摘要： 介紹一種大型立式車床上的高精度回轉工作台， 它采用推力向（xiàng）心圓錐滾子組（zǔ）合軸承， 能夠滿足高精度、高速度加工的要求， 在一定程度上能夠代替磨削用工作（zuò）台。
 
      關鍵（jiàn）詞： 立式車（chē）床； 高精度回轉工作台； 推力向心圓錐滾子組合軸承
   
　    在工作台回轉類機床中， 回轉工作台不僅要能夠很好地承受工（gōng）件的重（chóng）力， 而（ér）且還要保證有較高的旋轉精度。為此支撐軸承在工作台的（de）旋轉中起著關鍵作用， 在工作台旋（xuán）轉的過程中（zhōng）既要具有很強的承載能力， 還要有高的回轉精度、高的極限轉速以及較好的抵抗（kàng）傾覆的能力（lì）等  。
 
      1　、常規大型立式車床回轉工作台軸承配置
 
     大型數控立（lì）式車床回轉工作台的設計， 常規的大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）承是靠潤滑泵將壓力油送到軸承間隙（xì）中， 強製形成（chéng）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（lì）平衡外部載荷。因此， 油膜壓力與軸頸轉速基本無（wú）關，可在低速下獲得液體（tǐ）潤滑， 因而也（yě）能（néng）獲得較低（dī）的摩擦因數， 液壓靜壓軸（zhóu）承起動（dòng）和運轉期（qī）間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（mó）損小、工作壽命長和起動功率小等特點（diǎn）。這種軸承還具有（yǒu）旋轉精（jīng）度（dù）高、油膜剛度（dù）大和能抑製油膜震蕩等優點［２］ 。精密雙列圓柱滾子軸承徑向承載能力大、精度高， 因此較好地保證了（le）回轉（zhuǎn）工作台的旋（xuán）轉精度。通過提高供油壓力或靜壓軸承的（de）接觸麵積就可以（yǐ）使該回轉工作台能承受（shòu）很高的（de）軸向負載， 所以該（gāi）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（huí）轉工作台的軸承配置也有一（yī）些缺（quē）點， 由於（yú）采用了靜（jìng）壓軸承（chéng）就必須要專用油箱供給壓力油， 結構比較複雜而且成本也比較高（gāo）； 高速運轉時油液（yè）發熱量高， 功率損耗大， 還需要專用的（de）冷卻係統。
 
      如圖１ 所示， 電機（jī）經過減速箱傳動到最後（hòu）一級減速（sù）齒輪６ 上， 齒（chǐ）輪（lún）６ 帶動大齒圈２ 即工作台圍繞（rào）主軸旋轉， 徑向承載的（de）軸承是內孔帶（dài）有錐度的雙列圓柱（zhù）滾子（zǐ）軸承４， 它與主軸的錐麵相配合， 通過調整軸承內圈在主軸上（shàng）的（de）軸向移動量來調整徑向間隙。軸（zhóu）向支撐靠工作台和底座結合麵上通入壓力油形成靜壓油膜來承載（zǎi）。
 

                      圖１　常規大型立式車床回（huí）轉工作台
   
      2、　立式（shì）車床（chuáng）高精度回轉工作台
 
      立（lì）式車床現在向大規格、高精度方向（xiàng）發展， 但製約（yuē）立車大型化的關鍵技術就是工（gōng）作台主軸軸承的製造問題（tí）。我國現（xiàn）有大型軸承基本上都靠進口，成本高（gāo），並且受到限製， 國內一些廠家生產的相應規格的軸承， 其精度和承載能力無法（fǎ）滿足現代高轉速、高精度、大承載機床的趨勢， 尤其是在（zài）風電、核電、航（háng）空、航天領域， 所以工作台軸（zhóu）承問題製約著立式車床的發展。如圖２所示， 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（gāi）軸承具有如下特點：
 
      （１） 無間隙配合（hé）， 安裝拆卸方便。通過軸承壓蓋３ 壓緊軸承內圈即可實現無間隙。
  
      （２） 具有承（chéng）受偏心載荷的能力。
 
      （３） 旋轉精度高。對（duì）該軸承預（yù）緊（jǐn）後， 可（kě）以實現加工工件的旋轉精度無限接近軸承初始旋轉精度［３］ 。
 
      （４） 剛度高， 額定載荷大， 額定壽命長（zhǎng）。軸承是負遊隙安裝（zhuāng）， 從而大幅度提高了軸承剛度。載荷和壽命是同類國外軸承的３暢８５ 倍（bèi）和８９暢４４倍［４］ 。
 
      （５） 極限（xiàn）轉速（sù）高。采用圓錐滾子（zǐ）， 避免（miǎn）了（le）滾子的竄動和打滑， 使其（qí）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軸承（chéng）套圈檢測（cè）單安裝軸承、調整精度，回轉部分組（zǔ）裝好後， 不裝工作（zuò）台即可觀察到軸承的運轉情況， 對主軸回轉精度進行（háng）檢測。
 

                                 圖２　立式車床高精度回（huí）轉工作台（tái）
   
      采用該軸承後立車高精度回轉工作台與常規大型立車回轉工作台相比：
 
     （１） 軸承種類和數量減少。常規工作台需（xū）要２～３ 套軸承， 即靜壓軸承和精密雙列（liè）圓柱滾子軸承； 現隻需１ 套組（zǔ）合軸承。
 
     （２）影響工作台精度的零件（jiàn）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個麵分別直接加工在工作（zuò）台底座上和工作台上， 將承受徑向力的主軸（zhóu）固定安裝在工作台上並裝軸承，工作台回轉（zhuǎn）精（jīng）度除受回轉軸承本身精度影（yǐng）響外， 還受工作台底座、工作台１、主軸座３等零（líng）件精度影（yǐng）響（xiǎng）； 如圖２ 所示， 工（gōng）作台回轉精度除受回轉軸（zhóu）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， 不需調整。如圖１ 所示， 加工主軸座（zuò）３ 時需要與精密雙列圓柱滾子軸承的（de）內錐（zhuī）孔配磨， 才能較好（hǎo）地保證兩個內錐孔配（pèi）合， 加工工藝複雜； 如圖２ 所示， 主軸（zhóu）座４ 可以直接在磨（mó）床上加工， 不需配磨等工序， 加工方便。
 
      （４） 安裝軸承的零件本身精度（dù）高。如圖１ 所示，軸（zhóu）承安裝麵（miàn）因受零件形狀及重力限（xiàn）製， 尤其是工作台底座， 很難在磨床加工達到高精度， 主軸座３ 又與工作台１ 把合， 加大了安裝累積誤差； 如圖（tú）２ 所示， 主軸座４ 相對尺寸小且質量輕， 可以用磨床（chuáng）加工， 其安裝麵（miàn）的精（jīng）度能夠做到０暢００５ ｍｍ 以內。
  
      （５） 不需（xū）要供給壓（yā）力油。如圖１ 所示， 靜壓軸承軸向承載需（xū）要一整套的壓力油供給係統， 液壓係統複雜， 能源（yuán）損耗大； 如圖（tú）２ 所示， 隻需給軸承潤滑油即可， 能源損耗小（xiǎo）。從以（yǐ）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： 軸承（chéng）直接安裝在主（zhǔ）軸座上， 減少了（le）安裝誤差， 省去了不必（bì）要的零（líng）件； 僅一套該推力向心圓錐（zhuī）滾（gǔn）子組合軸（zhóu）承可代替常（cháng）規的多個軸承的組合設計； 應用到立車（chē）回轉（zhuǎn）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（lì）車回轉工作台設（shè）計更為簡單； 有效降低了裝配高度從而降低整體重心的高度（dù）， 同時也減輕了主軸結構的（de）重力； 提（tí）高抗傾覆扭矩性能； 圓錐滾子設計轉動平穩， 由於滾子內外直徑不等， 沒有轉速差（chà）， 隻進行滾動， 沒有滑動和（hé）振動現象， 噪聲低， 發熱量少， 潤（rùn）滑油（yóu）用量少， 潤滑及冷卻的油路係（xì）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（yuán）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）小自身的變形， 提（tí）高剛性。此種回轉工作台裝配完成並（bìng）自車（chē）工作台後的端麵跳動（dòng）和徑（jìng）向跳動的精度與立車國家（jiā）標準（zhǔn）比較見表１。
 

                  表１　高精（jīng）度工作台的精度與立車（chē）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（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的國（guó）家精度。
 
     3　、結束語
   
      目前， 這種高精度回轉工作台已經應用到該公司２暢５ ｍ 數控定梁立式車床中， 該機床在加工直徑矱１ ９００航空零件（jiàn）後（hòu）其（qí）徑向、軸向跳動均在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要求， 因此（cǐ）在一（yī）定程度上能夠代（dài）替磨削工作台（tái）。同時這種工作台結構也獲（huò）得（dé）了國家發明專利
（專利號： ＣＮ２００９１００６５２９０暢７）。