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数控回转工作台的机构及工作原理

资源天下 2020/3/21 10:58:00

   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。
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