铣车复合加工中心静压直驱转台设计

直驱的回转工作台开题报告班级机0606-12号姓名王文东指导教师王科社一、综述近年来，借助三维CAD建模和有限元分析优化的紧密配合，可以精确设计出复杂而高效的各种机械产品，但与此同时，产品零件的结构和形状也日趋复杂，例如多个自由曲面、多个非正交基准、薄壁厚等，使得加工难度也越来越大。

传统数控机床的笛卡尔坐标进给运动配合球头铣刀，虽然能够加工简答的自由曲面，但是因受到工具和工件之间可能的干涉限制，难以高效和准确的加工复杂的零件。

因此在直线进给运动上叠加回转进给运动的多轴联动数控机床成为当前机床产品创新的主要趋势。

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。

从某种意义上说，数控机床系统反映了一个国家的工业发展水平状况。

2009年我国制定出台了一系列扩内需、调结构、保增长的应对措施，工业和信息化部及有关部门根据《装备制造业调整和振兴规划》和《“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项实施方案》及相关产业政策，组织实施了一批科技重大项目和技术改造项目，使机床工具行业保持持续增长，工业总产值实现同比增长16.1%。

2009年我国机床产值和消费额分别达到153亿美元和197亿美元，均列世界第一位。

通过各项政策措施的落实到位，促进了国产高档数控机床及其配套产品的迅速发展，市场需求结构得到优化，企业兼并重组取得较大进展，重点企业的自主创新能力明显增强。

高档数控机床的自主创新成果显著。

自主创新成果产业化进程加快，企业开发了一批高速、精密、复合、多轴联动数控机床，以及一批大规格、大吨位数控机床新产品，这些新产品基本满足了国家重点工程用户加工生产需要，在国民经济建设和国防军工发展中起到了关键作用。

在重型、超重型数控机床研发方面，重型龙门五轴联动复合机床、超重型数控卧式镗车床、五轴联动叶片加工机床、数控重型曲轴铣车复合加工机床、大型数控冲压生产线等一批国际先进水平的高档数控机床的研制成功，满足了航空航天、发电设备、汽车等重点领域对于超大零件的重点加工需求；高速/精密数控车床、加工中心等产品广泛应用于汽车、航空航天、电子、军工等多个行业领域，并带动了众多中小企业设备更新改造和产业升级。

数控机床精密功能附件技术：直驱式数控转台简介数控转台是卧式加工中心的重要功能部件之一，参与卧式加工中心集成，作为第四轴参与坐标轴的控制，其精度及性能直接影响着主机的精度与性能。

传统的数控转台结构采用伺服电机通过联轴节或消隙齿轮副带动蜗轮蜗杆副传动，其缺点是机械结构复杂，传动链长，零件数量多，关键零件加工精度要求高、成产制造困难，周期长；使用一段时间后，由于机械磨损，蜗轮蜗杆副反响间隙增大，需要机械调整等。

另外由于蜗轮蜗杆副的传动比大，使得数控转台的最高速度受到限制，满足不了数控机床旋转坐标轴今给和快速进给速度越来越高的要求。

直驱式数控转台回台底座 1、回转工作台 6、力矩电机、轴承 4、角度编码器 5、液压锁紧装置 7 和电机水冷装置 8 等部分，力矩电机含有力矩电机定子 2 和力矩电机转子 3。

力矩电机定子 2 通过螺钉 9 固定连接到回台4 底座 1 上，力矩电机转子 3 与回转工作台 6 直接连接在一起，力矩电机直接驱动回转工作台6 旋转，没有中间传动环节，实现“零”反向间隙，力矩电机能够提供较大扭矩，回转工作台可以参与切削，实现第四轴功能的同时，配合车刀，可以实现车铣复合功能。

由于力矩电机有极高的静态、动态负载刚性，在高速回转运动下，具有很高的定位精度和重复定位精度。

力矩电机转子 3 上装有角度编码器 5，通过安装高级角度编码器 5 实现回转工作台的闭环控制，完成高精度的定位和分度。

回转工作台 6 与回台底座 1 之间装有做转台导轨用的多个轴承 4 和六组液压锁紧装置 7，六组锁紧油缸分别驱动液压锁紧装置 7 对回转工作台 6 进行锁紧。

当回转工作台 6 不动时，通过六组锁紧油缸驱动液压锁紧装置 7 对回转工作台 6 进行六点强力锁紧；当回转工作台6需要转动时，液压缸推动液压锁紧装置7松开回转工作台6。

回转工作台 6 与力矩电机转子 3 连接，省去中间环节，减少损耗，速度高，回台速度最高速80r/min（传统蜗轮蜗杆传动回台转速一般5r/min）；力矩电机定子 2 固定于回台底座 1 上，通过高级角度编码器 5 实现回转工作台的闭环控制，使回转工作台在高速回转运动下，具有很高的定位精度和重复定位精度。

内反馈直驱精密闭式静压转台项目
内反馈直驱精密闭式静压转台项目是为了实现高精度、高稳定性的位置控制，使用内反馈直驱技术。

该项目的主要特点是闭式静压转台结构。

在传统的开式转台结构中，驱动装置与转台之间存在接触，容易引入摩擦和杂散力，影响系统的转动稳定性和精度。

而闭式静压转台结构可以有效地解决这个问题，驱动装置与转台之间通过静压气体隔离，消除了接触和摩擦，提高了系统的稳定性和精度。

同时，该项目采用了内反馈直驱技术。

传统的转台驱动方式一般采用外部电机加上传动装置，存在传动间隙和传动精度损失。

而内反馈直驱技术可以使电机直接与转台相连，消除了传动间隙和传动精度损失，提高了系统的精度和响应速度。

内反馈直驱精密闭式静压转台项目的应用范围广泛，可以用于光学、机械、航空航天等领域的精密位置控制。

例如，可以用于光学仪器中的镜头调焦、镜头旋转、光轴对准等功能；也可以用于机械加工中的零件定位、加工工序控制等功能。

该项目的研发需要解决闭式静压转台结构设计、内反馈直驱系统设计与控制算法等技术问题。

同时，还需要对系统进行性能测试和验证，确保其满足高精度、高稳定性的要求。

力矩电机直驱内反馈闭式静压转台设计潘高星;陈永亮【摘要】针对数控精密立式磨床的应用需求,阐述了力矩电机直驱内反馈闭式静压转台结构特点及优势,介绍了内反馈闭式静压轴承的基本原理,并进一步对转台应用实例的静压轴承刚度和流量进行了验算,构建了转台测试试验台,并介绍了试验台组成,以及对所研发的转台进行性能检测的过程.【期刊名称】《液压与气动》【年(卷),期】2016(000)007【总页数】5页(P104-108)【关键词】直驱;内反馈;闭式;静压;转台【作者】潘高星;陈永亮【作者单位】天津大学机械工程学院,天津300072;天津大学机械工程学院,天津300072【正文语种】中文【中图分类】TH137;TH133.36;TG5随着国家转型升级的需要，机床行业的产品逐渐迈向中高端，对组成机床的核心功能部件产品提出了更高的要求，力矩电机直驱技术以及液体静压技术的集成功能部件产品被更广泛的应用到了各种机床产品上，促进了数控机床产品性能的提升。

黄永玉[1]等设计了一种用于铣车复合加工中心的静压直驱转台，通过直驱消除了多种传动误差，采用静压导轨提高了转台精度，改善了动态响应特性；吴九达[2]对超精密的直驱液体静压转台设计制造进行了深入研究，利用有限元分析软件对静压轴承进行了静动态以及热分析，并对所设计转台进行了结构优化；王伟顺[3]等采用静压导轨和直驱技术相结合设计了大型齿轮机床静压直驱转台；孙渊涛[4]等结合直驱电机、闭式静压导轨和磁栅测量技术给出了一种大型直驱静压旋转工作台结构。

精密、高精度数控立式磨床工件采用立式安装方式，一次装卡可对工件外圆、内孔端面进行磨削，能够保证外圆、内孔的同轴度以及与端面的垂直度要求，静压转台是该种类型机床核心的功能部件之一[5]，通过采用力矩电机直驱和带有内反馈型式闭式静压轴承，提高了传动、回转精度和支撑刚度，能够使转台获得高精度和高刚性，并促进立式磨床获得更高的工件磨削表面光洁度以及加工几何精度。

数控转台结构设计子专题：精密直驱数控转台结构设计Structure design of CNC rotary tablesSubtitle:Structural design of precision direct driveCNC rotary tablesUniversity:Kunming University of Science and TechnologyMajor:Mechanical Engineering and AutomationGrade:Class1.Grade2008Name:Li YunlaiAdvisor:Gao GuanbinProfessional Title:LectureDepartment:Faculty of Mechanical and Electrical EngineeringDate：June 6, 2012摘要数控机床集成了机械、计算机、光电技术、精密测量技术和自动控制技术等先进技术的最新研究成果，是先进制造业的重要设备。

数控回转工作台是多轴联动加工中心和数控铣床等数控机床的重要的部件，起着承载被加工零件并实现精确分度或作为联动轴进行轨迹联动加工的作用，它的精密度和稳定性对整个数控机床的性能有着重要影响。

直接驱动数控回转工作台采用直接驱动技术能够消除中间机械传动机构引起的损耗及限制，能直接提供转矩给执行机构，具有转矩大、损耗低、电气时间常数小以及响应速度快等特点，可以实现很高的动态响应速度和加速度、极高的刚度和定位精度、平滑的无差运动。

本毕业设计针对一种直接驱动式精密数控回转工作台进行了研究，提出了个人的方案和设计。

该设计方案选用力矩电机作为驱动源，采用转台轴承传动力矩，当数控转台需要静止时，利用锁紧（刹紧）机构来锁紧转台，利用固定块来安装锁紧机构。

在各零部件选用和设计过程中，根据设计任务计算、选择的零部件尺寸，再根据一些计算和校核公式验证了设计的零件，并做出修整。

车铣复合静压转台的开发秦建宏，刘锦辉（秦川机床工具集团股份公司，陕西宝鸡721009）摘要：以立式车铣复合加工中心的车铣复合转台为例，从功能需求角度入手，介绍了车铣复合静压转台开发的过程及注意事项，对静压技术在高速精密转台上的应用进行了实施及验证，为以后同类设备的开发应用做出了有意义的探索。

关键词：车铣复合转台；静压；开发中图分类号:TG659文献标志码:A文章编号：1002-2333（2020）03-0133-03 Development of Turning-milling Composite Hydrostatic TurntableQIN Jianhong,LIU Jinhui（Qinchuan Machine Tool&Tool Group Co.,Baoji721009,China）Abstract:This paper takes the turning-milling turntable of a vertical turning-milling machining center as an example, and introduces the development process and precautions of turning-milling composite hydrostatic turntable from the perspective of functional requirements.The application of hydrostatic technology on high-speed precision turntable is implemented and verified,which makes a meaningful exploration for the development and application of similar equipment in the future.Keywords:turn-milling turntable;hydrostatic;developmen t0引言近年来，随着工业技术的不断发展，零件制造领域对机床加工设备的需求有了新的变化。

第2期（总期63期）2014年3月Fluid Power Transmission and ControlNo.2(Serial No.63)Mar.,2014随着我国航空、航天、风电、船舶、矿山、军工等领域的不断快速发展，导致市场对高速、高精度数控立式铣车加工中心设备需求剧增。

因此，笔者所在公司针对国内机床行业对回转类零件加工设备短缺现状，自主研制了新型高速、高精度、高复合性的数控立式铣车加工中心机床。

机床即具有大型立车的车削功能，又具有铣削功能，工件一次装卡后可高效率、高精度的连续完成车、铣、钻、镗、攻丝等多种工序的加工，可实现六轴控制三轴联动功能。

本机床主要由龙门架、横梁、横梁升降装置、主传动、工作台、垂直刀架、刀库、液压系统、电气系统等部分组成。

工作台由花盘、底座、主轴及ΙΙ轴组件组成，工作台花盘和底座是整体铸造加工，采用热对称结构，保证工作台的高刚度。

工作台导轨采用自平衡式双腔结构静压浮动导轨，底座上有24个静压油腔，由变频电机驱动的双联齿轮泵提供静压系统用油，经高精度等流量齿轮分油器分别注入各油腔，单腔单泵式恒流静压供油。

底座静压导轨上均布设有三个位移传感器，可随时监控导轨处油膜厚度，因静压油泵是由变频电机驱动的，由于承载重量、工作台转速、切削力、工作环境温度等不同造成油膜厚度的改变，可通过位移传感器输出值而重新修整电机转速，达到静压浮升值的稳定，来满足工作台承载的高刚度要求。

1静压导轨的特点液体静压导轨是在两个相对运动的导轨面间通入压力油，使运动部件浮起，工作过程中油腔压力随负载的变化而变化，在不同速度（包括静止）下都能保收稿日期：2013-11-14作者简介：贾文明（1981-），男，工程师，主要从事机床的液压设计工作。

证导轨面间在纯液体摩擦状态下工作。

静压导轨的特点：1）纯液体摩擦，摩擦系数小，起动和正常运转时的功率消耗小，机械效率高；2）无金属之间的直接接触，能长期保持精度；3）速度范围广，即在在各种相对运动速度下（包括速度为零），均能处于液体润滑，并具有较大的承载能力，相对速度变化对油膜刚度影响小，在高、低速下正反运动，都有良好的性能；4）运动精度高，具有良好的抗振性能，运动平稳；5）低速运动无爬行；6）设计灵活多样，可根据机床的要求进行设计，以满足不同载荷和速度的需要；7）需要有一套可靠的供油装置，润滑油必须保持清洁。

一种高精度直驱进给工作台结构设计王伟顺;富宏亚;张文武;钱琳【摘要】采用推力球球轴承加双列圆锥滚子轴承结构的方式,设计了一种用于立式车削加工中心工作台[1].通过高精滚动导轨支撑,实现高精度轴向径向定位,大扭矩高精度力矩电动机宽转速范围能够实现进给及高速切削.应用于立式车铣加工中心.【期刊名称】《制造技术与机床》【年(卷),期】2019(000)002【总页数】3页(P24-26)【关键词】力矩电动机;立式车铣加工中心【作者】王伟顺;富宏亚;张文武;钱琳【作者单位】哈尔滨工业大学机电学院,黑龙江哈尔滨150001;神州五行航天科技有限公司,辽宁大连116023;九成投资集团有限公司,辽宁大连116023;哈尔滨工业大学机电学院,黑龙江哈尔滨150001;营口理工学院,辽宁营口115014;营口理工学院,辽宁营口115014【正文语种】中文【中图分类】TH122随着制造业的发展，数控机床向着高速、高精、高复合、高可靠性发展。

回转工作台作为数控机床特别是立式车铣加工中心的主要功能部件，其功能与参数直接影响到机床的加工能力与精度。

目前，我国现有加工直径1 600 mm以上的车铣加工中心进给转台主要有以下几种结构:(1)可移动C轴结构[3]，一般应用于800～2 500 mm立式车削中心，采用两台不同的伺服电动机驱动，当进给运动时(铣削)，两台电动机采用主从控制；当作为车削时，小电动机及C轴装置移动脱开齿圈，大电动机作为车削转动使用，实现高速车削。

(2)双齿棒C轴箱结构[4]，广泛应用于3 500～25 000系列数控双柱立车产品中，多数作为大型车床的铣削附件功能使用。

其采用两台不同的电动机，机械消隙机构，铣削时伺服电动机拖动两条大减速比传动链，通过液压油缸推动大螺旋角斜齿轮消隙机构满足进给要求；车削主传动时，C轴传动链断开，普通的主电动机带动工作台旋转满足车削要求。

(3)伺服C轴箱机构[5-6]，采用两套完全相同的传动链，两台一样的主电动机，互为主从控制，不存在切换情况，成本较高，现在应用较多。