数控回转工作台

62 装 备 机 械62 Internal & Oversea Trend国 内 外 动 态 数控回转工作台 摘要：介绍了数控回转工作台在机床上的应用，阐述了转台的 类型、主要结构与特点及其发展。 Abstract: This article introduces the application of NC rotary table in machine tools and elaborates the types, the main structure, characteristics, and development of the NC rotary table 's. 文 / 韩文渊 上海第三机床厂 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 一科 （201600） 韩文渊(1959年11月~),男,大专学历，长期从事机械设计工作，如木工机械、雕刻机等产品，现在 上海第三机床厂主要从事各类加工中心的设计与制造。 2009年在北京举办的第11届中国国际机床展览 会上，数控机床、加工中心、复合机床在装备制造 业内已呈现出量大面广态势，这类工作母机在各类 制造业已经普及应用，并清晰地 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 达出时代特征与 发展潮流。机床运动无论是并联运动机床，还是运 动叠加串联机床，对大多数金属加工机床来说，数 控进给复合运动的加工，是以直线轴加上回转轴的 联动来实现。为了应对日益增多的复杂零件加工、 提高加工精度和效率，多轴机床（5轴或以上）和 复合机床将会进一步创新发展。因此在现代加工中 心的开发中，数控回转轴的设计与制造，成为研制 机床的核心任务之一，而数控回转工作台（简称转 台）既作为数控回转轴，同时也起着承载工件重 量、夹持工件的功能，故要重视其创新设计。 一、数控回转工作台在机床中的应用 加工中心转台分为数控回转工作台（连续分 度）和分度工作台（齿牙分度）。数控回转工作台 的作用有两个，一是进给分度，即在非切削时，工 件在360˚范围内，进行分度旋转或任意分度定位； 二是实现工作台圆周方向的进给运动，即在进行切 削时，与X、Y、Z 三个坐标轴联动，进行复杂曲面 的加工，细分度数一般为0.001˚（或0.0001˚）。分度 工作台只做定位分度运动，常用结构是一对上下啮 合的端齿盘，通过上下端齿盘的相对旋转，来实现 工作台的有级分度。数控分度的角度范围根据端齿 盘的齿数而定，通常最小分度为1˚（或5˚）。 在XH764B、XH765A、XH766A、XH768B型卧 式加工中心中，回转工作台可作为B 轴，与X、Y、 Z 三个直线坐标轴，实现4联动，主要加工复杂箱体 类零件和模具，该系列卧式加工中心使用回转工作 台，理论上功能模块有如下组合，见图1所示。 63 No.1 2010 在XH714/1、XH716/1、XH718A型立式加工中 心中，回转工作台作为A轴，与X、Y、Z三个坐标 轴的4联动，可加工叶片类等的复杂零件，见图2。 5轴加工中心的转台应用，常见有摇篮式转 台，见图3（这里为单臂摇篮式结构）。图3所示是 森精机的5轴立式加工中心（NMV5000DCG），工 作台为驱动5轴加工中心工作的回转2轴（水平B轴 +160˚～-180˚和竖直C轴360˚），其中C轴起着承载 与装夹工件的台面功能。 图1 图2 图3 现在复合机床主流形式是以车铣复合加工实 现工序集约。以加工中心为基础设计的车铣复合机 床，数控回转轴还具有车削主轴的功能，并起着工 作台面的作用。图4所示是DMG公司的DMU125FD duoBLOCK® 5轴车铣复合加工中心，是以卧式 加工中心为基础设计的复合机床。工作台作为 C轴，既要有高的转矩，也能实现高转速输出， 该机工作台尺寸ø1250mm、承载2t、铣削（即为 数控回转轴）/车削转速20/500r/min，5轴的另一 回转轴为B轴，采用主轴头的摆动形式，B轴摆动 范围-30˚/+180˚（0˚=立式/180˚=卧式），回转速度 30r/min。 值得 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 的是，图3所示的多轴机床，同时也 是以5轴立式加工中心为基础的复合机床，其中C轴 台面规格ø500mm、承载300kg；用于车削模式，该 轴最高转速可达1 200r/min。 二、HS6000端齿分度型转台的结构 HS6000转台应用于卧式加工中心上，为齿牙 1˚分度，且带交换台面形式的回转工作台，形式 为轨道式交换。 图4 单工作台转台 交换形式转台 再组合 连续分度 端齿分度 带光栅（闭环） 无光栅（半闭环） 与X、Y、Z直线轴 构成4轴联动 数控有级分度 64 装 备 机 械 该转台台面规格有630mm和800mm两种，其中 800mm规格基体和630mm规格相同（一个基体，两 种台面），见图5。转台功能型式为三齿盘结构+液 压抬起交换。 HS6000转台结构和传动系统示意，见图6，伺 服电机分度总降速比： i=1/1×1/30×17/204=1/360 则转台理论最高转速： nmax=n电机max.i 伺服电机的最高转速选定或限制应按转台允许 的实际最高转速设定。 由于端齿盘的齿数是360，故伺服电机转1r (360r/360=1r），端齿盘则转1个齿距，转台最小分 度1˚。因此通过台面交换锁紧和回转端齿盘松开程 序的PLC控制，转台在360˚范围内，伺服电机可以 进行任意正整数的角度分度定位。 如端齿盘的齿数采用72，则伺服电机需转5r (360r/72=5r) ，端齿盘转1个齿距，转台最小分度 5˚，转台按等差数列任意分度定位，公差5˚。 转台承载轴承（或称为导轨）见图7，为平面 滑动导轨形式承载，转台在工作状态下，端齿盘处 于啮合锁紧条件下，所以传给中间支承体的径向力 及颠覆力矩，通过三齿盘结构的圆周啮合，最终传 递到底座上。 图5 图6 转台端齿盘为三片结构：⑴与底座固定的内 侧端齿盘；⑵与回转中间支承体固定的带齿轮端齿 盘；⑶上下移动的端齿盘。上下移动的端齿盘上移 为松开，下移为锁紧，见图8。它由8根导向轴与升 降导向体连接，导向轴在底座内定位并上下移动， 升降导向体连接松开锁紧油缸。 转台经机械传动系统细分，转台分度角度1˚， 即分度传动链始末降速比1/360。采用二级降速，蜗 轮副+齿轮副，伺服电机功率可以选择较小。又因 为转台的分度精度由端齿盘决定，这里传动链上的 齿轮副背隙对分度精度不造成影响，齿轮副不采取 消隙措施。不过在蜗杆轴上，使用了一组碟簧片， 对传动链上的背隙进行单方向消隙，使齿轮副齿面 有一个侧面始终啮合，只要始终顺着该方向回转， 分度无间隙，又因碟簧片的弹性，三齿盘的端齿面 会自动紧密啮合到位。见图9所示。 图7 图8 图9 Internal & Oversea Trend国 内 外 动 态 65 No.1 2010 转台采用单油缸通过中心轴，上升抬起台面导 向体和工作台面，由机床的工作台面交换装置，拖 动台面离开或进入台面导向体，见图10。工作台面 下降，重力坐落在中间支承体上的下平面定位块， 由径向定位销定位，单油缸拉动台面导向体，使工 作台面与中间支承体紧密结合在一起。下平面定位 块（6个）承受负载的轴向力，径向定位销（2件） 承受负载的径向力。台面抬起时，定位块、定位销 中心有压缩空气吹出，清理台面定位孔。 转台中心位置采用了两个圆环形单油缸：一 个用于台面抬起交换和下降锁紧，另一个用于端 齿盘松开与啮合锁紧。转台的位置状态信号 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 有5个：零位、台面抬起位置、台面下降位置、端 齿盘松开位置及端齿盘啮合锁紧位置，见图11。 转台台面交换PLC动作流程见图12所示。 图11 图10 图12 开始 齿盘松开 1=SOL1 1=Ls2 0=Ls3 转台归零位 （伺服电机旋转） 1=Ls1 齿盘松开 0=SOL1 0=Ls2 1=Ls3 工作台抬起 1=SOL2 0=SOL3 1=Ls4 0=Ls5 机床交换装置 交换台面 清洁空气打开 1=SOL4 工作台锁紧 0=SOL2 1=SOL3 清洁空气打开 1=SOL4 0=Ls4 1=Ls5 结束 66 装 备 机 械 三、XH764A、XH766A型卧式加工 中心采用的连续分度型转台 XH764A及XH765B型使用转台的结构见图 13，台面规格为500mm，为带交换台面型式的回 转工作台，交换形式为扁担式交换。 转台承载能力500kg；分度定位制动扭矩为 1650Nm；油压35 kg/ cm2；锁紧时最大切削扭矩 1500Nm。Fanuc电机α12，减速比1:90，最高转 速设定在11.1r/min。配旋转编码器RON275，定位 精度±5″，重复定位精度±2″。 转台采用滚针保持架组合形式的滚动轴承方 式。转台消隙方式为双蜗杆消隙结构。转台制动 方式为径向定位制动，制动锁紧与松开状态检测， 采用测油压力方法，锁紧油压推油缸活塞杆（件 42），锁紧开关检知；当油压卸荷时，弹簧（件 505）推活塞杆复位，松开开关检知。 图13 转台是交换形式的回转工作台，其核心是4个 定位锥、套定位，锥座上卡爪锁紧拉钉来夹紧台 面，锥、套以及拉钉结构见图14。当拉钉夹紧台 面被松开后，机床的扁担交换装置抬起台面，脱 离定位锥，扁担旋转交换台面，拉钉的松开和夹 紧位置检测装置是通过外部液压系统的压力信号， 对拉钉松开或夹紧后，PLC控制其后续动作的延迟 来进行。 XH766A及XH768B型使用转台的结构，见图 15，台面规格为630mm，为单台面形式的回转工 作台。 图14 图15 Internal & Oversea Trend国 内 外 动 态 67 No.1 2010 该转台特点： 转台承载能力1200kg；分度定位制动夹持压 力6 500kg/ cm2；油压35kg/ cm2；锁紧时最大切削 扭矩1 500Nm。 转台可选西门子电机IFK6101（额定3000 r/ min，15.5Nm），或选Fanuc电机α22，电机转速 须设定在2 000 r/min，减速比1:180。配旋转编码器 RON287，定位精度6″，重复定位精度±2″。 转台承载与受力，采用滚针保持架组合形式的 滚动轴承方式，达到轴向与径向的双向受力。 转台消隙方式为齿轮副变中心距消隙，采用蜗 轮副偏心套变中心距。经两级传动（齿轮副1:1+蜗 轮副1:180）后，最高转速为（2 000r/min÷180） 11.1 r/min。 转台制动方式为轴向定位制动，见图16。这个 轴向液压制动特点：环形弹簧片固定在回转体上， 自由状态下与底座有微小间隙，当环形油缸活塞推 动弹簧片压住底座时，摩擦力产生制动扭矩，松开 时活塞返回，弹簧片弹性恢复自由状态。 制动锁紧与松开状态检测，采用压力继电器测 油压力方法，原理是阀内藏微动开关，感应来自液 压系统的压力，传递电气信号给电磁方向阀，切换 锁紧与松开。动作顺序见图17。 图16 四、交换台面形式的转台结构 具有台面交换的转台，常见有两种型式：拉钉 式夹紧交换转台和台面导向体夹紧式交换转台。对 机床交换装置设计，也有两种形式：拉钉式夹紧转 台——扁担式抬起旋转交换装置；台面导向体夹紧 转台——轨道式平行移动交换装置。作为交换形式 的转台，要求工作台面与转台具有精确定位以及松 开和夹紧的功能。 对多台面的每一 个台面而言，各个台 面与转台定位锥的定 位紧固，为降低制造 难度与成本，制造安 装应该定位，定位锥 与定位套要逐个对 应，见图18。 (1) 拉钉夹紧式的交换转台结构 XH764A、XH765B型转台的设计，要求4个 定位锥1（转台上面）和定位 套28（台面上面），既能定 位又能夹持台面，见图19。 此结构是液压锁紧台面。当 液压卸压后，油缸2在弹簧 力502的作用下抬起，钢球 303解除了对台面27上拉钉 505的锁紧。机床的交换装置 可抬起台面，脱离定位锥，进行台面移动交换。 图18 图19图17 弹簧片 环形活塞 旋转编码器 环形油缸 底座 回转体 松 开 间 隙 35×105Pa 1.制动松开SOL1=1，松开信号LSI=0（延迟1-2s）； 2.转台分度旋转； 3.制动锁紧SOL1=0，锁紧信号LS1=1（延迟1-2s）； 4.机床加工工件。 35bar SOL1 制动松开锁紧检测 NO COM NC LS1 刹车油缸 LS2 原点 开关 NO COM 68 装 备 机 械 (2) 台面导向体夹紧式的交换转台结构 前面HS6000型转台结构形式，为轨道式交换 转台，已有详述。 XH766A及XH768B型的转台，也为轨道式交 换转台，外形布局见图20。 转台结构见图21所示。 图20 图21 该转台特点： 转台承载2 000kg；台面夹紧压力53 900N； 端齿盘锁紧压力58 800N；油压35 kg/ cm2。MX= MZ=11 760 Nm；MY=31 360 Nm（6个定位锥）。 电机IFK6083（额定3 000 r/min，13.3Nm），总减 速比1:360。端齿盘齿数360，定位精度±3″，重 复定位精度±1″。 转台消隙方式为齿轮副变中心距消隙，蜗 轮副偏心套消隙。经两级减速（齿轮副1:2+蜗轮 副1:180）后，最高转速为3000r/min÷360=8.33 r/min，转台快速驱动扭矩为13.3Nm×360=4 786 Nm。 转台原点调整见图22所示，采用微动开关和 减速撞块，其特点是通过调整减速撞块位置，设 定回归机械原点。一般调整试车后，机械原点位 置误差在1˚以内，便可锁定减速撞块位置，改由 数控系统参数补正。 台面导向体（即锁紧板），采用中心对称两个 油缸来抬起台面，这样对于较大的台面托起以及下 降夹紧台面，有个稳定可靠作用；锁紧板夹紧台面 后，抗颠覆力矩更大。 转台承载轴承采用滚针保持架组合形式，再与 圆锥滚子轴承配对使用，具有径向、轴向双向受力 以及承受颠覆力矩，转台旋转为滚动运动。 转台端齿盘为三齿盘结构形式，与HS6000转台 不同的是，该端齿盘的锁紧松开，是由4个油缸协 同进行，4个油缸面积之和大于HS6000油缸面积， 因此锁紧力大，可见图23中的 B-B旋转视图。 图22 A-A D D 液压台面抬起进油口 锥套吹气清洁 液压台面锁紧进油口 D-D B B C C 分度（端齿盘）松开进油口 分度（端齿盘）锁紧进油口 分度松开检测 分度锁紧检测 交换松开锁紧 分度松开锁紧 吹气口 支架 马达 油镜泻油口 原点调整 入 油 口 两 侧 伸 缩 护罩固定板 微动开关固定座 定位板 工作台面 微动开关 固定架 顶杆 减速撞块 螺钉 底座 回转座 Internal & Oversea Trend国 内 外 动 态 69 No.1 2010 转台轴承润滑：滚针保持架组合应用注塞泵原 理，见图23的C-C视图，通过端齿盘的往复运动， 调蜗轮油浴润滑油进行循环；蜗杆支承轴承与蜗轮 箱连通，共浴润滑。 转台台面与回转中间支承体，使用6个锥、 套，用于定位和承受轴向和径向负载，见图24。采 用多个锥、套定位结构方式，制造上面有难度，需 要高精度工作母机。 分析锥、套定位结构：定位锥为基准，坐落在 回转中间支承体上，并以锥销定位，定位套跟台面 装配后，需要正确与定位锥啮合。由图24来看：轴 向调整（修磨）垫片，径向通过工夹具和机床加工 精度，来保证安装位置精度。 五、数控回转工作台的组成要素 通常对1000mm规格以下的转台，连续分度转 台的结构主要具有：承载轴承、减速蜗轮副、定 位锁紧机构；对端齿分度转台，主要构成是三齿 盘结构，也包括承载轴承、减速蜗轮副。下面分 析比较这些结构要素。 图23 图24 (1) 负载支承轴承 转台作为数控回转轴，其回转台面承载轴承 既要承受径向、轴向力以及颠覆力矩，还要具有 低游隙和高的运行精度。现在有专业厂商生产这 种轴承，可选购标准组合轴承来承载负载，组合 轴承的形式见图25。 也可以应用径向和推力滚针轴承的自行设计 组合——滚针保持架组合，达到组合轴承作用，如 XH765B、XH766A型使用转台，这样转台设计可 以不受标准组合轴承结构与尺寸等约束。采用该方 式用于转台负载支承，要注意轴承的游隙调整，特 别是连续分度转台。从两个层面分析：用于轴向推 力轴承，由于负重，游隙自然消除；径向轴承，游 隙调整可通过修磨滚针内切圆或外切圆的直径（预 放加工余量），见图26，来减少游隙，考虑设备因 素，一般游隙调整，采用修磨内切圆。游隙大对转 台精度不利，太紧会增加运动阻尼，产生噪声和发 热。考虑到设备与工艺能力，滚针保持架组合形式 图25 图26 B-B旋转 C-C 1.5:1 A A 定位柱 垫片 定位 锥座 定位 锥套 内切圆 滚针保持架 组合 外切圆 70 装 备 机 械 的支承，保持架一般采用整体形式。 对转台规格小于500mm以下，承载轴承可采用 圆锥滚子轴承，由于主轴直径较小，容易配标准规 格滚子轴承，见图27。 (2) 回转运动副消隙 连续分度运动转台的回转运动副必须消隙， 主要是减速蜗轮副消隙技术；现在又发展直接驱 动技术，应用力矩电机，实现高精度、高加速度 的加工。 减速蜗轮副消隙，有三种方式： ① 偏心套消隙，见图28。 ② 双蜗杆消隙，见图29。 图27 图28 图29 ③ 双导程蜗杆消隙，见图30。 转台设计应用蜗轮副减速，可以实现低速大 扭矩加工，通过消隙技术，实现任意连续分度， 减速比越大，机械分辨精度越高（细分度数越 小）。偏心套结构是最简单、实用但不理想的消 隙方式，优点是制造工艺难度小；双蜗杆和双导 程方式，制造工艺难度逐渐增大，双导程蜗杆消 隙是最优形式。 因为双蜗杆是一种分体式布置，把蜗杆加工成 两个部分，在蜗轮中心线上分体设计，一个蜗杆可 以与轴整合在一起，而另一个蜗杆用键或其他方式 与轴连接，并能轴向调整。用这种方式有许多不利 因素：首先分体本身需要的间隙可能引起接触线中 断，其次还会增加摩擦，并因蜗轮齿两侧的使用压 力，而使得效率下降。 双导程蜗杆轴是一个整体件，提供了一个运动 修正轮齿，可以按任意转向运行，并按零至最大值 之间对这个轮齿任意调整侧隙，因此克服了上述缺 点，比分体形式的双蜗杆精度更高。 英国霍尔罗伊德（Holroyd）公司，对分体形 式双蜗杆和双导程蜗杆的传动，有设备实施单侧面 试验或传动试验：主动蜗杆按均匀速度旋转时，从 动蜗轮相对其理想位置所做的连续测量，见图31， 试验同时测量和 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 实际齿距、偏心和齿形。 从图31可以看到，双导程蜗杆（蓝色虚线） 比分体形式双蜗杆（红色虚线：分体等级1；黄色 虚线：分体等级2），传动分度定位精度高。并且 随着节圆直径（中心距）的变大，当在圆周上用线 性矢量值（μm）表示精度，误差也逐渐变大（实 线表示）；而用角度（弧秒）表示精度，误差是逐 渐变小（虚线表示）。 图30 螺纹左侧面导程 螺纹右侧面导程 双导程产生 螺纹厚度逐渐增加效果 调整 初始位置 基准面 消隙调整方向 Internal & Oversea Trend国 内 外 动 态 71 No.1 2010 (3) 端齿分度的端齿盘 除了减速蜗轮副需消隙外，端齿盘也要考虑。 转台端齿盘有二齿盘、三齿盘结构。二齿盘形式， 回转工作台采用较少；现在大多应用三齿盘形式的 齿牙分度。而要确保三齿盘各端齿面啮合的可靠紧 密，无间隙，因此内外侧端齿盘要一体加工。 ① HS6000转台承载轴承三齿盘的端齿面一体 加工，见图32。 ② 滚针保持架组合承载轴承三齿盘的端齿面 一体加工，见图33。 (4) 分度定位加工的制动结构 对于连续分度的转台，除了参与4轴联动加 工外，还有进行任意分度定位后加工（任意分 度的最小设定，细分后一般为0.001˚，也可以为 0.0001˚），此时要求转台具有定位制动装置，以 提高定位的刚度与可靠性。方式无非是径向定位 图31 图32 图33 止动和轴向定位止动，在转台设计中，这是个重 要的功能要求。 径向定位止动：哈斯EC-630型卧式加工中心 第4轴转台的液压制动示意见图34。 这是专为重切削条件下的转台度身定做，液 压在6.9MPa的压力下，注入圆盘间的密封腔， 液压将外层盘体紧紧压在齿轮内表面上，外层盘 体在装配时与齿轮壁面只有极小的间隙，因此 0.013mm或还要小的推动距离，可产生的制动扭 矩达5 423Nm。 XH716/1型等立式加工中心使用的转台，也采 用径向液压制动结构，见图35。 图35所示的油压制动装置特点：制动作用点 接近盘面，且制动套环能大面积锁定分度盘主轴 的轴径，而锁紧时圆周表面同时抱合，减少了转 盘止动的不稳定和台面起伏的可能，具有高刚性 与耐重切削的特性。但径向制动装置制造难点是 制动套环与转盘的制造装配同心，且要确保全圆 周的均匀间隙在0.015mm或更小，另外制动套环 的材料及其锁紧松开弹性的可靠性，以及密封结 构形式和有效性。 图34 图35 端齿盘 带齿轮端齿盘 铜垫块 端齿面加工 定位ø490(H7/g6) 端齿盘 内侧端齿盘 外侧端齿盘 回 转 体 底座制造 工艺保证等高 底座 端齿面加工 滚针保持架组合 垫块 2定位ø 1定位ø 3定位 内外齿盘定位后 一体加工端齿面 误差（µm） 误差（弧秒）精密度比较 72 装 备 机 械 轴向定位制动装置见图17，为XH766A及 XH768B型的转台设计所应用的一种方式。 (5) 蜗轮副齿侧间隙的确认与调整 转台装配后，要做齿侧间隙的测量与调整， 方法见图36；对定位锥拉紧台面，托起交换的结 构形式转台。 可以用平面钢板固定台面，以手扳动钢板一 端，使转盘产生左右转动，此时量表测针置于台 面外周的平面上，测量齿侧间隙；测量时以45˚为 一个位置（或更小角度单位），分别测量8个位置 （或更多位置），以侧隙最小的位置，作为调整 位置，调整量以XH766A型的转台为例，见表1， 由此确保传动不能咬死，采用齿轮传动结构，做 的再好，也不会达到零背隙。 需要说明，对齿牙分度转台，侧隙调整前， 要先把三齿盘脱开，因为分度定位由两个单独结 构要素：蜗轮副和端齿盘，所以蜗轮副保持适当 的侧隙，使蜗轮可以微量摆动，恰好能满足三齿 盘的端齿面紧密啮合。 图36 (6) 转台润滑 转台需要润滑的是传动副和轴承。采用脂润 滑，还是油润滑，选择的不同，会影响转台结构 布局和装配性能。XH764A及XH766A等转台的结 构布局，通常采用油浴润滑。润滑部位和轨迹见 图37。 蜗轮箱有油窗、入油口和放油口，齿轮箱也 是同样，两者经蜗杆支承轴承连通，蜗轮和齿轮 都是油浴润滑；支承轴承通过液位高低渗透，以 及传动副的较高速（一般2000r/min）旋转，所形 成的箱内挤压力润滑。由于高速旋转时间很短， 间隙长，箱内形成压力有限，图37所示头尾的密 封，不会造成润滑油泄漏可能性。为了避免高速旋 转形成箱内压力破裂噪声，转台可设计排气口，注 意转台在加注润滑油后，转台不能倒置（一般情况 也不容许倒置）。 润滑油可选择轴承油或齿轮油，粘度等级为 ISO100～150，考虑到蜗轮与轴承共浴润滑，油液 清洁很重要，应该每6个月更换全部润滑油。 六、高速、高精度回转元件 零背隙回转运动结构，有两种方式： (1) 滚子蜗轮传动机构 应用在回转轴运动，与传统的蜗杆传动相比， 具有较大优势，是个创新设计，见图38。 美国捷力公司RMV250RT 型立式5轴联动加工中 心，B/C轴应用了滚子蜗轮传动，见图39。C轴台面 直径ø250mm；B/C轴细分角度最小设定单位0.001˚； B/C轴减速比75/48；B/C轴最高转速50/100r/min。 分度方式 台面规格 侧隙调整量 调整形式 连续分度 630 0.01～0.02mm之间； 如侧隙超过0.05mm， 侧隙必须调整 偏心套 端齿分度 800 0.5～0.2mm之间 偏心套 图37 图38 表1 转台底座密封 蜗杆支承轴承 密封齿轮副 组合轴承 蜗杆蜗轮 润滑油渗透挤压 油窗 油浴润滑 油窗 油浴润滑 伺服电机 电机盖板 Internal & Oversea Trend国 内 外 动 态 量表 钢板 量表 100 200kg 73 No.1 201073 No.4 2009 作为非传统蜗杆蜗轮副滚动传动，滚子蜗轮应 用在回转轴上，进一步提高定位精度和回转速度， 提高使用寿命；蜗轮上每一个滚子经预压后，紧密 贴合在蜗杆上做滚动传动，毫无背隙。根据美国捷 力公司资料，滚子蜗轮副滚动传动与传统蜗轮副摩 擦传动的比较，见表2。 (2) 采用直接驱动技术 力矩电机应用于转台设计，见图40。 随着高速加工技术的发展，对数控机床回转轴 来说，要求能达到高精度、高加速度，而齿轮或蜗 杆的传动，是达不到要求的。随着交流伺服技术的 发展与进步，力矩电动机的扭矩，可以达到机床加 工所需功率的实用程度，故力矩电动机直接驱动作 为回转轴，在机床上很快得到了应用。 而转台设计，其构成要求，同前述基本相同， 图39 序号 项目 传统蜗轮传动 滚子蜗轮传动 1 传动接触方式 滑动接触 滚动接触 2 接触部位材质 90HB；磷光铜 60HRC；轴承钢 3 预压工程 没有 有 4 传动效率 慢 快速 5 背隙 背隙必然存在 零背隙 6 分度精度 20 '' 15 ''以内 7 高速性 慢 快速 8 发热性 高 低 9 刚度 低 高 10 耐久性 需定期保养 良好 表2 图40 见图41。由组合轴承+力矩电机+旋转编码器；当然 为了进一步确保分度定位的正确不走动，还要有液 压止动装置等组成。 采用力矩电机技术，是时代的召唤，其应用趋 势在加快，无论5轴或更多轴加工中心，还是车铣 复合机床，由于结构紧凑、零背隙、高精度，力矩 电机得到广泛使用。 特别在复合机床中，采用机械结构设计回转 轴，往往需要两套传动系统，用液压或电磁来切换 以实现车削模式和铣削模式，结构复杂，精度低。 因此除了大型机床外，现在复合机床大多采用直接 驱动技术，前述的图3与图4的转台（C轴），均为 力矩电机驱动。 转台应用力矩电机技术，并谋求技术创新和突 破，实现大扭矩、高转速，是个值得考虑选项，在 没有其他新技术出现下，应用力矩电机是机床发展 的必然结果。 七、结束语 以上对多款数控回转工作台的类型、功能、结 构与特点作了介绍，但由于笔者认知、视角有限， 故阐述尚不尽完善。 在中国从制造业大国向制造业强国迈进的过程 中，装备制造业的产业振兴，虽然任重道远、艺无 至境，但肯定会带来机床发展的大机遇。数控回转 工作台作为加工中心、复合机床等装备机械的核心 部件之一，随着新技术的不断发展，其开发设计制 造，也需要不断创新，达到高精度、高效率、高可 靠性、低成本的目的。综观转台的功能类型、设计 结构，其自然形成了跨部门协作的产业链，在标配 零部件、专业制造加工等方面，需要整体的技术进 步，才能实现机床的快速发展。 图41