摘（zhāi）要： 介紹一種大型（xíng）立式車床（chuáng）上的高精度回轉工（gōng）作台， 它采用推力（lì）向心圓錐滾子組合軸承， 能夠滿足（zú）高精度、高速度加（jiā）工的要求， 在一定程度上能夠代替磨削用工作台。
 
      關鍵詞： 立式車床； 高精度回（huí）轉工作（zuò）台； 推力向（xiàng）心圓錐滾（gǔn）子組合軸承
   
　    在工作台回轉類機床中（zhōng）， 回轉工作台不僅要能（néng）夠（gòu）很（hěn）好地承受工件的重力， 而且還要保證有較高的旋轉精（jīng）度。為（wéi）此支撐軸承在工作台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（hái）要有高的回轉精度、高的極限（xiàn）轉速以及較好的抵抗傾覆的能力等  。
 
      1　、常規大型立式車床回轉工作台軸承配置（zhì）
 
     大型數控立式車床回轉工（gōng）作台（tái）的設計， 常（cháng）規的大（dà）多是采用液體靜壓軸承和精密雙列圓柱滾子軸承。液體靜壓軸（zhóu）承是靠潤滑泵（bèng）將壓力油送到軸承間（jiān）隙中， 強製形成潤滑油膜， 從而實現液體潤滑的滑動軸承（chéng）， 由潤滑油的靜壓力（lì）平（píng）衡（héng）外部載荷。因此， 油膜（mó）壓力與軸頸轉速基本無關，可在低速（sù）下獲得液體潤滑， 因而也能（néng）獲得較低的摩（mó）擦（cā）因數， 液壓靜壓軸承起動和運轉期間摩擦副均（jun1）被壓力油膜隔開， 滑動阻力僅來（lái）自流體黏性， 因此它具有磨損小、工作壽命長和起動功率小等特點。這種軸（zhóu）承（chéng）還具有旋轉精（jīng）度高、油膜（mó）剛度（dù）大和能抑製油膜震蕩等優點［２］ 。精密雙列圓柱滾（gǔn）子軸承徑向承載能力大、精度高（gāo）， 因此較好地保證了回轉工作台（tái）的旋轉（zhuǎn）精度。通過提高供油壓力或靜壓軸承（chéng）的接觸麵積就可以（yǐ）使該回轉工作台能承受很高的軸（zhóu）向負載， 所以該回轉（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（zhì）也有一些缺點， 由於（yú）采用了靜壓軸承就必須要（yào）專用油箱供給壓力油， 結構比較複雜而且成本也比較高； 高速運轉時油液（yè）發熱量高， 功率損耗大， 還需要專用的冷卻（què）係統。
 
      如圖（tú）１ 所示（shì）， 電機經過減速（sù）箱傳動（dòng）到最後（hòu）一級減速齒輪６ 上， 齒輪６ 帶動大齒圈２ 即工作台圍繞主軸旋轉， 徑向承載的軸承是內孔帶有錐度的雙列圓柱滾子軸承４， 它與主軸的錐麵相配合， 通（tōng）過（guò）調整軸承內圈在主軸上的軸向移動量來調整徑向間隙。軸向支撐靠工作台和（hé）底座結合麵（miàn）上通入壓力油（yóu）形（xíng）成靜（jìng）壓油膜來承載。
 

                      圖１　常規大型立式車床回轉（zhuǎn）工作台（tái）
   
      2、　立式車床高精度回轉工作台
 
      立式車床現在向大規格、高精度方向發展， 但製約（yuē）立車（chē）大（dà）型化的（de）關鍵（jiàn）技術就是工作台主軸軸承的製造（zào）問題。我（wǒ）國現（xiàn）有大型軸承基本上（shàng）都靠進口，成本高，並且受到限製， 國內一些廠家生產的相應規格的軸承， 其精度和承（chéng）載能力無法滿足現代高轉速、高精度、大承（chéng）載機床的趨勢， 尤（yóu）其（qí）是在風電、核電、航空、航天領域， 所（suǒ）以工作台軸承問題製約著立式車床的發展。如圖（tú）２所示（shì）， 某公司立式車床高（gāo）精度回轉工作台采用推力向心圓（yuán）錐滾子組（zǔ）合軸承， 該軸承具有如下特點（diǎn）：
 
      （１） 無間隙配合， 安裝拆卸（xiè）方便。通過軸承壓蓋３ 壓緊軸承（chéng）內圈即可實現無間隙。
  
      （２） 具有（yǒu）承受偏心載荷的能力。
 
      （３） 旋轉精度高。對該軸承預（yù）緊後， 可（kě）以實現加工工件的旋轉精度無限接近（jìn）軸承初（chū）始旋轉精度［３］ 。
 
      （４） 剛（gāng）度高， 額定（dìng）載荷大， 額定壽命長。軸承是負遊（yóu）隙安裝， 從（cóng）而大幅度提（tí）高了軸承剛度。載荷和（hé）壽命是同類國外軸承的３暢８５ 倍和８９暢４４倍［４］ 。
 
      （５） 極限轉速（sù）高。采用圓錐滾（gǔn）子（zǐ）， 避免了滾子的竄動和打滑， 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（jīng）度檢測單和軸承套圈檢測單安裝軸承、調整精度，回轉部分組裝好後（hòu）， 不裝工作台即可觀察到軸承的運（yùn）轉情況， 對主軸回轉精度進行檢測。
 

                                 圖（tú）２　立式（shì）車床高精度（dù）回轉（zhuǎn）工作台
   
      采用（yòng）該軸承後立車高精度回轉工作台與常規大型立車回轉（zhuǎn）工作台相（xiàng）比：
 
     （１） 軸承種類和數量減少。常規工作台需要（yào）２～３ 套軸承， 即靜壓軸承（chéng）和精密雙列圓柱滾子軸承； 現隻需１ 套組合（hé）軸承。
 
     （２）影響（xiǎng）工作台（tái）精度的零件數量減少。如圖１所示， 工作台結構是將承受軸（zhóu）向力靜壓軸承的（de）兩個麵分別直（zhí）接加工在工作台底座上和工作台上， 將（jiāng）承受徑向力的主（zhǔ）軸固定安裝在工作（zuò）台上（shàng）並裝軸承，工作台回轉精度除受回轉軸承本身精度影響外， 還受工作台底座、工作台１、主軸（zhóu）座３等零件精度影響； 如圖２ 所示， 工作（zuò）台回轉精度除（chú）受回轉軸承本身精度（dù）影響外，隻（zhī）與主軸座（zuò）４ 的精度有關。

      （３） 安裝軸承的零（líng）件加工方（fāng）便（biàn）， 不需（xū）調（diào）整。如圖１ 所（suǒ）示， 加工主軸（zhóu）座３ 時（shí）需要與精密（mì）雙列圓柱（zhù）滾（gǔn）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（tú）２ 所示， 主軸座４ 可以直接在磨（mó）床（chuáng）上加工， 不需配磨等工序， 加工方便。
 
      （４） 安裝軸（zhóu）承的零件本身（shēn）精（jīng）度高。如圖１ 所示，軸承安裝麵因受零件形狀及重力限製， 尤其是工作（zuò）台底座， 很難在磨（mó）床加工達到高精度， 主軸（zhóu）座３ 又與工作台１ 把合， 加大了安裝累（lèi）積誤差； 如圖２ 所示， 主軸座（zuò）４ 相對尺寸小且質（zhì）量輕， 可以用磨床加工， 其安（ān）裝麵的精度能夠做到０暢００５ ｍｍ 以內。
  
      （５） 不需要供（gòng）給壓力油。如圖１ 所示， 靜（jìng）壓軸承軸向承載需要一整套的壓力油供給係統， 液壓係統複（fù）雜（zá）， 能源損耗大（dà）； 如圖（tú）２ 所（suǒ）示， 隻（zhī）需給軸承潤滑油即可， 能源損（sǔn）耗小。從（cóng）以上可以看出立車高精度回轉工作台最大程度上優化（huà）了（le）結構： 軸承直接安裝在主軸座上， 減少了安裝誤差， 省去了（le）不必要的零件； 僅一套（tào）該推力向心（xīn）圓錐滾子組合軸承可代替（tì）常規的多個軸承的組合設計； 應用到立（lì）車回轉工作台上， 能（néng）以更小的裝配（pèi）空間達到更高的精度和更高的剛性； 使立車回轉工作台設計更為簡單； 有效降（jiàng）低了裝配高度從而降低整體重（chóng）心的高度（dù）， 同時也減輕（qīng）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（píng）穩， 由（yóu）於（yú）滾子內外（wài）直徑不等， 沒有轉速差， 隻進行滾動， 沒有（yǒu）滑動和振動現象， 噪聲低， 發熱量少， 潤滑油（yóu）用量少（shǎo）， 潤滑及冷卻（què）的（de）油（yóu）路係統設計更簡單， 減少主軸的裝配時間， 提高工作效率。
 
       回轉工作台麵和床身底座采用有限元分析進行優化設計， 采用環形筋和放射筋布置， 將材料（liào）的性能充分發揮出來， 從而減小自身（shēn）的變形， 提高剛性（xìng）。此（cǐ）種回轉工作台裝配完成並自車工作台後的端麵跳動和徑向跳動（dòng）的精度與立車國家標準比（bǐ）較見表（biǎo）１。
 

                  表（biǎo）１　高精度工作台的精度與立車國家標準精度的對比 (mm)
  
                   
  
  
      從表１ 可以看出： 該高（gāo）精度（dù）工作台的端麵跳動、徑向（xiàng）跳動這兩項幾何精度已經遠遠超過（guò）數控立（lì）式車床的（de）國家精度（dù）。
 
     3　、結束語
   
      目前， 這種高精度回轉工（gōng）作台已經應用到該（gāi）公司２暢５ ｍ 數控定梁立式車床中， 該機床（chuáng）在加工直徑矱１ ９００航（háng）空零件後（hòu）其徑向、軸向跳動均在０暢００５ ｍｍ以內， 回（huí）轉精（jīng）度達（dá）到了Ｐ２Ａ 軸承的指標［３］ ， 完全能夠（gòu）滿足磨削（xuē）的（de）要求， 因此在一定程度上能夠代替磨削工作台。同（tóng）時這種（zhǒng）工作台結構也獲得了國家發明專利
（專利號： ＣＮ２００９１００６５２９０暢７）。