数控回转工作台设计与功能实现

沈茂林

南兴装备股份有限公司

数控回转工作台设计与功能实现

沈茂林

南兴装备股份有限公司

数控机床是现代制造业中必不可少的设备，而数控回转工作台是数控机床实现加工零件的重要部件，同时是实现数控五轴联动加工的基础。因此了解数控回转工作台的原理，合理的设计数控回转工作台的各个部位，是实现数控机床正常加工的关键。本文通过对数控回转工作台的使用功能进行概述，分析数控回转工作台设计与功能实现的关键。使数控回转工作台的结构更加简单、控制部分相应简化，并可以方便地与其他控制程序软件结合,为数控机床的更好运行提供依据。

数控机床；数控回转工作台；设计；功能

引言

制造业是一个国家发展的基石，如何提高机床制造业的发展水平成为当前主要面临的问题。数控机床是现代加工的重要手段，数控回转工作台的运行精度是数控机床的重要工作指标。对于高精度的机械加工，对于数控回转工作台的性能提出了极高的要求。通过对数控回转工作台设计与功能实现进行分析，可以有效的提出数控回转工作台的设计方法，为数控回转工作台的研究发展提出一些可行性建议。

1.数控回转工作台概述

数控回转工作台是一个集成系统，其主要组件包括床身、旋转轴、滑座、刀具给进装置以及动力装置等。其中床身是数控工作台的支撑结构。在床身上设置有相应的导轨结构，以保证工作台能够左右运动。床身的质量要求很高，必须使用高精度、不易变形的材料铸造。在设计床身时，必须在床身上设计回油系统，回油系统可以给数控工作台的液压元件供油，保证系统正常运行。旋转轴是数控工作台的定心装置。回转工作台进给装置包括涡轮、导程蜗杆、齿轮、电动机等动力及传动装备。这些装备保障了数控工作台的机械传动。刀具进给装置的传动装置应尽量精简，传动精度需非常准确。数控回转工作台的动力装置包括电力动力装置和液压动力装置。这两个动力装置共同提供工作台所需能量。

2.数控回转工作台系统设计

2.1 整体方案设计

数控回转工作台是数控机床的主要构件，一般来说，数控回转工作台的结构形式通常为箱体结构，这种结构能够有效的降低工作台承受的压力，同时能够提高机床刚度。

数控回转工作台工作时，需要由系统的控制端输出相应的脉冲信号，脉冲信号传递至动力系统。通过动力系统中的点击与涡轮相互关联，从而可以实现回转工作台的分度转位功能。同时控制涡轮的导向蜗杆上的齿轮装置能够传输运动，从而使工作盘旋转运动。当点击接收到的脉冲命令完毕时，数控系统将逐渐控制回转工作台的运动速度，最终回转至想要到达的工位。

2.2 传动结构设计

传动机构是数控回转工作台的重要附件。在进行传动结构设计时，首先需要给出的旋转工作台直径、高度、选台中心孔直径、工作台的槽的宽度、回转台旋转速度、允许载重以及最大钻孔直径等工作参数，进行相关参数的计算。计算所需参数后，根据参数选择型号以及进行回转工作台总结构参数的设定。

在进行工作参数设定时，由于工作参数将直接影响回转工作台的工作精度，因此必须严格计算各部位的切削力和切削扭矩。考虑加工部件时可能受到的弹性变形和塑性变形。这些数据一般按照经验公式进行选取：

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表示轴向受力。CM为扭矩计算系数；CF为轴向力计算系数；d0为钻头直径，单位为mm；f表示走刀量，KM、KF为切削力修正系数；ω为旋转角速度，rad∕s。

在进行蜗轮蜗杆设计时，需要精确计算涡轮之间的间隙，以保证良好的运动传送。因为在回转工作台运转时，涡轮之间的间隙将严重影响数控回转工作台的分度精度。选择正确的精度可以使各个齿轮之间保持良好的啮合关系。这样可以使回转台工作路径得到准确控制，可以使结构更为紧凑，发生故障时调整比较方便；同时可以避免切削时不连贯产生的振动。设计蜗杆时，需要先参考普通蜗杆的结构设计参数，然后根据图纸进行调节。

2.3 精确定位与工位锁紧

由于数控回转工作台旋转时的转动惯量较大，因此必须具有良好的定位装置和工位锁紧装置。一般选择在工作台上安装电力制动器，这样可以保持工作台的快速制动。在回转工作台运动时，失电制动器处于失电状态，通过电磁感应将制动装置压紧，压紧后装置产生的摩擦力将使主轴固定在一个位置上，保证回转工作台的精准定位。当工作台旋转时，电磁感应现象消失，从而使旋转轴上的摩擦力消失，保证旋转工作顺利完成。

结语

数控回转工作台在数控机床上应用广泛，它常常作为数控机床的伺服系统，类似于控制轴等的存在。数控回转工作台适用于板类和箱体类工件的连续回转加工和多面加工，由数控系统控制。随着社会经济的快速发展，中国开始逐渐向制造也强国发展，而数控机床是一个国家发展的重中之重。发展制造业的道路虽然漫长，但是我国的制造也也在不断崛起，因此，研究数控回转工作台的设计方法与功能实现基础，有利于提高数控机械的发展。随着科学技术的发展，数控回转工作台的开发设计制造也将不断创新，最终达到高精度、高效率、高可靠性、低成本的要求。

[1]董玉红,邵俊鹏,周室仁.CK 7815数控机床进给伺服系统的建模及仿真[J].哈尔滨理工大学学报,2005，10(3):25-30