沈陽(yáng)機(jī)床股份有限公司中捷機(jī)床有限公司 （遼寧 110142） 郭 鑫

近幾年來(lái)，隨著煤礦機(jī)械、石油泵閥、工程機(jī)械等行業(yè)的飛速發(fā)展，這些工業(yè)領(lǐng)域所需求的加工設(shè)備越來(lái)越趨于大型化、重型化，但對(duì)精度的要求卻并未降低。而且，隨著近些年我國(guó)對(duì)氣候變化以及環(huán)境保護(hù)的重視，清潔能源的利用越來(lái)越廣泛，利用風(fēng)能的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制造商如雨后春筍般不斷增加，而風(fēng)力發(fā)電機(jī)的許多關(guān)鍵零件都是重大型零件，各加工面要求的精度也不低。以上這些煤礦機(jī)械、石油泵閥、工程機(jī)械、風(fēng)力發(fā)電機(jī)等行業(yè)都需要重型、大型加工機(jī)床。以往這些零件都是裝夾在承重非常大，但是不能回轉(zhuǎn)的平臺(tái)上進(jìn)行加工，但是工件需要多次裝夾，這樣不僅效率低，而且對(duì)精度的保證也有非常大的影響。

雖然近些年隨著靜壓技術(shù)的不斷發(fā)展，利用靜壓技術(shù)的重型回轉(zhuǎn)工作臺(tái)應(yīng)用的也較為廣泛，但是靜壓回轉(zhuǎn)工作臺(tái)在調(diào)整時(shí)比較麻煩，接觸剛度也遜色于滑動(dòng)摩擦，靜壓油的回收與滲漏的問(wèn)題也比較棘手，容易造成環(huán)境污染。另外，靜壓技術(shù)對(duì)使用環(huán)境的要求也較高，因?yàn)闇囟?、濕度等自然條件會(huì)影響液壓油的黏度，從而對(duì)靜壓油膜的建立造成一定的影響。因此，市場(chǎng)上急需一種大型的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，此工作臺(tái)不僅能夠承載重大型工件，而且回轉(zhuǎn)定位精度較高，接觸剛性較好，最關(guān)鍵的是對(duì)環(huán)境的依賴性較低，影響較小，適于更多用戶的需求，滿足重大型工件高效率、高精度的加工要求。

本項(xiàng)技術(shù)的目的是提供一種滾動(dòng)與滑動(dòng)復(fù)合導(dǎo)軌重型數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，解決一般工作臺(tái)承載能力較低及靜壓回轉(zhuǎn)工作臺(tái)污染環(huán)境及受環(huán)境影響較大的問(wèn)題。

這種滾動(dòng)與滑動(dòng)復(fù)合導(dǎo)軌重型數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)裝備在大、中型數(shù)控機(jī)床上，包括有中心卸荷用推力球軸承，圓周分布在滑座圓導(dǎo)軌外圓處的卸荷用滾動(dòng)體。其特點(diǎn)在于工作臺(tái)回轉(zhuǎn)臺(tái)體下部圓柱與大齒圈的內(nèi)孔采用同軸基孔制間隙配合，將大齒圈固定在工作臺(tái)上并共同落在滑座上，大齒圈底面具有較高平面度和較好的表面質(zhì)量，滑座的上表面粘貼了聚四氟乙烯貼塑板，與大齒圈底面組成了滾動(dòng)與滑動(dòng)復(fù)合導(dǎo)軌的滑動(dòng)導(dǎo)軌副，作為工作臺(tái)回轉(zhuǎn)主要支撐結(jié)構(gòu)。另外，還在工作臺(tái)回轉(zhuǎn)定心軸下部、滑座上表面安裝了推力圓柱滾子軸承，在滑座的上表面的回轉(zhuǎn)導(dǎo)軌外圍處安裝了多個(gè)卸荷滾動(dòng)體，這些與工作臺(tái)組成了滾動(dòng)與滑動(dòng)復(fù)合導(dǎo)軌的滾動(dòng)導(dǎo)軌副。

盡管滾動(dòng)與滑動(dòng)復(fù)合導(dǎo)軌減小了工作臺(tái)回轉(zhuǎn)時(shí)的摩擦力，但是這種重型回轉(zhuǎn)工作臺(tái)承載大型工件后，在導(dǎo)軌面上產(chǎn)生的摩擦力以及自身的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量都是非常巨大的，因此，這臺(tái)重型回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)顯得尤為重要，它不僅要有較大的傳動(dòng)比，良好的剛性，極小的傳動(dòng)間隙，還必須要有在重載齒輪磨損后的間隙自動(dòng)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，本項(xiàng)技術(shù)中的滾動(dòng)與滑動(dòng)復(fù)合導(dǎo)軌重型數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)就是具有上述特性的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，它采用較大模數(shù)的雙斜齒輪機(jī)構(gòu)消除齒輪背隙，并且利用碟形彈簧來(lái)自動(dòng)補(bǔ)償因重載后磨損造成的齒輪背隙增大。

本項(xiàng)技術(shù)的特點(diǎn)在于，這種滾動(dòng)與滑動(dòng)復(fù)合導(dǎo)軌重型數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)及其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)不僅承載能力大，回轉(zhuǎn)精度高，對(duì)環(huán)境污染及依賴性小，并且它的驅(qū)動(dòng)剛性高，并且有間隙自動(dòng)補(bǔ)償功能，本項(xiàng)技術(shù)大大提高了機(jī)床加工效率，降低了機(jī)床的使用與維護(hù)成本。

滾動(dòng)與滑動(dòng)復(fù)合導(dǎo)軌重型數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)裝備在大、中型數(shù)控機(jī)床上，如圖1、圖2所示，工作臺(tái)回轉(zhuǎn)臺(tái)體8下部圓柱與大齒圈3的內(nèi)孔采用同軸基孔制間隙配合，將大齒圈3固定在工作臺(tái)8上并共同落在滑座7上，大齒圈3底面具有較高平面度和較好的表面質(zhì)量，滑座7的上表面粘貼了聚四氟乙烯貼塑板，與大齒圈3的底面組成了滾動(dòng)與滑動(dòng)復(fù)合導(dǎo)軌的滑動(dòng)導(dǎo)軌副，作為工作臺(tái)回轉(zhuǎn)主要支撐結(jié)構(gòu)。錐孔雙列圓柱滾子軸承6安裝在工作臺(tái)8的定心孔內(nèi)，工作臺(tái)定心軸5安裝在錐孔雙列圓柱滾子軸承6錐孔內(nèi)，通過(guò)調(diào)整錐孔雙列圓柱滾子軸承6在定心軸5上的高度，來(lái)調(diào)整該軸承的脹緊量，保證工作臺(tái)回轉(zhuǎn)的軸向剛度。

在工作臺(tái)回轉(zhuǎn)定心軸5的下部和滑座7的上表面之間，還安裝了推力圓柱滾子軸承4，起到中心支撐和卸荷的作用?；?上表面的回轉(zhuǎn)導(dǎo)軌外圍圓周處安裝了多個(gè)卸荷滾動(dòng)體2，也起到卸荷的作用，這些滾動(dòng)體和中心推力圓柱滾子軸承4與工作臺(tái)組成了滾動(dòng)與滑動(dòng)復(fù)合導(dǎo)軌的滾動(dòng)導(dǎo)軌副，將部分滑動(dòng)摩擦力轉(zhuǎn)變?yōu)榱四Σ料禂?shù)小得多的滾動(dòng)摩擦力，從而減小里回轉(zhuǎn)的摩擦力，降低了驅(qū)動(dòng)所需的力矩，并避免了爬行現(xiàn)象的發(fā)生。

如圖3所示，滾動(dòng)體由4個(gè)圓柱滾子軸承5串聯(lián)在一根軸4上，安裝在滾動(dòng)體座上，滾動(dòng)體的下面并不是一個(gè)平面，而是一個(gè)1∶50的斜面，滾動(dòng)體安裝在另一個(gè)也是有一面為1∶50斜面的調(diào)整墊3上，擋板2將滾動(dòng)體固定在滑座的滾動(dòng)體安裝槽內(nèi)，并用調(diào)整螺栓1頂拽調(diào)整墊3的位置，并調(diào)整了滾動(dòng)體的高度位置，最終保證了每個(gè)滾動(dòng)體卸荷掉的重量。每個(gè)滑座所需滾動(dòng)體的數(shù)量與該回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的承載能力有關(guān)。

圖1 滾動(dòng)與滑動(dòng)復(fù)合導(dǎo)軌數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)結(jié)構(gòu)布置示意圖

圖2 滾動(dòng)與滑動(dòng)復(fù)合導(dǎo)軌滑座滾動(dòng)體布置示意圖

圖3 卸荷滾動(dòng)體結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖

盡管滾動(dòng)與滑動(dòng)復(fù)合導(dǎo)軌減小了工作臺(tái)回轉(zhuǎn)時(shí)的摩擦力，但是這種重型工作臺(tái)在導(dǎo)軌面上產(chǎn)生的摩擦力，以及自身和工件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量都是非常巨大的，因此，這臺(tái)重型回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)不僅要有較大的傳動(dòng)比，良好的剛性，極小的傳動(dòng)間隙，還必須要有在重載齒輪磨損后的間隙自動(dòng)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)。如圖4所示，電動(dòng)機(jī)4輸出的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩通過(guò)進(jìn)口大傳動(dòng)比行星輪減速機(jī)降速并增大轉(zhuǎn)矩后，傳遞給了齒輪軸6，在齒輪軸6的直齒輪上面還安裝了一個(gè)相同模數(shù)于齒數(shù)的齒輪5。在回轉(zhuǎn)時(shí)，齒輪5與齒輪軸上的齒輪嚙合在安裝在齒輪軸2上一個(gè)大齒輪9上，通過(guò)一個(gè)頂絲的調(diào)整，使這兩個(gè)齒輪兩個(gè)齒嚙合在大齒輪9一個(gè)齒的兩個(gè)面，以此消除齒輪9回轉(zhuǎn)的反向間隙。當(dāng)動(dòng)力傳遞到齒輪軸2后，齒輪軸2上的同模數(shù)、同齒數(shù)，但是齒形螺旋方向恰好相反的兩個(gè)斜齒輪分別嚙合在兩個(gè)相同的齒輪軸1上的兩個(gè)不同的斜齒輪（齒輪10和齒輪11），齒輪軸2通過(guò)調(diào)整軸向位置，來(lái)迫使齒輪10和齒輪11向兩個(gè)不同的方向旋轉(zhuǎn)一定的角度，使它們能夠分別嚙合在大齒圈正反回轉(zhuǎn)的兩個(gè)面上，以此來(lái)消除大齒圈的反向間隙。在齒輪軸2的下方，安裝了碟形彈簧7，通過(guò)旋緊鎖緊壓蓋8，使齒輪軸2向上移動(dòng)，迫使齒輪10和齒輪11向兩個(gè)相反的方向旋轉(zhuǎn)并消除間隙，當(dāng)兩個(gè)齒輪軸1均與大齒圈嚙合后，繼續(xù)給碟形彈簧7施加預(yù)載，這樣當(dāng)齒輪出現(xiàn)磨損后，碟形彈簧7的預(yù)載力會(huì)迫使齒輪軸2繼續(xù)向上移動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)消隙補(bǔ)償。

目前，該復(fù)合導(dǎo)軌重型數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)已經(jīng)試制成功，工作臺(tái)面積4 000mm×4 000mm，最大承重可達(dá)50t，任意分度定位精度達(dá)到12”， 任意分度重復(fù)定位精度達(dá)到6”。

該項(xiàng)技術(shù)投入使用后，可滿足煤礦機(jī)械、石油泵閥、工程機(jī)械、風(fēng)力發(fā)電機(jī)等行業(yè)對(duì)重型回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的需求，且對(duì)環(huán)境的保護(hù)和設(shè)備的維護(hù)便利性起到了重要的作用。