数控回转工作台的结构设计与应用

数控回转工作台的原理和设计崔旭芳１周英２（１燕山大学继续教育学院，河北秦皇岛０６６００４；２海湾安全技术股份有限公司，河北秦皇岛０６６００４）摘要：数控回转工作台是五轴联动的基础，它能够实现回转轴与摆动轴的两坐标定位。

在三轴联动的数控铣床上增加数控回转工作台，并通过数控改造使之成为五轴数控铣床，是扩展机床使用功能的简捷方式。

详细分析和说明了双回转工作台的分类、结构、工作原理和设计过程。

设计中采用了先进的电主轴作为主轴系统的核心部件，使机械结构更加简单、控制部分相应简化，并可以方便地与ＣＡＤ／ＣＡＭ结合，为数控机床的改造提供依据。

关键词：数控回转工作台；结构；原理；设计中图分类号：ＴＵ５２２．０５文献标识码：Ａ文章编号：１００１－６９４５（２００８）０６－００２３－０５１引言近年来，随着我国国民经济的迅速发展和国防建设的需要，对高档数控机床提出了急迫的大量需求。

机床制造业是一国工业之基石，它为新技术、新产品的开发和现代工业生产提供重要的手段，是不可或缺的战略性产业。

即使是发达工业化国家，也无不高度重视。

机床是一个国家制造业水平的象征，代表机床制造业最高境界的则是五轴联动数控机床系统。

从某种意义上说，五轴联动数控机床系统反映了一个国家的工业发展水平状况。

２五轴联动机床简介及加工特点数控机床加工某些零件时，除需要有沿Ｘ、Ｙ、Ｚ三个坐标轴的直线进给运动之外，还需要有绕Ｘ、Ｙ、Ｚ三个坐标轴的圆周进给运动，分别称为Ａ、Ｂ、Ｃ轴。

五轴联动机床也称五坐标机床，它是在三个平动轴（沿Ｘ、Ｙ、Ｚ轴的直线运动）的基础上增加了两个转动轴（能实现绕Ｘ轴、Ｚ轴旋转运动，即Ａ轴和Ｃ轴），不仅可使刀具相对于工件的位置任意可控，而且刀具轴线相对于工件的方向也在一定范围内任意可控，由此使五坐标加工工具有以下特点：ａ．可避免刀具干涉，加工普通三坐标机床难以加工的复杂零件，加工适应性广，如图１（ａ）所示。

图１五坐标加工的特点ｂ．对于直纹面类零件，可采用侧铣方式一刀成型，加工质量好、效率高，如图１（ｂ）所示。

数控回转工作台主要用于数控幢床和铣床，其外形和通用工作台几乎一样，但它的驱动是伺服系统的驱动方式.它可以与其他伺服进给轴联动。

数控回转工作台的回转运动是靠伺服电动机驱动该回转工作台台面下的蜗轮蜗杆机构来实现的，再由蜗轮带动其转动。

数控回转工作台的台面与蜗轮的连接方式如图9-33所示。

图9-33数控回转工作台的台面与蜗轮的连接方式2.数控回转工作台的工作原理如图9-34所示为JCS-013型自动换刀数控卧式it铣床的数控回转工作台.该数控回转工作台由传动系统、间隙消除装置及蜗轮夹紧装置等组成。

数控回转工作台的运动由伺服电动机1驱动，经齿轮2,4带动蜗杆9，通过蜗轮10使工作台回转。

为了尽量消除传动间隙和反向间隙，齿轮2,4相啮合的侧隙是靠调整偏心环来消除的。

齿轮4与蜗杆9是靠楔形拉紧圆柱销5(A-A剖面)来连接的，这种连接方式能消除轴与套之间的配合间隙。

为了消除蜗杆副的传动间隙，采用了双螺距渐厚蜗杆，通过移动蜗杆9的轴向位置来调整间隙。

这样蜗杆的左右两侧面具有不同的螺距，使得蜗杆齿厚从一端向另一端逐渐增厚。

但由于同一侧的螺距是相同的，所以仍然保持着正常的啮合。

调整时先松开螺母7上的锁紧螺钉8，使压块s与调整套11松开，同时将楔形拉紧圆柱销5松开，然后转动调整套11,带动蜗杆9轴向移动。

根据设计要求，蜗杆有10 mm的轴向移动调整量，这时蜗杆副的侧隙可调整0. 2 mm。

调整后锁紧调整套11和楔形拉紧圆柱销5,蜗杆的左右两端都由双列滚针轴承支承。

其左端为自由端，可以伸长，以消除温度变化的影响;右端装有双列推力轴承.能轴向定位。

当数控回转工作台静止时必须处于锁紧状态，其台面用沿其圆周方向分布的8个夹紧液压缸进行夹紧。

当数控回转工作台不回转时，夹紧液压缸14的上腔进压力油，使活塞15向下运动，通过钢球17、夹紧瓦12,13将蜗轮10夹紧;当数控回转工作台需要回转时，数控系统发出指令，使夹紧液压缸14上腔的油流回油箱，在弹簧16的作用下，钢球17抬起，夹紧瓦12,13松开蜗轮10，然后由伺服电动机1通过传动装置，使蜗轮和数控回转工作台按照控制系统的指令进行回转运动。

文章编号:1001-2265(2009)06-0099-03收稿日期:2008-11-05;修回日期:2009-04-15作者简介:刘新宇(1972 ),男,辽宁辽阳人,中信戴卡轮毂制造股份有限公司技术部工程师,主要从事铝合金轮毂的加工工艺及设备的研究,(E-m a il )li uxi nyu @d i casta.l co m 。

五轴数控机床回转工作台的设计刘新宇(中信戴卡轮毂制造股份有限公司技术部,河北秦皇岛 066003)摘要:双轴数控回转工作台是五轴数控机床的基础部件,它能够实现C ,A 轴的回转进给与定位。

在三轴联动的立式数控铣床上增加双轴数控回转工作台,并通过数控改造使之成为五轴数控铣床是扩展机床使用功能的简捷方式。

文章介绍了回转工作台的结构与工作原理,重点讨论了双螺距渐厚蜗杆调隙结构、回转台与摇摆台的回转锁紧装置的结构设计。

关键词:五轴数控机床;数控回转工作台;结构;中图分类号:TG659.023.1 文献标识码:BR otating Table D esign for 5Axis Nu m ericalM achi n e Too lLIU X in -yu(C I T I A D icastalW heelM anufacturi n g Ltd .,Q i n huangdao H ebe i 066003,Ch i n a)Abst ract :2-ax is tab le is one o f the basic co m ponents i n 5ax is num erica lm achine too ,l wh ich enab les the ro ta -ti n g feed and a ll o cation bet w een A and C ax is .Adding the 2ax is rotati n g table to t h e 3ax is vertical num erical m illi n g m ach i n e and d i g italization are key steps to t u rn the vertica lm achine too l to a 5ax is m illi n g m achine .Th is thesis i n troduces the structure and pri n ciple o f rotati n g table ,w it h e m phasis o f rotati n g table and lock i n g m echanis m.K ey w ords :5ax ism illi n g m ach i n e ;d i g ital contro l tab le ;structure0 引言五轴数控机床除了有X 、Y 、Z 三个直线进给轴之外,还有两个回转进给轴,由于能在一次装夹中,可以加工出除定位面之外五个加工面,尤其是可对复杂的空间曲面进行高精度自动加工,所以普遍认为五轴数控机床是叶轮、叶片,螺旋桨、水轮发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机曲轴等零件加工的唯一手段,也适宜汽车、飞机上各种结构件模具的加工。

回转工作台工作原理
回转工作台是一种用于加工和制造的设备，它可以实现工件在不同位置之间旋转的功能。

其工作原理如下：
1. 结构：回转工作台由底座、转台、驱动装置和控制系统四部分组成。

底座为整个设备提供稳定的支撑，转台连接在底座上并能够以水平轴线旋转。

驱动装置用于驱动转台旋转，通常采用电动机和传动机构实现。

控制系统用于控制回转工作台的旋转方向、速度和停止等。

2. 旋转方向：回转工作台可以实现顺时针和逆时针旋转。

通过控制系统中的电动机正反转开关，可以改变转台的旋转方向。

3. 旋转速度：回转工作台的旋转速度可以根据加工要求进行调整。

通过控制系统中的电动机调速装置，可以改变旋转速度的大小。

高速旋转适用于对工件的精度要求较高的加工工序，而低速旋转适用于对工件的力度要求较高的加工工序。

4. 工件夹持：工件需要夹持在回转工作台的转台上进行加工。

通常采用夹具或者工件夹具来固定工件，并确保工件的稳定性和安全性。

5. 加工过程：当回转工作台开始旋转后，工件可以在旋转中进行加工，例如车削、钻孔、铣削等。

工件可以通过刀具固定在其他设备上，也可以通过刀具固定在回转工作台的转台表面上进行切削。

6. 应用领域：回转工作台广泛应用于机床加工、自动化生产线、装配线等领域，用于处理各种不同形状和尺寸的工件。

它可以提高加工效率、降低劳动强度，并保证加工精度和质量。

总结起来，回转工作台通过旋转工件、调节旋转方向和速度，实现对工件的加工和制造。

它在各个加工领域中起到重要的作用，提高了生产效率和产品质量。

目录目录............................................................ - 1 - 第一章绪论....................................................... - 4 -1.1 数控机床简介.............................................. - 4 -1.2数控机床的特点............................................ - 4 - 第二章数控回转工作台的原理与应用................................ - 4 -2.1 数控回转工作台........................................... - 5 -2.2 设计准则................................................. - 6 -2.3 主要技术参数............................................. - 6 - 第三章：数控回转工作台的结构设计................................. - 7 -3.1 传动方案的确定............................................ - 7 -3.1.1传动方案传动时应满足的要求........................... - 7 -3.1.2传动方案及其分析..................................... - 7 -3.2齿轮传动的设计............................................ - 8 -3.2.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数................... - 8 -3.2.2按齿面接触强度设计................................... - 8 -3.2.3按齿根弯曲强度设计.................................. - 11 -3.2.4几何尺寸计算........................................ - 13 -3.3 电液脉冲马达的选择及运动参数的计算...................... - 14 -3.4 蜗轮及蜗杆的选用与校核.................................. - 15 -3.4.3 按齿面接触疲劳强度设计............................ - 15 -3.5 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸.......................... - 16 -3. 5. 1 蜗杆............................................ - 16 -3. 5. 2 蜗轮............................................ - 17 -3.6 轴的校核与计算.......................................... - 17 -3.6.1 画出受力简图...................................... - 17 -3.6.2 画出扭矩图........................................ - 18 -3.6.3 弯矩图............................................ - 18 -3.7 弯矩组合图.............................................. - 18 -3.8 根据最大危险截面处的扭矩确定最小轴径.................... - 19 -3.9 齿轮上键的选取与校核..................................... - 19 -3.10 轴承的选用.............................................. - 19 - 第四章:数控技术发展趋势......................................... - 20 -4.1性能发展方向............................................. - 20 -4.2功能发展方向............................................. - 21 -4.3体系结构的发展........................................... - 21 - 第五章:数控回转工作台台体夹具及工艺设计......................... - 22 -5.1零件的作用............................................... - 22 -5.2确定毛坯，画毛坯，零件图................................. - 22 -5.3工艺规程设计............................................. - 22 -5.3.1定位基准的选择...................................... - 22 -5.3.2选择加工设备及刀，夹，量具.......................... - 22 -5.4夹具设计................................................. - 23 - 结论............................................................ - 24 - 致谢......................................................... - 25 - 参考文献........................................................ - 26 -摘要数控车床今后将向中高挡发展，中档采用普及型数控刀架配套，高档采用动力型刀架，兼有液压刀架、伺服刀架、立式刀架等品种，预计近年来对数控刀架需求量将大大增加。

2500mm数控滚齿机回转工作台设计摘要此次毕业设计的题目是2500mm数控滚齿机回转工作台设计。

通过对数控滚齿机回转工作台的设计，使学生在步入社会之前，不仅能够设计出数控回转工作台，而且能够掌握机械设计的方法和步骤。

本设计研究的主要内容包括：确定数控滚齿机回转工作台的传动方案；数控滚齿机回转工作台静压系统设计；驱动力计算及其他相关计算；零件设计与校核；零件图的绘制与三维模型建立。

绘制装配图。

对于数控回转工作台的设计，首先，进行总体方案设计，传动方案采用齿轮传动和蜗杆传动；然后进行各零件的设计与校核，蜗杆与轴采用整体式结构；蜗轮与工作台采用螺钉连接；工作台的平衡通过止推轴承来保证；箱体由箱座、箱盖和顶盖组成，其中箱体上设计了圆台和加强筋；最后，对各零件进行装配。

数控滚齿机的圆周进给由回转工作台完成，回转工作台可以与X、Y、Z 三个坐标轴联动，从而加工出各种齿轮。

回转工作台可以实现精确的自动分度，提高了数控机床的精度。

目前，数控回转工作台主要用于数控镗床和铣床。

关键词：数控回转工作台；齿轮；蜗杆；箱体；建模DESIGN OF 2500 CNC GEAR HOBBING MACHINEROTARY WORKTABLEABSTRACTThe topic of this graduation design is the design of 2500 CNC gear hobbing rotary worktable . Through the design of CNC gear hobbing rotary worktable, so that before the students entered the community, not only to design a CNC rotary worktable, but also can master the mechanical design of the methods and procedures. The main content of this design include: determining of the transmission scheme of CNC rotary worktable; design of pressure system ,calculation of driving force and the other related;design and check the parts; draw the part drawing and establish 3 d model; Draw the assembly drawing.The design of CNC rotary worktable, first of all, design of the overall , use of transmission scheme and worm gear to drive; then the design and checking of the parts, the whole worm and shaft structure; worm screw connection with the worktable; the balance of worktable through thrust bearings to ensure; box make up of the box seat, lid and cover, the box body is designed a cone and stiffener;finally, all the parts are assembled.The Circular feed of CNC gear hobbing machine is completed by rotary table rotary worktable ,with X, Y, Z three axis linkage to work out all kinds of gears. Precision rotary worktable can realize automatic indexing, so can improve the precision of CNC gear hobbing machine. Currently, the NC rotary table CNC boring and milling machines are mainly used.Keywords: NC rotary worktable; gear; worm; box; modeling符 号 说 明w p 工作所需功率,kWT 工作所需转矩，M N ∙w n 工作台转速，s m /w η 电动机效率，kW0P 电动机功率，kWη 总传动效率i 总传动比m P 电机额定功率，kW1T 小齿轮转矩，M N ∙a 中心距，mmm 模数，mmb 齿宽，mmK 载荷系数1d 分度圆直径，mmh 齿高，mmE Z 弹性影响系数[]H σ 许用应力，MPaS 安全系数Z 齿数v k 动载荷系数Z ρ 接触系数目录第1章绪论 (1)§1.1 前言 (1)§1.2本设计开展的目的及意义 (1)§1.3设计的依据 (2)§1.4国内外同类设计的概况综述 (3)第2章数控回转工作台的原理 (5)§2.1数控回转工作台 (5)§2.2设计准则 (6)§2.3主要技术参数 (6)第3章数控回转工作台的设计 (7)§3.1传动方案的选择 (7)§3.1.1传动方案传动时应满足的要求 (7)§3.1.2传动方案及其分析 (7)§3.2伺服电机的选择及运动参数的计算 (9)§3.2.1驱动方式的选择 (9)§3.2.2选择伺服电机的具体型号和参数 (11)§3.3齿轮传动的设计 (12)§3.3.1 选择齿轮传动的类型与材料 (12)§3.3.2按齿面接触疲劳强度设计 (13)§3.3.3按齿根弯曲强度设计 (15)§3.4蜗轮及蜗杆的选用与校核 (16)§3.4.1 选择涡杆传动类型 (16)§3.4.2 选择材料 (16)§3.4.3按齿面接触疲劳强度进行设计 (17)§3.4.4蜗杆与涡轮的主要尺寸与参数 (18)§3.5轴承的选用 (18)§3.5.1轴承的类型 (19)§3.5.2轴承受到的载荷 (19)§3.5.3验算轴承寿命 (20)§3.6静压系统的结构设计 (21)第4章三维建模 (22)§4.1零件绘制 (22)§4.2 装配 (24)第5章结论 (26)参考文献 (27)致谢 (29)第1章绪论§1.1 前言随着生产力水平的发展，数控技术越来越广泛的应用于各个领域。

毕业设计数控回转工作台数控回转工作台是一种常见的工业装备，广泛应用于机械加工领域。

本文将从数控回转工作台的原理、结构和控制系统等方面进行介绍，并对其在实际应用中的优势和存在的问题进行分析和讨论。

一、数控回转工作台的原理数控回转工作台是一种带有自动旋转功能的工作台，可以实现工件的自动旋转和定位。

其原理主要基于数控控制技术，通过编程控制工作台的旋转角度和速度，实现工件在三维空间中的精确定位和加工。

二、数控回转工作台的结构数控回转工作台主要由旋转轴、驱动装置、固定夹具等组成。

旋转轴是工作台的核心部件，通过电机驱动实现工作台的旋转。

驱动装置则负责控制旋转轴的转速和方向，以实现精确的工件定位和加工。

固定夹具则用于将工件固定在工作台上，确保工件的稳定性和精度。

三、数控回转工作台的控制系统数控回转工作台的控制系统由硬件和软件两部分组成。

硬件部分包括电机、控制器、编码器等；软件部分则主要包括编程和操作界面。

通过编程操作软件，可以设置工作台的旋转角度、速度和加工路径等参数，实现对工件的精确控制和加工。

四、数控回转工作台的优势1.提高加工效率：数控回转工作台可以实现工件的自动旋转和定位，减少了人工操作的时间和成本。

同时，通过编程操作，可以快速实现多种复杂形状的加工工艺，提高加工效率。

2.提高加工精度：数控回转工作台具有较高的精度和稳定性，可以实现精确的定位和加工。

通过精确控制旋转角度和速度，可以实现对工件的精细加工，提高加工的精度和质量。

3.适用于多种工件加工：数控回转工作台的夹具设计灵活多样，可以适应多种形状和尺寸的工件加工。

通过更换不同的夹具和编程设置，可以实现对不同工件的加工需求。

五、数控回转工作台存在的问题1.设备成本高：数控回转工作台的设备成本相对较高，对于一些中小型企业来说存在一定的经济压力。

2.维护和操作难度大：数控回转工作台的控制系统相对复杂，需要一定的技术人员进行操作和维护。

同时，对于编程等操作的要求较高，需要熟练掌握数控加工技术。

数控回转工作台结构设计数控回转工作台是一种用于加工金属工件的设备，常用于数控铣床、加工中心等机床上。

它具有工作台面可以在水平、垂直两个方向上进行回转的能力，从而实现多种角度的工件加工。

在设计数控回转工作台的结构时，需要考虑以下几个方面：1.工作台面结构：工作台面通常是一个平面，用于放置工件进行加工。

为了提高工作台面的刚性和稳定性，通常会采用铸件或焊接钢板的方式制作。

工作台面通常具有T型槽，用于固定工件或安装夹具，同时还可以通过液压或电机控制使其在水平和垂直方向上进行回转。

2.回转机构：回转机构是实现工作台面回转的关键部件。

它通常由旋转轴承、驱动装置和导向装置组成。

旋转轴承是承受工作台面重量和转动力矩的主要部件，通常选择大直径、高刚度的滚动轴承或滑动轴承。

驱动装置通常采用伺服电机或液压马达，通过减速机传动，使工作台面实现回转。

导向装置用于确保工作台面的回转轨迹准确、平稳，通常采用滑动导轨或滚动导轨。

3.固定装置：为了确保工作台面的刚性和稳定性，需要将工作台面固定在底座上。

固定装置通常通过螺栓或紧固件连接工作台面和底座，以确保工作台面的水平度和垂直度满足加工要求。

4.控制系统：数控回转工作台通常需要配备一个控制系统，用于实现工作台面的回转控制。

控制系统可以采用数控系统或PLC控制系统，通过编程控制工作台面的回转轨迹、速度和停止位置。

在设计数控回转工作台时，需要综合考虑工作台面的刚性、稳定性和回转精度等因素。

同时，还需要根据实际加工需求确定工作台面的尺寸、载荷和回转角度范围。

另外，还要考虑工作台面的定位和夹紧方式，以确保工件在加工过程中的准确定位和固定。

总之，数控回转工作台的结构设计需要充分考虑工作台面的刚性、稳定性和回转控制等因素，以确保工件能够在不同角度下进行准确的加工。