應(yīng)用雙蝸桿傳動(dòng)的數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

葛 陽(yáng)（大連三壘機(jī)器股份有限公司,遼寧 大連 116000）

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應(yīng)用雙蝸桿傳動(dòng)的數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

葛 陽(yáng)
（大連三壘機(jī)器股份有限公司,遼寧 大連 116000）

摘 要：本文介紹的一種轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)，通過(guò)應(yīng)用組合式蝸輪蝸桿傳動(dòng)副，巧妙地消除反向間隙，提高了臺(tái)面的回轉(zhuǎn)精度，同時(shí)本例應(yīng)用了YRT轉(zhuǎn)臺(tái)軸承及氣動(dòng)夾緊裝置，既保證了工作臺(tái)的剛性，又使整體結(jié)構(gòu)更加緊湊；此外，轉(zhuǎn)臺(tái)芯軸預(yù)留的液壓油路，為用戶日后配備自動(dòng)夾具提供了便利，進(jìn)而提高了加工效率。

關(guān)鍵詞：組合式蝸輪蝸桿副；YRT轉(zhuǎn)臺(tái)軸承；氣動(dòng)夾緊缸

數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)是機(jī)床的關(guān)鍵部件之一，既可以分度，也可以進(jìn)行連續(xù)切削進(jìn)給，一次裝夾可以實(shí)現(xiàn)更多地加工內(nèi)容，進(jìn)而提高的工件的加工效率和精度。

如何能夠有效地保證數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的定位精度，一直是業(yè)內(nèi)的關(guān)鍵技術(shù)難題，本例介紹一款應(yīng)用在立臥轉(zhuǎn)換加工中心的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，采用組合式蝸輪蝸桿傳動(dòng)的方式，很好地消除了反向間隙，并且嚴(yán)格控制蝸輪蝸桿的加工精度，此外，配有圓光柵的反饋補(bǔ)償，從而很好地保證的轉(zhuǎn)臺(tái)的精度。

1 已知設(shè)計(jì)參數(shù)

臺(tái)面直徑為1000mm，自重600kg，

最大承重3500kg，最大工件直徑1000mm；

伺服電機(jī)：轉(zhuǎn)速n=3000rpm；Tmax=80Nm；Trate=12Nm；

傳動(dòng)比：1：144

2 計(jì)算

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

J1——臺(tái)面慣量； J2——工件慣量； J3——轉(zhuǎn)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(dòng)時(shí)，加速力矩小于電機(jī)最大扭矩，滿足要求，在切削時(shí)，切削力矩小于電機(jī)額定扭矩滿足要求，電機(jī)選擇正確。

3 結(jié)構(gòu)介紹

（1）采用YRT轉(zhuǎn)臺(tái)軸承定位與支撐。YRT軸承是軸承廠商專門為轉(zhuǎn)臺(tái)及銑頭等機(jī)床部件，量身打造的一種組合軸承，既可同時(shí)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(zhuǎn)臺(tái)上的應(yīng)用，已經(jīng)成為一種主流趨勢(shì)，本例將軸承外圈通過(guò)螺栓固定在滑座體上，臺(tái)面通過(guò)回轉(zhuǎn)套與軸承內(nèi)圈連接，從而完成臺(tái)面的定位與支撐。

（2）采用氣動(dòng)夾緊裝置。為滿足特定的加工要求，比如工件側(cè)面的銑削、鉆孔等，既臺(tái)面完成分度后，鎖死。此時(shí)要保證機(jī)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(dòng)式氣動(dòng)夾緊缸；夾緊扭矩可達(dá)6000Nm，足以滿足本轉(zhuǎn)臺(tái)的使用條件。

（3）采用同步帶加蝸輪蝸桿副傳動(dòng)。如何提高傳動(dòng)鏈上的精度，是數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的普遍性課題，本例采用兩級(jí)減速傳動(dòng)，第一級(jí)為同步齒形帶，安裝時(shí)配有張緊螺栓，從而保證第一級(jí)傳動(dòng)鏈精度，第二級(jí)為蝸輪蝸桿傳動(dòng)副，降速比達(dá)1：120，在保證高效率傳動(dòng)的同時(shí)，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(nèi)，第二、結(jié)構(gòu)改進(jìn)，將傳統(tǒng)意義上的蝸桿一分為二，一側(cè)為實(shí)心蝸桿軸，一側(cè)為空心蝸桿套，兩側(cè)同時(shí)擠壓蝸輪，從而消除反向間隙，在裝配調(diào)整完畢后通過(guò)聯(lián)軸節(jié)將兩體連接為一體。

（4）配備自動(dòng)夾緊預(yù)留管路。為滿足部分用戶大批量生產(chǎn)時(shí)，配備自動(dòng)夾具的要求，本例預(yù)留了兩斤兩出液壓管路，通過(guò)回轉(zhuǎn)格萊圈將液壓油路分開向臺(tái)面?zhèn)鬟f。不用時(shí)將其堵死。

（5）采用圓光柵檢測(cè)補(bǔ)償。本例采用閉環(huán)控制的方式，配備高精度圓光柵，具備精度補(bǔ)償功能。

4 結(jié)語(yǔ)

該數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)已完成生產(chǎn)實(shí)踐，通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)的在線監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，負(fù)載在合理的區(qū)間，證明電機(jī)選擇合理，通過(guò)測(cè)量回轉(zhuǎn)精度可達(dá)7arcs，重復(fù)回轉(zhuǎn)精度達(dá)4arcs，達(dá)到并超過(guò)同類產(chǎn)品精度指標(biāo)，證明此數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是合理的，具有一定借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

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作者介紹：葛陽(yáng)（1982-），男，遼寧大連人，碩士，主要從事：龍門鏜銑類機(jī)床及五軸加工中心的設(shè)計(jì)研發(fā)工作。

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