数控回转工作台的机构及工作原理
日期: 2020/3/21 浏览: 1 来源: 学海网收集整理 作者: 学海网
在数控机床上一般由数控回转工作台来实现圆周进给运动。数控回转工作台( 简称数控转台) 除了可以实现圆周进给运动之外, 还可以完成分度运动。数控机床的圆周进给由回转工作台完成，称为数控机床的第四轴：回转工作台可以与X、Y、Z三个坐标轴联动，从而加工出各种球、圆弧曲线等。回转工作台可以实现精确的自动分度，扩大了数控机床加工范围。数控回转工作台主要用于数控镗床和铣床，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。机床具有数控转台，还可由测头自动找正工件基准面，自动完成诸如基面的调整，工件坐标系的设定等工作。其主要性能质量指标有分度精度和重复定位精度、刹紧力矩的大小、密封性能、回转定位速度、承载能力和精度保持性。
转台的种类和型号虽然繁多, 但其基本结构大同小异, 主要有四大系统: 主轴系统、传动系统、锁紧系统、读数系统； 二大零件: 工作台和底座。主轴系统是转台的关键部件, 工作台和检测元件( 或称分度基准元件) 就安装在主轴上, 主轴系统的精度直接影响转台的分度精度；工作台和主轴系统依靠传动系统驱动；当旋转到所要求的角度时, 必须用锁紧机构固定, 然后进行测量或加工。图1为自动换刀数控镗床的回转工作台。它的进给、分度转位和定位锁紧都是由给定的指令进行控制的。工作台的运动是由伺服电动机，经齿轮减速后由蜗轮蜗杆传动机构实现工作台的回转功能。
图1 自动换刀数控镗床的回转工作台
1一蜗杆 2一蜗轮 3、4一夹紧瓦 5一小液压缸 6一活塞 7一弹簧 8一钢球 9一底座 10一圆光栅 11、12一轴承
为了消除蜗杆副的传动间隙，采用了双螺距渐厚蜗杆，通过移动蜗杆的轴向位置来调整间隙。这种蜗杆的左右两侧面具有不同的螺距，因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。当工作台静止时，必须处于锁紧状态。为此，在蜗轮底部的辐射方向装有8对夹紧瓦4和3，并在底座9上均布同样数量的小液压缸5。当小液压缸的上腔接通压力油时，活塞6便压向钢球8，撑开夹紧瓦，并夹紧蜗轮2。在工作台需要回转时，先使小液压缸的上腔接通回油路，在弹簧7的作用下，钢球8抬起，夹紧瓦将蜗轮松开。 回转工作台的导轨面由大型滚动轴承支承，并由圆锥滚柱轴承12及双列向心圆柱滚子轴承11保持准确的回转中心。数控回转工作台的定位精度主要取决于蜗杆副的传动精度，因而必须采用高精度蜗杆副。在半闭环控制系统中，可以在实际测量工作台静态定位误差之后，确定需要补偿角度的位置和补偿的值，记忆在补偿回路中，由数控装置进行误差补偿。在全闭环控制系统中，由高精度的圆光栅10发出工作台精确到位信号，反馈给数控装置进行控制。 回转工作台设有零点，当它作回零运动时，先用挡铁压下限位开关，使工作台降速，然后由圆光栅或编码器发出零位信号，使工作台准确地停在零位。数控回转工作台可以作任意角度的回转和分度，也可以作连续回转进给运动。
二、数控转台的分类
1 . 按用途分类:
加工用转合——作为机床附件在加工中使用的转台。该类转台要求有尺寸小、重量轻、刚性大、操作简单迅速和与加工相适应的精度。
计量用转台——在计量室中作为角度仪器用于零件检测的转台。该类转台要求较高的分度精度和相应的技术指标, 分度误差一般不大于10 角秒。
计量、加工两用转台——既可作为角度仪器在计量室中使用, 又可作为机床附件在加工中使用的转台。该类转台要同时具备计量用转台和加工用转台双重条件。
2． 按结构形式分类:
水平转台——工作台在水平方向回转3 6 0°的转台。该类转台型号最多, 数量最大, 使用最普遍。如同2所示。
图2 水平转台
立式转台——工作台面在垂直方向回转3 6 0°的转台。该类转台型号较少, 使用不多,它可以代替分度头, 并可以与其它形式的转台拼配, 实现特殊的使用要求。
图3 立式转台
双向转台——转台可以在水平和垂直二种姿态下工作, 扩大了应用范围, 又称为立卧式转台。
可倾转台——工作台面除了水平方向可以回转3 6 0°之外,还可以倾斜回转，具有三个自由度, 大大增加了适应能力。
图4 可倾转台
3 . 按读数形式分类:
机械转台——由机械刻度和游标鼓轮读取分度值的转台。该类转台分度精度一般比较低, 大多作为普通机床的附件用于加工。
光学转台——分度值经过一套光学系统放大、投影后显示出来的转台。该类转台分度精度一般在10 角秒以内, 可用于计量, 亦可用于精密加工。它又可分为影屏式光学转台和目镜式光学转台。
数显转台——分度值由数码管或发光二极管等直接读取的转台。该类转台精度较高, 其主要优点是读数直观、明确, 可以避免误读和减轻操作人员的疲劳。
自动转台——根据预先输人的讯号或程序, 由电气控制自动进行工作的转台。该类转台不仅精度高, 而且效率高, 把人从操作中解放出来。
4 . 按精度分类:
按精度可以分为：低精度转台、普通精度转台、精密转台、高精密转台、超精密转台。
5 . 按驱动形式分类:
按驱动形式可以分为：手动转台、电动转台、气动转台、液压转台、自动转台等。
三、数控转台的发展趋势
数控转台的发展趋势是：在规格上向两头延伸，即开发小型和大型转台；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；在形式上继续研制两轴联动和多轴并联回转的数控转台。在伺服驱动上采用力矩电机，实现零传动，进一步提高转台的回转精度和响应速度。
我国数控转台在产品质量、性能、结构创新、品牌信誉、外观造型、精度稳定性等方面与发达国家相比都存在一定的差距，但在产品的价格、交货期和售后服务上占有较大的优势。另外，近几年台湾地区的数控附件产品明显加大了对大陆市场的开发力度，使国内市场竞争态势更加激烈。在今后几年中，我国机床数控转台厂要发展中档次品种，在提高产品质量、性能水平和可靠性的同时，跟踪学习发达国家的先进技术，并在产品创新，提高工艺水平上多下功夫；总结经验，加强产、学、研的结合，走专业化生产的路子，面向市场，参与竞争，满足主机发展的需要。
