一種主動卸荷的液體靜壓主軸的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于精密機(jī)床技術(shù)，具體涉及一種主動卸荷的液體靜壓主軸。所述主動卸荷的液體靜壓主軸包括機(jī)床底座、主軸支承導(dǎo)軌、支承球、主軸定子、卸荷油墊、主軸轉(zhuǎn)子、主軸徑向油墊、主軸軸向油墊和卸荷壓力反饋液壓元件。所述帶三個徑向V槽的主軸支承導(dǎo)軌固定在機(jī)床底座上，主軸定子通過三個支承球支撐在主軸支承導(dǎo)軌的三個徑向V槽中，主軸轉(zhuǎn)子通過徑向油墊和軸向油墊靜壓支撐在主軸定子上。本發(fā)明的主動卸荷液體靜壓主軸通過采用三個徑向V槽-支承球型式的三點(diǎn)定位支承安裝方式，結(jié)合卸荷油墊壓力閉環(huán)主動卸荷技術(shù)，可以有效保持主軸及機(jī)床加工精度穩(wěn)定，降低液體靜壓主軸加工周期和成本。
【專利說明】一種主動卸荷的液體靜壓主軸

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于精密機(jī)床技術(shù)，具體涉及一種主動卸荷的液體靜壓主軸。

【背景技術(shù)】
[0002]在超精密機(jī)床的制造過程中，常采用超精密液體靜壓主軸來實現(xiàn)機(jī)床工件或刀具的回轉(zhuǎn)運(yùn)動，而超精密靜壓主軸與機(jī)床底座的連接，通常是超精密靜壓主軸呈垂直狀態(tài)安裝坐落在機(jī)床底座上。傳統(tǒng)的安裝方式是主軸的外部固定安裝面與機(jī)床底座的對應(yīng)安裝面通過螺栓直接剛性連接。
[0003]采用目前傳統(tǒng)的機(jī)床主軸與底座剛性連接方式，機(jī)床主軸與底座安裝面兩者加工精度，尤其是面形精度將直接影響超精密靜壓主軸的運(yùn)動精度(如徑向運(yùn)動誤差、軸向運(yùn)動誤差以及角擺運(yùn)動誤差等)，從而最終影響機(jī)床的加工精度。同時，剛性連接到底座的靜壓主軸如作為工件軸回轉(zhuǎn)臺，則當(dāng)需要加工的工件重量發(fā)生變化時，主軸會將其承受到的軸向負(fù)載變化，直接傳遞到機(jī)床底座上，造成連接安裝面面形精度的變化，從而產(chǎn)生機(jī)床加工精度隨工件重量變化而變化的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是:提供一種能保持定位支承精度穩(wěn)定的主動卸荷的液體靜壓主軸。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種主動卸荷的液體靜壓主軸,其包括機(jī)床底座1、主軸支承導(dǎo)軌2、支承球3、主軸定子4、卸荷油墊5、主軸轉(zhuǎn)子6、主軸徑向油墊7、主軸軸向油墊8和卸荷壓力反饋液壓元件9。所述帶三個徑向V槽的主軸支承導(dǎo)軌2固定在機(jī)床底座I上，主軸定子4通過三個支承球3支撐在主軸支承導(dǎo)軌2的三個V槽中，用于三點(diǎn)定位支承,主軸轉(zhuǎn)子6通過徑向油墊7和軸向油墊8靜壓支撐在主軸定子4上，以實現(xiàn)機(jī)床工件或刀具的回轉(zhuǎn)運(yùn)動。
[0006]所述三個支承球3和三個卸荷油墊5均勻間隔交替布置在主軸定子4和主軸支承導(dǎo)軌2之間，用于對主軸及工件重量進(jìn)行支承定位。其中三個支承球3配合主軸支承導(dǎo)軌2上的三個徑向V槽實現(xiàn)對主軸轉(zhuǎn)子6及安裝在上面的工件重量進(jìn)行支承和精確空間定位。而三個卸荷油墊5則用于對主軸轉(zhuǎn)子6及安裝在上面的工件重量進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹鲃有逗?，合理分?dān)三個定位鋼球3所承受的載荷，以減少三個支承球3的支撐變形，提高支撐定位精度。同時，三個卸荷油墊5的卸荷油墊壓力將根據(jù)主軸及工件重量的實時變化情況，通過卸荷壓力反饋液壓元件9進(jìn)行控制，實現(xiàn)同步比例變化，以保持三個支承球3所承受的載荷以及變形保持基本不變，最終實現(xiàn)當(dāng)工件重量變化時，液體靜壓主軸的支撐定位精度及其運(yùn)動精度保持不變。
[0007]所述卸荷壓力反饋液壓元件9為一精密壓力調(diào)節(jié)閥，其輸出壓力大小由輸入的控制信號(電信號或者壓力信號)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制調(diào)節(jié)，而與輸入的系統(tǒng)壓力無關(guān)。當(dāng)主軸及工件重量變化時，主軸軸向油墊8的壓力同步變化，由于卸荷壓力反饋液壓元件9的遠(yuǎn)程控制信號與主軸軸向油墊8相互連通，相應(yīng)地，輸入到卸荷壓力反饋液壓元件9的遠(yuǎn)程控制信號也將同步變化，從而實現(xiàn)三個卸荷油墊5卸荷油墊壓力的同步變化。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):所發(fā)明的主動卸荷的液體靜壓主軸采用三個徑向V槽-支承球型式的三點(diǎn)定位支承安裝方式，結(jié)合卸荷油墊壓力閉環(huán)主動卸荷技術(shù)，可以有效保持三個定位支承點(diǎn)上的載荷恒定，保持液體靜壓主軸的定位支承精度不受工件重量變化的影響，使主軸工作狀態(tài)和運(yùn)動精度保持穩(wěn)定，從而保持機(jī)床加工精度穩(wěn)定。
[0009]同時，采用上述三點(diǎn)定位的支承安裝方式，解決了機(jī)床主軸與底座安裝面兩者加工精度(尤其是面形精度)對超精密靜壓主軸運(yùn)動精度(如徑向運(yùn)動誤差、軸向運(yùn)動誤差以及角擺運(yùn)動誤差等)的直接影響，可以有效降低兩者的加工周期和成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明一種主動卸荷的液體靜壓主軸的主視圖；
[0011]圖2是本發(fā)明一種主動卸荷的液體靜壓主軸支承球和卸荷油墊布置圖。

【具體實施方式】
[0012]下面通過具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明:
[0013]請參閱圖1，本實施方式中，本發(fā)明的一種主動卸荷的液體靜壓主軸包括機(jī)床底座
1、主軸支承導(dǎo)軌2、支承球3、主軸定子4、卸荷油墊5、主軸轉(zhuǎn)子6、主軸徑向油墊7、主軸軸向油墊8和卸荷壓力反饋液壓元件9。其中，所述帶三個徑向V槽的主軸支承導(dǎo)軌2通過連接螺釘固定在機(jī)床底座I對應(yīng)的安裝面上，主軸定子4通過三個球窩由三個支承球3支承在主軸支承導(dǎo)軌2的三個對應(yīng)的徑向V槽中，用于三點(diǎn)定位支承。另外，在主軸定子4和主軸支承導(dǎo)軌2之間與三個支承球3交錯的位置均勻布置了三個卸荷油墊5，用于對主軸轉(zhuǎn)子6及安裝在上面的工件重量進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹鲃有逗?。主軸轉(zhuǎn)子6通過徑向油墊7和軸向油墊8靜壓支撐在主軸定子4上，主軸轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)運(yùn)動由伺服電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動控制，相應(yīng)地，安裝在機(jī)床主軸上的工件或刀具的回轉(zhuǎn)運(yùn)動得以實現(xiàn)，最終實現(xiàn)對零件的車削加工。
[0014]采用三個徑向V槽-支承球型式的三點(diǎn)定位支承安裝方式，可以降低機(jī)床主軸與底座安裝面兩者加工精度對超精密靜壓主軸運(yùn)動精度的直接影響，降低兩者的加工周期和成本。
[0015]另外，當(dāng)安裝在主軸轉(zhuǎn)子上的工件重量發(fā)生變化時，主軸轉(zhuǎn)子6和主軸定子4之間的軸向油墊8的油腔壓力相應(yīng)發(fā)生變化，該壓力變化信息作為卸荷壓力反饋液壓元件9的遠(yuǎn)程輸入控制信號，控制輸入到主軸定子4和主軸支承導(dǎo)軌2之間與三個支承球3交錯的位置均勻布置的三個卸荷油墊5均勻布置的三個卸荷油墊5的油腔壓力，使該壓力隨工件重量同向變化，且其變化數(shù)值剛好與工件的重量變化相同，使作用在三個支承球3上的載荷保持不變，保持軸承定位支承精度不受工件重量變化的影響，使主軸工作狀態(tài)和運(yùn)動精度保持穩(wěn)定，從而保持機(jī)床加工精度穩(wěn)定。
【權(quán)利要求】
1.一種主動卸荷的液體靜壓主軸,其特征在于,包括主軸支承導(dǎo)軌(2)、支承球(3)、主軸定子(4)、卸荷油墊(5)、主軸轉(zhuǎn)子(6)和反饋式壓力卸荷組件(7)，其中，帶三個徑向V槽的主軸支承導(dǎo)軌(2)固定在機(jī)床底座(I)上，主軸定子(4)通過三個支承球(3)支撐在主軸支承導(dǎo)軌(2)的三個V槽中，用于三點(diǎn)定位支承，主軸轉(zhuǎn)子(6)通過徑向油墊(7)和軸向油墊(8)安裝在主軸定子(4)上，其中，主軸定子(4)上面的軸向油墊(8)為工作油墊，下面的軸向油墊為卸荷油墊(5),且二者通過卸荷壓力反饋液壓元件(9)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動卸荷的液體靜壓主軸，其特征在于，所述三個鋼球(3)和三個卸荷油墊(5)均勻間隔交替布置在主軸定子(4)和主軸支承導(dǎo)軌(2)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的主動卸荷的液體靜壓主軸，其特征在于，所述三個支承球(3)配合主軸支承導(dǎo)軌(2)上的三個徑向V槽實現(xiàn)對主軸轉(zhuǎn)子(6)及安裝在上面的工件重量進(jìn)行支承和精確空間定位。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的主動卸荷的液體靜壓主軸，其特征在于所述三個卸荷油墊(5)用于對主軸轉(zhuǎn)子(6)及安裝在上面的工件重量進(jìn)行主動卸荷。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的主動卸荷的液體靜壓主軸，其特征在于，所述三個卸荷油墊(5)的油墊壓力將根據(jù)主軸轉(zhuǎn)子(6)及安裝在上面的工件重量變化情況，通過卸荷壓力反饋液壓元件(9)進(jìn)行控制，實現(xiàn)同步比例變化，以保持三個支承球(3)所承受的載荷以及變形保持基本不變。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的主動卸荷的液體靜壓主軸，其特征在于，所述卸荷壓力反饋液壓元件(9)為一精密壓力調(diào)節(jié)閥，其輸出壓力大小由輸入的控制信號進(jìn)行遠(yuǎn)程控制調(diào)節(jié)，輸入的控制信號與主軸軸向油墊(8)相互連通。
【文檔編號】B23B19/02GK104400019SQ201410669353
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月20日
【發(fā)明者】羅松保, 張立斌, 杜海濤, 李迪 申請人:中國航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空精密機(jī)械研究所