摘要： 介紹一種大型（xíng）立式車床上的（de）高（gāo）精度回轉工作台， 它采用（yòng）推力向心圓錐滾子組合軸承， 能夠滿足（zú）高精度、高速度加工（gōng）的（de）要求（qiú）， 在一定程度上能夠代（dài）替磨削用（yòng）工作台。
 
      關鍵詞： 立式車床； 高精度回轉工作台； 推力向（xiàng）心圓錐滾子組合軸承
   
　    在工作台回轉類機床中， 回轉工作台不（bú）僅要能夠很好地承受工件的重力， 而且還（hái）要保證有較高的旋轉精（jīng）度。為此支撐軸承在工作台的旋轉中起著關鍵作用， 在（zài）工作台旋轉的過（guò）程中既要具有很強的承載（zǎi）能力， 還要有高的回轉精度、高的極限轉速以及較好的抵抗傾（qīng）覆的能（néng）力等  。
 
      1　、常規大型立式車床回轉工作台軸（zhóu）承（chéng）配置
 
     大型數控立式車床回轉工作台的設計， 常規的大多是（shì）采用液體靜壓軸承和精密雙（shuāng）列圓柱滾（gǔn）子軸承。液體靜壓軸承是靠（kào）潤滑泵將壓力（lì）油送到軸承間隙（xì）中， 強製（zhì）形成潤滑油膜， 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（yóu）膜壓力（lì）與軸頸轉速基本無關，可在低速下獲得液體潤滑， 因而也能（néng）獲得較低（dī）的摩擦因數， 液壓靜壓（yā）軸承起動和運轉期間（jiān）摩擦副均被壓力油膜隔開， 滑動阻力僅來自流體黏性（xìng）， 因此它具有磨損小、工作壽命長和起動功率小等（děng）特點。這種軸承還具有旋（xuán）轉精度高、油（yóu）膜剛度大和能抑製油膜震（zhèn）蕩等優（yōu）點［２］ 。精密雙列圓柱（zhù）滾子軸承（chéng）徑向承載能力大、精度高， 因（yīn）此較好（hǎo）地保證了回轉工作（zuò）台的旋轉精度。通過提高供油壓力（lì）或靜壓軸承的接觸麵積就可以使該（gāi）回轉（zhuǎn）工作台（tái）能承受很高的軸向負載， 所以該回轉工作台直徑可以做到１０ ｍ 以上， 可以承受工件的重力在２ ＭＮ 以上［２］ 。但是該回轉工作台（tái）的軸承配置（zhì）也有一些缺點， 由於采用了（le）靜壓軸承就必須（xū）要專用油箱供給壓力油， 結構比較複雜而且（qiě）成本也比較高； 高速運轉時油液發熱量高， 功率（lǜ）損耗大， 還需要專用的冷卻係（xì）統。
 
      如圖１ 所示， 電機經過減速箱（xiāng）傳動到最（zuì）後一級減速齒輪６ 上， 齒輪６ 帶動大齒圈２ 即工作台圍繞主軸（zhóu）旋轉， 徑向承載的軸承是內孔帶有錐度的（de）雙列圓柱（zhù）滾子軸承４， 它與主軸的錐麵相配合， 通過調整軸（zhóu）承內圈在主軸上的軸（zhóu）向移動量來調整徑（jìng）向間隙。軸向支撐靠工作台和（hé）底座結合麵上（shàng）通入壓力油形成靜壓油膜來承載。
 

                      圖１　常規大型（xíng）立式（shì）車床回轉工作台
   
      2、　立式車床高（gāo）精度回轉工作台
 
      立式車床（chuáng）現在向大規格、高精度（dù）方向發展， 但製（zhì）約立車大型化的關鍵技術就是工作台主軸軸承的（de）製造問題。我國現有大型軸承基本上都靠進口（kǒu），成本高，並且受到（dào）限製， 國內一些廠家生產的（de）相（xiàng）應規格的軸承， 其精度和承載能力無法滿足現（xiàn）代高轉速、高精度、大（dà）承載機床的趨勢， 尤其是在風電、核電、航空、航天領域， 所以工作台軸承問題製約著立式車床的發展。如圖２所示， 某公（gōng）司立式車床高精度回轉工作台采用推力向心圓（yuán）錐滾子組合軸承， 該軸承（chéng）具有如下特點（diǎn）：
 
      （１） 無（wú）間（jiān）隙配合， 安裝拆卸方（fāng）便。通過軸承壓蓋３ 壓緊（jǐn）軸（zhóu）承內圈即可實現無間隙。
  
      （２） 具（jù）有承受偏心載荷的能（néng）力。
 
      （３） 旋轉精度高。對該軸承預緊後， 可以實現加工工件的旋轉（zhuǎn）精度無限接近軸承初始旋轉精度［３］ 。
 
      （４） 剛度高， 額（é）定載荷大（dà）， 額定壽命長。軸承是負（fù）遊隙安裝， 從而大幅度（dù）提高了軸（zhóu）承剛度。載荷和壽命是同類國外軸承的３暢８５ 倍和８９暢４４倍（bèi）［４］ 。
 
      （５） 極（jí）限轉速高（gāo）。采用圓錐滾子， 避免了滾（gǔn）子的（de）竄動和打滑， 使其極限轉速得到有效提高。
 
      （６） 安裝檢測方便（biàn）。裝配時可根據主（zhǔ）軸座精度檢測單和軸（zhóu）承（chéng）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（zuò）台（tái）即（jí）可觀察到（dào）軸承的運轉情況， 對（duì）主軸回轉精度進行（háng）檢測。
 

                                 圖２　立式車（chē）床高精度回轉工作台
   
      采用該軸承後立車高（gāo）精度回轉（zhuǎn）工（gōng）作（zuò）台與常規大型立車回轉工作台相（xiàng）比：
 
     （１） 軸承種類和數量減少。常規（guī）工作台需要２～３ 套（tào）軸承， 即靜壓軸承和精密雙列圓（yuán）柱滾子軸承（chéng）； 現隻需１ 套組合軸（zhóu）承。
 
     （２）影響工作台精度（dù）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（jìng）壓軸承的兩個麵分（fèn）別直接加工在工作台底座上和工作台上， 將承受徑向（xiàng）力的主軸（zhóu）固定安裝在工作台上並裝軸（zhóu）承，工（gōng）作（zuò）台回轉精（jīng）度除受回轉軸承本身精（jīng）度影響（xiǎng）外， 還受工作台底座、工作台１、主軸座３等零件精度影響； 如圖（tú）２ 所示， 工作台回轉精度除受回轉軸承本身精（jīng）度影響外（wài），隻與主軸座４ 的精度有關。

      （３） 安裝（zhuāng）軸承的零件（jiàn）加工方便， 不（bú）需調整。如圖１ 所示， 加工主軸座３ 時需要與精密雙列圓柱滾子軸承的內錐（zhuī）孔配磨， 才（cái）能較好地保證兩個內錐孔配合， 加工工藝複雜； 如圖２ 所示（shì）， 主軸座４ 可以直接在磨床上加（jiā）工， 不需配磨等工序， 加工方便。
 
      （４） 安裝軸承的零件本身精度高。如圖１ 所示，軸承安裝麵因受（shòu）零件形狀及重力限製（zhì）， 尤（yóu）其是工作台底座， 很難在磨床加工達到高精度（dù）， 主（zhǔ）軸座３ 又與工作台１ 把合， 加大了安裝累（lèi）積誤差（chà）； 如圖２ 所示， 主軸座４ 相對尺（chǐ）寸小且質（zhì）量輕， 可（kě）以用磨床加工， 其安裝麵的精度能夠做到０暢００５ ｍｍ 以內。
  
      （５） 不需要供給壓力油。如圖１ 所示， 靜壓軸承軸向（xiàng）承載需要一整套的壓力油供給係（xì）統， 液壓係統複雜， 能源損耗大； 如圖（tú）２ 所示， 隻需給軸承（chéng）潤滑油即可， 能源損耗小。從以上可以看出立車高精度回轉工作台最大程度上優化了結構（gòu）： 軸承直接（jiē）安裝在主軸座上， 減少了安裝誤差， 省去了不必（bì）要的零件； 僅一套該推力向心圓錐滾子組合（hé）軸承可代替常規的多個（gè）軸承的組合（hé）設計； 應用到立車回轉工作台上， 能以更小的裝（zhuāng）配空間達到更高的精度和更高的剛性； 使立車回（huí）轉工作（zuò）台設計（jì）更（gèng）為簡單； 有效降低了裝配高度從而降低整體重心的高度， 同時也減輕了主軸結構的重力； 提高抗（kàng）傾覆扭矩性能； 圓錐滾子設計轉動平穩， 由於滾子內外直徑（jìng）不等， 沒有（yǒu）轉速差， 隻（zhī）進行滾動， 沒有滑（huá）動（dòng）和振動現象， 噪（zào）聲低， 發熱量（liàng）少， 潤滑油用量（liàng）少， 潤滑及冷卻的油路係統設計更簡單， 減少主（zhǔ）軸的裝（zhuāng）配時間， 提高工作（zuò）效率。
 
       回轉工作台麵和床身底座采用有限元分析進行優（yōu）化設計， 采用環形（xíng）筋和放射筋布置， 將材料的性能充分發揮（huī）出來（lái）， 從而減小自身的變形， 提高剛性。此種回轉工作台裝配（pèi）完成並自（zì）車工作台後的端（duān）麵跳動和徑向跳動的精（jīng）度與立車國家標（biāo）準比較見表１。
 

                  表１　高精度工（gōng）作（zuò）台的精度與立（lì）車國家標準精度的對比 (mm)
  
                   
  
  
      從表１ 可以看出： 該高精度工作台的端麵跳動、徑向跳動這兩（liǎng）項幾何精度已經遠遠（yuǎn）超（chāo）過數控（kòng）立式車床的國家精度。
 
     3　、結束語
   
      目前， 這種高（gāo）精度回（huí）轉工作台已經應用到該公司２暢５ ｍ 數控定梁（liáng）立式車床中， 該機床在（zài）加工直徑矱１ ９００航空零件後其徑向、軸向跳動均在０暢００５ ｍｍ以內， 回轉精度（dù）達到了（le）Ｐ２Ａ 軸承的指標［３］ ， 完全能夠（gòu）滿足磨削的要（yào）求， 因此在一定程度上能夠代替磨削工作台（tái）。同時這種工（gōng）作台結構也（yě）獲得了國家發明專利
（專利號： ＣＮ２００９１００６５２９０暢７）。