數控回轉工作臺設計與功能實現

沈茂林

南興裝備股份有限公司

數控回轉工作臺設計與功能實現

沈茂林

南興裝備股份有限公司

數控機床是現代制造業中必不可少的設備，而數控回轉工作臺是數控機床實現加工零件的重要部件，同時是實現數控五軸聯動加工的基礎。因此了解數控回轉工作臺的原理，合理的設計數控回轉工作臺的各個部位，是實現數控機床正常加工的關鍵。本文通過對數控回轉工作臺的使用功能進行概述，分析數控回轉工作臺設計與功能實現的關鍵。使數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,為數控機床的更好運行提供依據。

數控機床；數控回轉工作臺；設計；功能

引言

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

1.數控回轉工作臺概述

數控回轉工作臺是一個集成系統，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，回油系統可以給數控工作臺的液壓元件供油，保證系統正常運行。旋轉軸是數控工作臺的定心裝置。回轉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.數控回轉工作臺系統設計

2.1 整體方案設計

數控回轉工作臺是數控機床的主要構件，一般來說，數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。

數控回轉工作臺工作時，需要由系統的控制端輸出相應的脈沖信號，脈沖信號傳遞至動力系統。通過動力系統中的點擊與渦輪相互關聯，從而可以實現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，數控系統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，進行相關參數的計算。計算所需參數后，根據參數選擇型號以及進行回轉工作臺總結構參數的設定。

在進行工作參數設定時，由于工作參數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。考慮加工部件時可能受到的彈性變形和塑性變形。這些數據一般按照經驗公式進行選取：

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表示軸向受力。CM為扭矩計算系數；CF為軸向力計算系數；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；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，然后根據圖紙進行調節。

2.3 精確定位與工位鎖緊

由于數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，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

數控回轉工作臺在數控機床上應用廣泛，它常常作為數控機床的伺服系統，類似于控制軸等的存在。數控回轉工作臺適用于板類和箱體類工件的連續回轉加工和多面加工，由數控系統控制。隨著社會經濟的快速發展，中國開始逐漸向制造也強國發展，而數控機床是一個國家發展的重中之重。發展制造業的道路雖然漫長，但是我國的制造也也在不斷崛起，因此，研究數控回轉工作臺的設計方法與功能實現基礎，有利于提高數控機械的發展。隨著科學技術的發展，數控回轉工作臺的開發設計制造也將不斷創新，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數控機床進給伺服系統的建模及仿真[J].哈爾濱理工大學學報,2005，10(3):25-30