应用双蜗杆传动的数控转台结构设计

葛 阳（大连三垒机器股份有限公司,辽宁 大连 116000）



应用双蜗杆传动的数控转台结构设计

葛 阳
（大连三垒机器股份有限公司,辽宁 大连 116000）

摘 要：本文介绍的一种转台结构，通过应用组合式蜗轮蜗杆传动副，巧妙地消除反向间隙，提高了台面的回转精度，同时本例应用了YRT转台轴承及气动夹紧装置，既保证了工作台的刚性，又使整体结构更加紧凑；此外，转台芯轴预留的液压油路，为用户日后配备自动夹具提供了便利，进而提高了加工效率。

关键词：组合式蜗轮蜗杆副；YRT转台轴承；气动夹紧缸

数控回转工作台是机床的关键部件之一，既可以分度，也可以进行连续切削进给，一次装夹可以实现更多地加工内容，进而提高的工件的加工效率和精度。

如何能够有效地保证数控转台的定位精度，一直是业内的关键技术难题，本例介绍一款应用在立卧转换加工中心的数控回转工作台，采用组合式蜗轮蜗杆传动的方式，很好地消除了反向间隙，并且严格控制蜗轮蜗杆的加工精度，此外，配有圆光栅的反馈补偿，从而很好地保证的转台的精度。

1 已知设计参数

台面直径为1000mm，自重600kg，

最大承重3500kg，最大工件直径1000mm；

伺服电机：转速n=3000rpm；Tmax=80Nm；Trate=12Nm；

传动比：1：144

2 计算

（1）负载惯量：J1=mD2/8=75kgm2；J2=MD2/8=437.5kgm2；J3=2kgm2；J=(J1+J2+J3)/i2=0.024 kgm2

J1——台面惯量； J2——工件惯量； J3——转子轴承等惯量

（2）加速力矩：Ta=Jn/9.6t=37.5Nm

（3）切削力矩：T0=FR/i=10.4Nm

（4）校核：在快速起动时，加速力矩小于电机最大扭矩，满足要求，在切削时，切削力矩小于电机额定扭矩满足要求，电机选择正确。

3 结构介绍

（1）采用YRT转台轴承定位与支撑。YRT轴承是轴承厂商专门为转台及铣头等机床部件，量身打造的一种组合轴承，既可同时承受轴向力和径向力，又具有较大的抗倾覆力矩能力。目前，此类轴承在转台上的应用，已经成为一种主流趋势，本例将轴承外圈通过螺栓固定在滑座体上，台面通过回转套与轴承内圈连接，从而完成台面的定位与支撑。

（2）采用气动夹紧装置。为满足特定的加工要求，比如工件侧面的铣削、钻孔等，既台面完成分度后，锁死。此时要保证机床的刚性，增加夹紧装置是更好的选择，本例选择一种增压被动式气动夹紧缸；夹紧扭矩可达6000Nm，足以满足本转台的使用条件。

（3）采用同步带加蜗轮蜗杆副传动。如何提高传动链上的精度，是数控转台的普遍性课题，本例采用两级减速传动，第一级为同步齿形带，安装时配有张紧螺栓，从而保证第一级传动链精度，第二级为蜗轮蜗杆传动副，降速比达1：120，在保证高效率传动的同时，精度如何保证呢？第一、蜗轮蜗杆要求较高的制造精度，360°齿厚偏差在17arcs内，第二、结构改进，将传统意义上的蜗杆一分为二，一侧为实心蜗杆轴，一侧为空心蜗杆套，两侧同时挤压蜗轮，从而消除反向间隙，在装配调整完毕后通过联轴节将两体连接为一体。

（4）配备自动夹紧预留管路。为满足部分用户大批量生产时，配备自动夹具的要求，本例预留了两斤两出液压管路，通过回转格莱圈将液压油路分开向台面传递。不用时将其堵死。

（5）采用圆光栅检测补偿。本例采用闭环控制的方式，配备高精度圆光栅，具备精度补偿功能。

4 结语

该数控转台已完成生产实践，通过数控系统的在线监控数据，负载在合理的区间，证明电机选择合理，通过测量回转精度可达7arcs，重复回转精度达4arcs，达到并超过同类产品精度指标，证明此数控回转工作台的结构设计是合理的，具有一定借鉴意义。

参考文献：

[1]李立强,姜辉.数控回转工作台设计[J].制造技术与机床,2014(01):99-101.

[2]杨玉萍,张森,季彬彬,邱自学.立式加工中心床身结构动态特性有限元分析[Z].机械设计与制造,2014(01).

[3]雷亮,吴涛.变导程蜗轮蜗杆副在高精度分度中的应用[Z].机床与液压,2007(03).

[4]吴培坚,宋文同.数控转台支撑轴承的演变[Z].制造技术与机床,2011(04).

作者介绍：葛阳（1982-），男，辽宁大连人，硕士，主要从事：龙门镗铣类机床及五轴加工中心的设计研发工作。

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