數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)發(fā)展概況

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1、數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)發(fā)展概況 1、前言 數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)是一種重要的機(jī)床附件，主要應(yīng)用在加工中心和數(shù)控鏜銑床上，俗稱 “四軸”。數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的應(yīng)用，為機(jī)床提供了回轉(zhuǎn)坐標(biāo)，通過(guò)第四軸、第五軸驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái) 完成等分、不等分或連續(xù)的回轉(zhuǎn)加工，使客戶加工復(fù)雜曲面變成可能，擴(kuò)大了機(jī)床 的加工范圍。近年來(lái)，隨著國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床向高速、高效、高精、柔性化、環(huán)保方面 迅猛發(fā)展，用戶對(duì)零件加工的要求也越來(lái)越高，加工中心（特別是四軸、五軸）的 需求也在增加，與之相應(yīng)的數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的需求也隨之發(fā)展。本文將介紹一下數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái) 的發(fā)展情況、主要結(jié)構(gòu)形式與發(fā)展前景。 2、國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r 國(guó)內(nèi)的數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)市場(chǎng)主要被我國(guó)內(nèi)地和臺(tái)灣地區(qū)的生產(chǎn)廠家所占領(lǐng)，少

2、量高端 產(chǎn)品由日本、德國(guó)、美國(guó)等公司占領(lǐng)，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品主要以中低檔產(chǎn)品為主。 內(nèi)地最具競(jìng)爭(zhēng)力的生產(chǎn)廠家是煙臺(tái)環(huán)球機(jī)床附件集團(tuán)有限公司， 產(chǎn)品體系完善， 規(guī)格種類齊全，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)和制造經(jīng)驗(yàn)豐富。臺(tái)灣的生產(chǎn)廠家比如德川機(jī)械股份有限 公司是專業(yè)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)制造商之一。國(guó)外的專業(yè)生產(chǎn)廠家有日本的 NIKKEN（日研）、 德國(guó)Peiseler美國(guó)HAS蟄司等。國(guó)內(nèi)的數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)產(chǎn)品與國(guó)外產(chǎn)品相比仍有一定差 距，主要表現(xiàn)在數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的速度、精度、可靠性上。通過(guò)優(yōu)化蝸輪副的材料和制造 工藝、端齒盤的材料和制造工藝、裝配工藝以及其它技術(shù)手段，可以提高國(guó)內(nèi)產(chǎn)品 的總體質(zhì)量。國(guó)內(nèi)產(chǎn)品雖然在地域上具有維修方便快捷的優(yōu)勢(shì)，但是提

3、高轉(zhuǎn)臺(tái)的可 靠性和耐用度仍是將來(lái)努力的重點(diǎn)。 3、數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的主要結(jié)構(gòu)形式及特點(diǎn) 現(xiàn)在市場(chǎng)上的數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)種類很多，采用的結(jié)構(gòu)形式多樣。按照核心部件劃分， 主要的結(jié)構(gòu)形式可分為以下幾種。 蝸輪副傳動(dòng)的可任意分度數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)。這種數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)在市場(chǎng)上分布廣泛，是主要 的結(jié)構(gòu)形式。該轉(zhuǎn)臺(tái)采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)和分度，蝸輪副進(jìn)行傳動(dòng)，制動(dòng)盤剎緊，一 般最小分度單位可達(dá)到 0.001 °，分度精度在 15”至 40”之間，重復(fù)精度 4”至6”，采 用閉環(huán)控制后分度精度可達(dá)土 3",重復(fù)定位精度可達(dá)土 T或更高。該轉(zhuǎn)臺(tái)的關(guān)鍵部 件是蝸輪副，由于使用一段時(shí)間后會(huì)產(chǎn)生磨損，蝸輪副的傳動(dòng)間隙對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)精度和可 靠性的影響很大，需

4、要定期調(diào)整蝸輪蝸桿間隙。因此，蝸輪蝸桿的配合精度、耐用 度以及可調(diào)性能，決定了轉(zhuǎn)臺(tái)的品質(zhì)。這種轉(zhuǎn)臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)是可以任意分度，使用范圍 廣，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是蝸輪副制造水平要求高，精度、載重性能、精度保持性能一 般。國(guó)內(nèi)外此類產(chǎn)品的差距具體體現(xiàn)在蝸輪副的選材、制造精度、熱處理水平和調(diào) 整結(jié)構(gòu)上。國(guó)外的蝸桿材料多采用合金鋼，蝸輪材料多采用鋁銅合金。為了進(jìn)一步 提高性能，大幅度提高工作臺(tái)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)臺(tái)的承載能力， 以鋼為材料的蝸輪已經(jīng)面世， 如日研公司的蝸輪采用特制鋼通過(guò)特殊熱處理， 再對(duì)蝸輪表面進(jìn)行等離子滲氮處理， 表面硬度可達(dá)HV930在蝸輪副調(diào)整上出現(xiàn)了雙導(dǎo)程蝸桿、兩截式蝸桿等各類傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)，較好的解決

5、了蝸輪副間隙調(diào)整問(wèn)題。 端齒盤分度定位的等分?jǐn)?shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)。這種轉(zhuǎn)臺(tái)采用伺服電機(jī)或液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，蝸 輪蝸桿或齒輪傳動(dòng)，液壓或氣壓鎖緊，端齒盤精確定位，分度可達(dá)到 1°，分度精 度可達(dá)土 3",重復(fù)定位精度可達(dá)土 1”。該轉(zhuǎn)臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)是：定位剛度好、載重大、重 復(fù)定位精度高、精度保持性能好。缺點(diǎn)是：端齒盤制造精度要求很高，不能任意角 度分度，只能按端齒盤齒數(shù)進(jìn)行等分角度的分度。 等分?jǐn)?shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)關(guān)鍵部件是端齒盤， 端齒盤的分度精度直接決定了數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的精度。國(guó)內(nèi)已經(jīng)具備了精加工端齒盤的能 力，在精度上與國(guó)外產(chǎn)品差距不大。但是在傳動(dòng)系統(tǒng)的精度以及電氣控制方面，國(guó) 內(nèi)的水平還有待提高，從而進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)臺(tái)的可靠

6、性。 凸輪結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)。 采用弧面凸輪分度機(jī)構(gòu)或者平面分度凸輪進(jìn)行分度， 實(shí)現(xiàn)固定角度等分分度，普通電機(jī)驅(qū)動(dòng)，端齒盤定位（也有直接通過(guò)凸輪分度機(jī)構(gòu) 定位的），機(jī)械鎖緊（如凸輪鎖緊） 。優(yōu)點(diǎn)是：分度速度快，精度高，負(fù)荷大，剛性 好，使用普通電機(jī)替代了高價(jià)的伺服電機(jī)，在價(jià)格上、控制上、維護(hù)上有很大優(yōu)越 性。缺點(diǎn)是：凸輪分度機(jī)構(gòu)的加工制造要求高，加工設(shè)備專業(yè)化程度高，需要由專 業(yè)制造廠家提供。 國(guó)內(nèi)的凸輪分度機(jī)構(gòu)只有少數(shù)專業(yè)廠家能夠制造并達(dá)到精度要求， 與國(guó)外有一定差距。 力矩電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)。顧名思義，此種轉(zhuǎn)臺(tái)是采用大扭矩力矩電機(jī)直 接驅(qū)動(dòng)的，利用液壓或氣壓通用剎緊套實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)的剎緊

7、， 絕對(duì)編碼器作為反饋信號(hào)， 在相關(guān)控制系統(tǒng)控制下，能夠?qū)崿F(xiàn)各種等分、不等分的連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，最小分度單 位可達(dá)0.001 °，轉(zhuǎn)速高，如煙臺(tái)環(huán)球機(jī)床附件集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的 TK62500轉(zhuǎn)臺(tái) 最高轉(zhuǎn)速可達(dá)到 130r/min 。該轉(zhuǎn)臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)是：任意分度、轉(zhuǎn)速高、載荷量大、故障 點(diǎn)少、可靠性高，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于生產(chǎn)廠家組織生產(chǎn)和實(shí)現(xiàn)批量化、專業(yè)化生 產(chǎn)。缺點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)力矩小、體積較大。 以上敘述的幾種數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)是市場(chǎng)上常見(jiàn)的幾種結(jié)構(gòu)形式，還有其它結(jié)構(gòu)或者是 幾種結(jié)構(gòu)形式組合的數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)，不能一一列舉。 4、展望 我國(guó)的功能部件發(fā)展已經(jīng)跟不上機(jī)床行業(yè)發(fā)展的步伐，成為民族機(jī)床工業(yè)發(fā)展 的瓶頸。

8、國(guó)家“十一五”規(guī)劃中，對(duì)功能部件的發(fā)展予以了大力的支持，數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái) 的開(kāi)發(fā)研制和技術(shù)創(chuàng)新得到了發(fā)展的契機(jī)。數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的發(fā)展趨勢(shì)是：在規(guī)格上向兩 頭延伸，即開(kāi)發(fā)小型和大型轉(zhuǎn)臺(tái)；在性能上將研制新結(jié)構(gòu)，采用新材料，大幅度提 高工作臺(tái)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)臺(tái)的承載能力；在形式上研制兩軸聯(lián)動(dòng)和多軸并聯(lián)回轉(zhuǎn)的數(shù)控轉(zhuǎn) 臺(tái)。國(guó)內(nèi)廠家要加快自主創(chuàng)新，廣泛應(yīng)用新技術(shù)、新材料，瞄準(zhǔn)國(guó)際先進(jìn)水平，盡 快縮短與國(guó)外先進(jìn)水平的差距，走專業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化、社會(huì)協(xié)作化的路子，形成規(guī)格 齊全、性能優(yōu)越、形式多樣的中高檔次數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)產(chǎn)品生產(chǎn)模式， 在產(chǎn)品質(zhì)量、 性能、 結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、精度穩(wěn)定性、品牌信譽(yù)、外觀造型等方面有所突破，做大做強(qiáng)中國(guó)數(shù)控 轉(zhuǎn)臺(tái)產(chǎn)業(yè)。