷和壽命是同類國外軸承的３暢８５ 倍和（hé）８９暢（chàng）４４倍［４］ 。
 
      （５） 極限轉速（sù）高。采用圓錐滾子， 避免了滾子（zǐ）的竄動和打滑， 使其極限轉速得到有效提高。
 
      （６） 安裝檢測方便。裝配時可根據主軸座精度檢測單和（hé）軸承套圈檢測單安裝軸承、調整精度，回轉部分組裝好後， 不裝工作台即可觀察到軸承的運轉（zhuǎn）情況， 對主軸回轉精度進行檢測。
 

                                 圖２　立（lì）式車床高精度（dù）回轉工作台
   
      采用該軸（zhóu）承後（hòu）立車高精度回轉工作台（tái）與常規大型立車回轉工作台相比：
 
     （１） 軸承種類（lèi）和數（shù）量減少。常規工作台需要（yào）２～３ 套軸承， 即靜壓軸承和精密雙列圓柱（zhù）滾子軸承； 現隻需１ 套組（zǔ）合軸承。
 
     （２）影響工作台精度的零件數量減少。如圖１所示， 工作台結構是將承受軸向力靜壓軸承的兩（liǎng）個麵分別直接加工在工作台底座上（shàng）和工作台上（shàng）， 將承受（shòu）徑向（xiàng）力的主軸固定安裝在工作台（tái）上並裝軸承（chéng），工作台回轉精度除受（shòu）回轉軸承（chéng）本身精度影響外， 還（hái）受工作台底座、工作（zuò）台１、主軸座（zuò）３等零件精度影響； 如圖２ 所示， 工作台回轉精度除受回轉軸承本身精度影響外，隻與主軸座４ 的精度有關。

      （３） 安裝軸承的零件加工方便， 不需（xū）調整。如圖１ 所示， 加工主軸座（zuò）３ 時需（xū）要與精密雙列圓柱滾子軸承的內錐孔配磨， 才能較好地保證兩個內錐孔配合， 加工工藝複雜； 如圖２ 所示， 主軸座４ 可（kě）以直接（jiē）在磨床（chuáng）上加工（gōng）， 不需配磨等工序， 加工方便。
 
      （４） 安裝（zhuāng）軸承的零件本身精度高。如圖１ 所示（shì），軸承（chéng）安裝麵因受零（líng）件（jiàn）形狀及重力限製， 尤其是工（gōng）作台底座， 很難在磨（mó）床加工達到高（gāo）精（jīng）度， 主軸座３ 又與工作台（tái）１ 把合， 加大了安裝累積誤差； 如圖２ 所示， 主（zhǔ）軸座４ 相對尺寸小且質量輕， 可以用磨床加工（gōng）， 其（qí）安裝麵的精度能夠做到（dào）０暢００５ ｍｍ 以內。
  
      （５） 不需（xū）要供給（gěi）壓力油。如圖１ 所示， 靜壓軸承軸向承載需要一（yī）整套的壓力油供給係統（tǒng）， 液壓係統複雜（zá）， 能源損耗大； 如圖２ 所示， 隻需給軸承潤滑油即可（kě）， 能源損耗小。從以上可以看出立（lì）車高精度回轉工作台最大程度上優（yōu）化了結構： 軸承直接安裝在（zài）主軸座上， 減少了安（ān）裝誤差， 省去了不必要的（de）零件； 僅一套該推力向心圓錐滾子（zǐ）組合軸承可代替常規的多個軸承的組合設（shè）計； 應用到立車回轉工作台上， 能以更小的裝配空（kōng）間達到更高的精度和更高的剛性； 使立車回（huí）轉工作台設計更為簡單； 有（yǒu）效降低了裝配高度從而降（jiàng）低整體重心的高度， 同時也減輕了主軸（zhóu）結構的重力； 提（tí）高抗傾覆扭矩性能； 圓錐滾子設計轉動平穩， 由於滾子內（nèi）外直徑不等， 沒有轉速差， 隻進行滾動， 沒有滑動和振動現象， 噪聲（shēng）低， 發熱量少， 潤滑油用量少， 潤滑及冷卻的油路係統設計更（gèng）簡單（dān）， 減少主軸的裝配時間， 提高工作效率（lǜ）。
 
       回轉工作台（tái）麵和床身底座采用有限元分析進行優化設（shè）計， 采用環形筋和放射筋布置， 將材料的性能充分發揮出來， 從而減（jiǎn）小自身（shēn）的變形， 提高剛性。此（cǐ）種回轉（zhuǎn）工作台裝配完成並自（zì）車工作台後的端麵跳動和徑向跳（tiào）動的精度與立車國家（jiā）標準比較（jiào）見表１。
 

                  表（biǎo）１　高（gāo）精（jīng）度工作台的精（jīng）度與立車國家（jiā）標準精度的對（duì）比 (mm)
  
                   
  
  
      從表１ 可以看出： 該高精度工作台的端（duān）麵跳動、徑向跳動這兩項幾何精度已經遠遠超過數控立式車床（chuáng）的（de）國（guó）家精度。
 
     3　、結（jié）束語
   
      目前， 這種高精度回轉工作台已經應用到（dào）該公司２暢５ ｍ 數控（kòng）定梁立式車床中， 該（gāi）機床（chuáng）在加（jiā）工直徑矱１ ９００航空零件後（hòu）其徑向、軸向跳動（dòng）均在（zài）０暢００５ ｍｍ以內， 回轉精度達到了Ｐ２Ａ 軸承的指標［３］ ， 完全能夠滿足磨削的（de）要求（qiú）， 因此在一定程度（dù）上能夠代替磨削工作台。同時這種工作台結構（gòu）也獲得了國家（jiā）發明專（zhuān）利（lì）
（專利號： ＣＮ２００９１００６５２９０暢７）。