沈茂林

南興裝備股份有限公司

數(shù)控回轉工作臺設計與功能實現(xiàn)

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數(shù)控機床是現(xiàn)代制造業(yè)中必不可少的設備，而數(shù)控回轉工作臺是數(shù)控機床實現(xiàn)加工零件的重要部件，同時是實現(xiàn)數(shù)控五軸聯(lián)動加工的基礎。因此了解數(shù)控回轉工作臺的原理，合理的設計數(shù)控回轉工作臺的各個部位，是實現(xiàn)數(shù)控機床正常加工的關鍵。本文通過對數(shù)控回轉工作臺的使用功能進行概述，分析數(shù)控回轉工作臺設計與功能實現(xiàn)的關鍵。使數(shù)控回轉工作臺的結構更加簡單、控制部分相應簡化，并可以方便地與其他控制程序軟件結合,為數(shù)控機床的更好運行提供依據(jù)。

數(shù)控機床；數(shù)控回轉工作臺；設計；功能

引言

制造業(yè)是一個國家發(fā)展的基石，如何提高機床制造業(yè)的發(fā)展水平成為當前主要面臨的問題。數(shù)控機床是現(xiàn)代加工的重要手段，數(shù)控回轉工作臺的運行精度是數(shù)控機床的重要工作指標。對于高精度的機械加工，對于數(shù)控回轉工作臺的性能提出了極高的要求。通過對數(shù)控回轉工作臺設計與功能實現(xiàn)進行分析，可以有效的提出數(shù)控回轉工作臺的設計方法，為數(shù)控回轉工作臺的研究發(fā)展提出一些可行性建議。

1.數(shù)控回轉工作臺概述

數(shù)控回轉工作臺是一個集成系統(tǒng)，其主要組件包括床身、旋轉軸、滑座、刀具給進裝置以及動力裝置等。其中床身是數(shù)控工作臺的支撐結構。在床身上設置有相應的導軌結構，以保證工作臺能夠左右運動。床身的質量要求很高，必須使用高精度、不易變形的材料鑄造。在設計床身時，必須在床身上設計回油系統(tǒng)，回油系統(tǒng)可以給數(shù)控工作臺的液壓元件供油，保證系統(tǒng)正常運行。旋轉軸是數(shù)控工作臺的定心裝置?；剞D工作臺進給裝置包括渦輪、導程蝸桿、齒輪、電動機等動力及傳動裝備。這些裝備保障了數(shù)控工作臺的機械傳動。刀具進給裝置的傳動裝置應盡量精簡，傳動精度需非常準確。數(shù)控回轉工作臺的動力裝置包括電力動力裝置和液壓動力裝置。這兩個動力裝置共同提供工作臺所需能量。

2.數(shù)控回轉工作臺系統(tǒng)設計

2.1 整體方案設計

數(shù)控回轉工作臺是數(shù)控機床的主要構件，一般來說，數(shù)控回轉工作臺的結構形式通常為箱體結構，這種結構能夠有效的降低工作臺承受的壓力，同時能夠提高機床剛度。

數(shù)控回轉工作臺工作時，需要由系統(tǒng)的控制端輸出相應的脈沖信號，脈沖信號傳遞至動力系統(tǒng)。通過動力系統(tǒng)中的點擊與渦輪相互關聯(lián)，從而可以實現(xiàn)回轉工作臺的分度轉位功能。同時控制渦輪的導向蝸桿上的齒輪裝置能夠傳輸運動，從而使工作盤旋轉運動。當點擊接收到的脈沖命令完畢時，數(shù)控系統(tǒng)將逐漸控制回轉工作臺的運動速度，最終回轉至想要到達的工位。

2.2 傳動結構設計

傳動機構是數(shù)控回轉工作臺的重要附件。在進行傳動結構設計時，首先需要給出的旋轉工作臺直徑、高度、選臺中心孔直徑、工作臺的槽的寬度、回轉臺旋轉速度、允許載重以及最大鉆孔直徑等工作參數(shù)，進行相關參數(shù)的計算。計算所需參數(shù)后，根據(jù)參數(shù)選擇型號以及進行回轉工作臺總結構參數(shù)的設定。

在進行工作參數(shù)設定時，由于工作參數(shù)將直接影響回轉工作臺的工作精度，因此必須嚴格計算各部位的切削力和切削扭矩?？紤]加工部件時可能受到的彈性變形和塑性變形。這些數(shù)據(jù)一般按照經驗公式進行選?。?/p>

M＝CMdx 0Mf yMKM×10-3

Pm=Mω＝M nπ30

F＝CFd0 xF f yFKF

式中：M表示切削扭矩，Pm表示切削功率，F(xiàn)表示軸向受力。CM為扭矩計算系數(shù)；CF為軸向力計算系數(shù)；d0為鉆頭直徑，單位為mm；f表示走刀量，KM、KF為切削力修正系數(shù)；ω為旋轉角速度，rad∕s。

在進行蝸輪蝸桿設計時，需要精確計算渦輪之間的間隙，以保證良好的運動傳送。因為在回轉工作臺運轉時，渦輪之間的間隙將嚴重影響數(shù)控回轉工作臺的分度精度。選擇正確的精度可以使各個齒輪之間保持良好的嚙合關系。這樣可以使回轉臺工作路徑得到準確控制，可以使結構更為緊湊，發(fā)生故障時調整比較方便；同時可以避免切削時不連貫產生的振動。設計蝸桿時，需要先參考普通蝸桿的結構設計參數(shù)，然后根據(jù)圖紙進行調節(jié)。

2.3 精確定位與工位鎖緊

由于數(shù)控回轉工作臺旋轉時的轉動慣量較大，因此必須具有良好的定位裝置和工位鎖緊裝置。一般選擇在工作臺上安裝電力制動器，這樣可以保持工作臺的快速制動。在回轉工作臺運動時，失電制動器處于失電狀態(tài)，通過電磁感應將制動裝置壓緊，壓緊后裝置產生的摩擦力將使主軸固定在一個位置上，保證回轉工作臺的精準定位。當工作臺旋轉時，電磁感應現(xiàn)象消失，從而使旋轉軸上的摩擦力消失，保證旋轉工作順利完成。

結語

數(shù)控回轉工作臺在數(shù)控機床上應用廣泛，它常常作為數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)，類似于控制軸等的存在。數(shù)控回轉工作臺適用于板類和箱體類工件的連續(xù)回轉加工和多面加工，由數(shù)控系統(tǒng)控制。隨著社會經濟的快速發(fā)展，中國開始逐漸向制造也強國發(fā)展，而數(shù)控機床是一個國家發(fā)展的重中之重。發(fā)展制造業(yè)的道路雖然漫長，但是我國的制造也也在不斷崛起，因此，研究數(shù)控回轉工作臺的設計方法與功能實現(xiàn)基礎，有利于提高數(shù)控機械的發(fā)展。隨著科學技術的發(fā)展，數(shù)控回轉工作臺的開發(fā)設計制造也將不斷創(chuàng)新，最終達到高精度、高效率、高可靠性、低成本的要求。

[1]董玉紅,邵俊鵬,周室仁.CK 7815數(shù)控機床進給伺服系統(tǒng)的建模及仿真[J].哈爾濱理工大學學報,2005，10(3):25-30