應用雙蝸桿傳動的數控轉臺結構設計

葛 陽（大連三壘機器股份有限公司,遼寧 大連 116000）

?

應用雙蝸桿傳動的數控轉臺結構設計

葛 陽
（大連三壘機器股份有限公司,遼寧 大連 116000）

摘 要：本文介紹的一種轉臺結構，通過應用組合式蝸輪蝸桿傳動副，巧妙地消除反向間隙，提高了臺面的回轉精度，同時本例應用了YRT轉臺軸承及氣動夾緊裝置，既保證了工作臺的剛性，又使整體結構更加緊湊；此外，轉臺芯軸預留的液壓油路，為用戶日后配備自動夾具提供了便利，進而提高了加工效率。

關鍵詞：組合式蝸輪蝸桿副；YRT轉臺軸承；氣動夾緊缸

數控回轉工作臺是機床的關鍵部件之一，既可以分度，也可以進行連續切削進給，一次裝夾可以實現更多地加工內容，進而提高的工件的加工效率和精度。

如何能夠有效地保證數控轉臺的定位精度，一直是業內的關鍵技術難題，本例介紹一款應用在立臥轉換加工中心的數控回轉工作臺，采用組合式蝸輪蝸桿傳動的方式，很好地消除了反向間隙，并且嚴格控制蝸輪蝸桿的加工精度，此外，配有圓光柵的反饋補償，從而很好地保證的轉臺的精度。

1 已知設計參數

臺面直徑為1000mm，自重600kg，

最大承重3500kg，最大工件直徑1000mm；

伺服電機：轉速n=3000rpm；Tmax=80Nm；Trate=12Nm；

傳動比：1：144

2 計算

（1）負載慣量：J1=mD2/8=75kgm2；J2=MD2/8=437.5kgm2；J3=2kgm2；J=(J1+J2+J3)/i2=0.024 kgm2

J1——臺面慣量； J2——工件慣量； J3——轉子軸承等慣量

（2）加速力矩：Ta=Jn/9.6t=37.5Nm

（3）切削力矩：T0=FR/i=10.4Nm

（4）校核：在快速起動時，加速力矩小于電機最大扭矩，滿足要求，在切削時，切削力矩小于電機額定扭矩滿足要求，電機選擇正確。

3 結構介紹

（1）采用YRT轉臺軸承定位與支撐。YRT軸承是軸承廠商專門為轉臺及銑頭等機床部件，量身打造的一種組合軸承，既可同時承受軸向力和徑向力，又具有較大的抗傾覆力矩能力。目前，此類軸承在轉臺上的應用，已經成為一種主流趨勢，本例將軸承外圈通過螺栓固定在滑座體上，臺面通過回轉套與軸承內圈連接，從而完成臺面的定位與支撐。

（2）采用氣動夾緊裝置。為滿足特定的加工要求，比如工件側面的銑削、鉆孔等，既臺面完成分度后，鎖死。此時要保證機床的剛性，增加夾緊裝置是更好的選擇，本例選擇一種增壓被動式氣動夾緊缸；夾緊扭矩可達6000Nm，足以滿足本轉臺的使用條件。

（3）采用同步帶加蝸輪蝸桿副傳動。如何提高傳動鏈上的精度，是數控轉臺的普遍性課題，本例采用兩級減速傳動，第一級為同步齒形帶，安裝時配有張緊螺栓，從而保證第一級傳動鏈精度，第二級為蝸輪蝸桿傳動副，降速比達1：120，在保證高效率傳動的同時，精度如何保證呢？第一、蝸輪蝸桿要求較高的制造精度，360°齒厚偏差在17arcs內，第二、結構改進，將傳統意義上的蝸桿一分為二，一側為實心蝸桿軸，一側為空心蝸桿套，兩側同時擠壓蝸輪，從而消除反向間隙，在裝配調整完畢后通過聯軸節將兩體連接為一體。

（4）配備自動夾緊預留管路。為滿足部分用戶大批量生產時，配備自動夾具的要求，本例預留了兩斤兩出液壓管路，通過回轉格萊圈將液壓油路分開向臺面傳遞。不用時將其堵死。

（5）采用圓光柵檢測補償。本例采用閉環控制的方式，配備高精度圓光柵，具備精度補償功能。

4 結語

該數控轉臺已完成生產實踐，通過數控系統的在線監控數據，負載在合理的區間，證明電機選擇合理，通過測量回轉精度可達7arcs，重復回轉精度達4arcs，達到并超過同類產品精度指標，證明此數控回轉工作臺的結構設計是合理的，具有一定借鑒意義。

參考文獻：

[1]李立強,姜輝.數控回轉工作臺設計[J].制造技術與機床,2014(01):99-101.

[2]楊玉萍,張森,季彬彬,邱自學.立式加工中心床身結構動態特性有限元分析[Z].機械設計與制造,2014(01).

[3]雷亮,吳濤.變導程蝸輪蝸桿副在高精度分度中的應用[Z].機床與液壓,2007(03).

[4]吳培堅,宋文同.數控轉臺支撐軸承的演變[Z].制造技術與機床,2011(04).

作者介紹：葛陽（1982-），男，遼寧大連人，碩士，主要從事：龍門鏜銑類機床及五軸加工中心的設計研發工作。

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.175