下载文档原格式
引言对数控回转工作台的设计主要是培养学生综合应用所学专业的基础理论、基本技能和专业知识的能力，培养学生建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序、规范和方法。
而工科类学生更应侧重于从生产的第一线获得生产实际知识和技能，获得工程技术经用性岗位的基本训练，通过毕业设计，可树立正确的生产观点、经济观点和全局观点，实现由学生向工程技术人员的过渡。
使学生进一步巩固和加深对所学的知识，使之系统化、综合化。
培养学生独立工作、独立思考和综合运用所学知识的能力，提高解决本专业范围内的一般工程技术问题的能力，从而扩大、深化所学的专业知识和技能。
培养学生的设计计算、工程绘图、实验研究、数据处理、查阅文献、外文资料的阅读与翻译、计算机应用、文字表达等基本工作实践能力，使学生初步掌握科学研究的基本方法和思路。
使学生学会初步掌握解决工程技术问题的正确指导思想、方法手段，树立做事严谨、严肃认真、一丝不苟、实事求是、刻苦钻研、勇于探索、具有创新意识和团结协作的工作作风。
本次毕业设计主要是解决数控回转工作台的工作原理和机械机构的设计与计算部分，设计思路是先原理后结构，先整体后局部。
目前数控回转工作台已广泛应用于数控机床和加工中心上，它的总的发展趋势是：1．在规格上将向两头延伸，即开发小型和大型转台；2．在性能上将研制以钢为材料的蜗轮，大幅度提高工作台转速和转台的承载能力；3．在形式上继续研制两轴联动和多轴并联回转的数控转台。
数控转台的市场分析：随着我国制造业的发展，加工中心将会越来越多地被要求配备第四轴或第五轴，以扩大加工范围。
估计近几年要求配备数控转台的加工中心将会达到每年600台左右。
预计未来5年，虽然某些行业由于产能过剩、受到宏观调控的影响而继续保持着较低的行业景气度外，部分装备制造业将有望保持较高的增长率，特别是那些国家产业政策鼓励振兴和发展的装备子行业。
作为装备制造业的母机，普通加工机床将获得年均15％－20％左右的稳定增长。
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。
数控回转工作台的结构设计与应用数控回转工作台是一种常见的机械加工设备，主要用于机械加工中的旋转定位和夹持。
本文将介绍数控回转工作台的结构设计与应用。
一、数控回转工作台的结构设计数控回转工作台一般由底座、回转部分、工作台面、传动系统、控制系统等组成。
1.底座：承载整个数控回转工作台的重量，利于定位和固定。
2.回转部分：由电机、减速器、分度机构组成，控制工作台旋转，通过分度机构留下特定的度数供夹紧物品使用，给予机床电机驱动，实现回转的复合运动。
3.工作台面：与加工部件接触，完成工件的夹紧和定位。
它可以按照加工件形状和尺寸进行设计变形，并且可以选用进口铝板或者不锈钢板，保证夹紧工件的稳定性。
4.传动系统：接受数控机指令，控制工作台转动，保障加工品质。
5.控制系统：包括数控系统、机床系统、分度控制系统等，实现严格的加工控制。
二、数控回转工作台的应用数控回转工作台用于加工技术的广泛应用。
例如：1.钟表、汽车、航空航天等行业的零部件加工。
数控回转工作台可以根据加工要求对工件进行定位，夹紧和旋转，可以实现各种形状的零部件的高精度加工。
2.船用或铁路技术方面的大型件件零部件的加工。
数控回转工作台在大型件加工时可以利用其旋转定位的优势，保障加工的精度和质量。
3.军事加工等高精度加工领域。
数控回转工作台在高精度加工领域的需要越来越重要，可以实现严格的定位，夹紧，旋转等加工过程，这对于航空、航天等高端技术的发展起到了不可替代的作用。
总之，数控回转工作台作为机械加工领域的重要设备，在各个行业都有着广泛的应用，其采用的结构设计和控制技术可以提高加工质量和生产效率，推动机械加工技术的发展。
引言对数控回转工作台的设计重要是培养学生综合应用所学专业的基础理论、基本技能和专业知识的能力, 培养学生建立对的的设计思想, 掌握工程设计的一般程序、规范和方法。
而工科类学生更应侧重于从生产的第一线获得生产实际知识和技能, 获得工程技术经用性岗位的基本训练, 通过毕业设计, 可树立对的的生产观点、经济观点和全局观点, 实现由学生向工程技术人员的过渡。
使学生进一步巩固和加深对所学的知识, 使之系统化、综合化。
培养学生独立工作、独立思考和综合运用所学知识的能力, 提高解决本专业范围内的一般工程技术问题的能力, 从而扩大、深化所学的专业知识和技能。
培养学生的设计计算、工程绘图、实验研究、数据解决、查阅文献、外文资料的阅读与翻译、计算机应用、文字表达等基本工作实践能力, 使学生初步掌握科学研究的基本方法和思绪。
使学生学会初步掌握解决工程技术问题的对的指导思想、方法手段, 树立做事严谨、严厉认真、一丝不苟、实事求是、刻苦钻研、敢于探索、具有创新意识和团结协作的工作作风。
本次毕业设计重要是解决数控回转工作台的工作原理和机械机构的设计与计算部分, 设计思绪是先原理后结构, 先整体后局部。
目前数控回转工作台已广泛应用于数控机床和加工中心上, 它的总的发展趋势是:1. 在规格上将向两头延伸, 即开发小型和大型转台；2．在性能上将研制以钢为材料的蜗轮, 大幅度提高工作台转速和转台的承载能力；3. 在形式上继续研制两轴联动和多轴并联回转的数控转台。
数控转台的市场分析: 随着我国制造业的发展, 加工中心将会越来越多地被规定配备第四轴或第五轴, 以扩大加工范围。
估计近几年规定配备数控转台的加工中心将会达成每年600台左右。
预计未来5年, 虽然某些行业由于产能过剩、受到宏观调控的影响而继续保持着较低的行业景气度外, 部分装备制造业将有望保持较高的增长率, 特别是那些国家产业政策鼓励振兴和发展的装备子行业。
作为装备制造业的母机, 普通加工机床将获得年均15％－20％左右的稳定增长。
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。
图书分类号：密级：毕业设计(论文)数控回转工作台设计NC ROTARY TABLE DESIGN学生姓名班级学院名称机电工程学院专业名称机械设计制造及其自动化指导教师徐州工程学院学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。
除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
论文作者签名：日期：年月日徐州工程学院学位论文版权协议书本人完全了解徐州工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归徐州工程学院所拥有。
徐州工程学院有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。
徐州工程学院可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
论文作者签名：导师签名：日期：年月日日期：年月日摘要传统制造业的巨大变化来自于数控技术的广泛应用，这使制造业脱离了传统，成为工业化的象征。
并且随着数控技术应用领域的扩大和不断发展，它对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着至关重要的作用，因为这些行业的数字化特征已是现代化发展的大趋势。
分析当前世界上数控技术及其装备发展的趋势，其主要研究热点有：1、高速加工、高精加工技术及其装备的新趋势。
2、复合加工机床和5轴联动加工的迅速发展。
3、当代数控系统发展的主要趋势是智能化、开放式、网络化。
4、重视建立新标准规范。
关键词数控技术；智能化；复合加工机床；5轴联动加工机床AbstractThe application of numerical technology has not only brought the revolutionary change to manufacturing industry of the tradition , make the manufacturing industry become the industrialized symbol, and with the constant development of numerical control technology and enlargement of the application , the development of some important trades (IT , automation , light industry , medical treatment , etc .) to the national economy and the peoples livelihood of his plays a more and more important role , because the digitization that these trades needed to equip has already been the main trend of modern development . Numerical control technology in the world at present and equiping the development trend to see , there is the following several respect in its main research focus .1.A high-speed , high finish machining technology and new trend equipped. 2. Link and process and compound to process the fast development of the lathe in 5 axes . 3.Become the main trend of systematic of contemporary numerical control intelligently , openly , networkedlily . 4. Pay attention to the new technical standard , normal setting-up .Keywords : Numerical control technology intelligently compound to process 5 axle gear bed目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 数控系统的发展 (1)1.2 数控机床的发展 (1)1.3 先进数控加工技术 (3)1.3.1 直接数字控制系统 (3)1.3.2 柔性制造系统 (4)1.4数控技术在国民经济中的地位 (8)2 数控回转工作台的原理及应用 (10)2.1 数控回转工作台 (10)2.2 设计准则 (11)2.3 主要技术参数 (12)3 数控回转工作台的设计 (12)3.1 传动方案的选择 (12)3.1.1 传动方案传动时应满足的要求 (12)3.1.2 传动方案及其分析 (13)3.2 电机的选择 (14)3.2.1 步进电机的原理 (14)3.2.2 步进电机的选择及运动参数的计算 (15)3.3 齿轮传动的设计 (17)3.3.1 选择齿轮传动的类型及材料 (17)3.3.2 按齿面接触疲劳强度计算 (17)3.3.3 按齿根弯曲强度计算 (18)3.3.4几何尺寸计算 (19)3.3.5 结构设计..................................................................................... 错误！未定义书签。
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。
数控回转工作台的设计研究摘要：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数控回转工作台是卧式加工中心的重要功能部件，在机械加工制造中起着极其重要的作用，数控回转工作台的定位精度和速度平稳性是高档数控机床的重要指标。
对于高精度的机械加工，要求数控回转工作台具有稳定的速度以及较高的工作精度。
本文就数控回转工作台的设计进行了相应的探究。
一、数控回转工作台的结构和原理由于五轴联动数控机床系统价格十分昂贵，加之nc程序制作较难，使五轴系统难以“平民”化。
现在很多的工厂都在这几年或几年前购置了三轴联动的数控铣床，即能实现x、y、z三个轴方向的同时平动。
如果再配上一个数控回转工作台，能实现绕x轴、z轴旋转（即a轴和c轴），再完成数控部分的改造，实现同时控制也就是能实现五轴联动。
这样即可减少固定资产的无形磨损，又避免购置新机的大量资金投入。
（一）数控回转工作台的功用第一，使工作台进行圆周进给完成切削工作，第二，使工作台进行分度工作。
它按照控制系统的命令，在需要时完成上述任务。
数控回转工作台由伺服电动机驱动，采用无级变速方式工作，所以定位精度完全由控制系统决定。
（二）数控回转工作台的传动和结构数控回转工作属于闭环数控回转工作台，两个旋转编码器分别位于与工作台固接的轴端和支撑座的尾端，能将旋转后的位置准确的反馈回系统。
这种数控回转工作台由交流伺服电动机驱动，在它的输出轴上接连轴器，再接一级齿轮减速器。
该数控回转工作台由圆柱齿轮传动系统、涡轮涡杆传动系统、间隙消除装置及蜗轮夹紧装置组成。
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-mail )liuxinyu@dicastal .com 。
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:BRot a ti n g Table D esi gn for 5Ax is Nu m er i ca lM ach i n e ToolL IU Xin 2yu(C I TI A D icastalW heelManufacturing L td .,Q inhuangdao Hebei 066003,China )Abstract:22axis table is one of the basic components in 5axis nu merical machine t ool,which enables the r ota 2ting feed and all ocati on bet w een A and C axis .Adding the 2axis r otating table t o the 3axis vertical numerical m illing machine and digitalizati on are key step s t o turn the vertical machine t ool t o a 5axis m illing machine .This thesis intr oduces the structure and p rinci p le of r otating table,with e mphasis of r otating table and l ocking mechanis m.Key words:5axis m illing machine;digital contr ol table;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。
五轴数控机床一般有两种配置形式,一种是回转轴(C,A 或B 轴)设置在装夹工件的工作台上,另一种是回转进给轴设置在主轴端,前者结构相对简单、制造成本较低,尤其是主轴设计不受结构限制,主轴的刚度有保证,而且,可以配用“标准”的刀库与换刀机构,但由于回转台不能设计的太大,承重也较小,特别是当A 轴回转到90°时,工作台受到很大的偏载力距,所以更适合中、小零件的加工。
后一种配置形式由于回转进给机构集中在主轴端,结构密集,但由于回转进给机构只驱动主轴头与刀具,不受工件重力负荷,所以机构可小巧、灵活,而直线移动的工作台可以设计的非常大,所以更适合如客机机身,大型发动机机壳,大型模具等大型、重型零件的加工。
我公司多年前已购置了三轴联动的立式铣削加工中心,用于汽车轮毂模具的加工,但受其工艺能力的限制,难以实现轮毂模具的高精度自动加工,为此决定在原立式铣削加工中心的基础上配置一个可绕Z 轴回转的数控工作台和绕X 轴回转摇摆工作台,实现三轴联动到五轴联动的改造,这样既可减少因设备闲置造成的固定资产无形磨损,又避免了购置新机的大量资金投入。
・99・2009年第6期・工艺与装备・1 数控回转工作台的结构与动作原理所设计的双轴回转工作台是由一个可绕Z 轴做360°回转的回转工作台和一个绕X 轴做110°～-70°摆动的摇摆工作台所组成,做C 轴运动的回转台安装在摇摆台的U 型台架上,U 型台架通过两端的支架,固定在直线移动工作台上,回转台与摇摆台的结构如图1所示,做C 轴运动的回转工作台由伺服电机14驱动,经一对齿轮降速,带动蜗杆2蜗轮运动,蜗轮20与回转的台面固连,从而使台面回转。
从图1中可以看出:摇摆台的回转运动是由U 型台架的回转摆动实现的,驱动U 型台架回转的主动轴是左支轴5,驱动左支轴5的传动系统也是一对齿轮及一个蜗杆2蜗轮副组成,其动作原理与动作程序与回转台大致相同:当摇摆台接到数控系统指令后,首先要使锁紧套7内腔的液压油卸荷,以松开抱紧的薄壁套筒7,然后启动交流伺服电机13,按数控指令确定摇摆台的回转方向,回转速度及回转角度等参数。
图1 数控回转工作台结构总图2 关键部件的结构设计对一台高精度、高刚度、数控机床来说,成功的设计不仅取决于方案的合理,也取决于关键部件设计中应用的单元技术。
211 双螺距渐厚蜗杆调隙机构在本机床中蜗轮副的啮合侧隙无论是对分度、定位精度,还是传动精度的影响最大,因此消除蜗轮副的侧隙就成为数控回转工作台的关键问题。
一般在要求连续精确分度的机构中(如齿轮加工机床、数控回转工作台等)或为了避免传动机构因承受脉动载荷(如断续铣削)而引起扭转振动的场合往往采用双螺距渐厚蜗杆,以便调整啮合侧隙到最小限度。
图2 双螺距渐厚蜗杆调隙原理双螺距渐厚蜗杆与普通蜗杆的区别是:双螺距渐厚蜗杆齿的左、右两侧面具有不同的齿距(导程);而同一侧面的齿距(导程)则是相等的(图2)。
双螺距渐厚蜗杆副的啮合原理与一般蜗杆副啮合原理相同,蜗杆的轴向截面仍相当于基本齿条,蜗轮则相当于同它啮合的齿轮。
由于蜗杆齿左、右两侧面具有不同的齿距,即左、右两侧面具有不同的模数m (m =t/π)。
因而同一侧面的齿距相同,故没有破坏啮合条件。
双螺距渐厚蜗杆传动的公称模数m 可看成普通蜗轮副的轴向模数,一般等于左、右齿面模数的平均值。
此蜗杆齿厚从头到尾逐渐增厚。
但由于同一侧的螺距是相同的,所以仍然可以保持正常的啮合。
因此,可用轴向移动蜗杆的方法使蜗杆上,齿厚最合适的齿处于啮合位置,来消除蜗杆与蜗轮的齿侧隙。
从图2中知道,蜗杆左侧的齿矩为t 左,右侧的齿距为t 右,中间齿距为t 中。
当t 右>t 左时,相邻两齿齿厚:・001・・工艺与装备・组合机床与自动化加工技术s 1=t 左-c 1 s 2=t 右-c 1相邻两齿厚的差值:Δs =s 2-s 1=t 右-t 左不难看出,任意两相邻齿厚之差(沿同一轴向截面上)都是Δs =s i +1-s i =t 右-t 左,这样的蜗杆从左到右齿厚逐渐增厚,当蜗杆向左移动时,啮合侧隙将会逐渐减小。
同理,当t 左>t 右时,从左到右齿厚渐薄,当蜗杆向左移动时,啮合侧隙将会逐渐变大。
图3是依靠改变调整环的厚度,调整啮合侧隙结构示意图。
图3 双螺距渐厚蜗杆调隙结构图212 闭环结构方案设计考虑到机床性能要求的精密性以及加工的准确性。
因此要求设计一闭环数控回转台,其回转角度,回转速度要有反馈信号,所以选用F AGRO 公司的两个ENCODER H 290型旋转编码器分别安装在回转台中心轴4末端和摆动支座轴3的末端。
这样即使在传动过程中有误差或间隙也可在反馈后得到数控系统的补偿。
213 回转工作台锁紧装置设计当工作台静止时必须处于锁紧状态,在固定的轴承座21上沿其圆周方向均匀分布6个径向夹紧油缸。
当工作台回转到位后,夹紧油缸16的活塞在液压油的作用下向外运动,推动6个胶木锁紧块17顶在蜗轮内壁,从而锁紧工作台。
当工作台需要回转时,数控系统发出指令,反向重复上述动作,松开蜗轮,使蜗轮和回转工作台能按照控制系统的指令进行回转运动。
锁紧力计算如下:已知输入油压20MPa,液压缸活塞面积π4d 2=π4×202=31412mm 2单缸顶紧力:F 1=p ・s =20×31412=6283N单缸锁紧力:F T =F D μ=6283×013=188419N单缸锁紧力矩:T 1=F T R =188419×01095=179N ・m则总锁紧力矩:T 总=6T 1=6×179=1074N ・m与F I B RO 公司的产品TRT 340～400规格的产品锁紧力85kgf ・m 稍大,能符合要求。
214 摇摆台锁紧装置的设计摇摆台的锁紧是参照F I B RO 公司的专利产品“油压环抱式锁紧装置”设计的,它是由一个薄壁套筒7(见图1),套在蜗轮9的轮毂上,当套筒内通高压油后,薄壁套筒径向变形,抱紧轮毂。
薄壁套筒通过两端的凸缘被固定在摇摆台箱体15上。
蜗轮被抱紧,与蜗轮同轴并固连的右支座轴与被固定,这意味着回转至某一角度的U 型台架及台架上的回转台,工件被夹紧、固定。
这对圆锥面、斜面等直纹面的铣削、倾斜孔加工会大幅度提高加工系统的刚性,明显提高机床耐重切削的能力。
锁紧力计算:输入油压20MPa,锁住面积:油压环长50mm ,保守估计60%接触。
则接触总面积:S =πdl 60%=π×115×50×60%=1083815mm2锁紧力:F =pS μ=20×1083815×012=43354N锁紧力矩:T =FR =43354×5715×103=248218N ・m比F I B RO 公司的产品摆动部分的锁紧力100kgf ・m 更大一些,能符合要求,可以耐重切削。
[参考文献][1]龚景安,许立忠.机械设计(第二版)[M ].北京:机械工业出版社,1998.[2]《机床设计手册》编写组.机床设计手册[M ].北京:机械工业出版社,1986.[3]《机械设计手册》编委会.机械设计手册(第2、3、5卷)[M ].北京:机械工业出版社,2004.[5]刘雄伟.数控加工技术与编程技术[M ].北京:机械工业出版社,2000.[6]吕强.UCP710五轴机床中的坐标变换[J ].现代制造,2003(4).[7]宋明,张雪,倪立明.五坐标数控机床后置处理程序编制[J ].机械工艺师,2001(3).[8]张曙,海舍尔.并联运动机床[M ].北京:机械工业出版社,2003.(编辑 李秀敏)・101・2009年第6期・工艺与装备・。
