【正文】 ining the transmission scheme of CNC rotary worktable。 part drawing and assembly drawing drawing, and so on. the design of NC rotary worktable, first of all, is the overall design, transmission scheme using a gear drive and worm drive。 worm gear screw connection with the table。 box by box seat, cover and top cover, of which the box on the design of the round table and strengthen the tendons。機床運動無論是并聯(lián)運動機床，還是運動疊加串聯(lián)機床，對大多數(shù)金屬加工機床來說，數(shù)控進給復合運動的加工，是以直線軸加上回轉軸的聯(lián)動來實現(xiàn)。因此在現(xiàn)代加工中心的 開發(fā)中，數(shù)控回轉軸的設計與制造，成為研制機床的核心任務之一，而數(shù)控回轉軸，同時也起著承載工作重量、夾持工件的功能，故要重視其創(chuàng)新設計。 中國國際機床展覽會010203040506070觀眾人數(shù)（萬） 展會交易額（億元）2020年2020年2020年 圖 11 中國國際機床展覽會數(shù)據(jù)統(tǒng)計 研究現(xiàn)狀 目前工作臺的種類繁多，傳統(tǒng)的工作臺只能安裝在某一指定機床上，伴隨著科技的與時俱進，它們的功能也由傳統(tǒng)單一性向現(xiàn)代的多功能性方向發(fā)展，現(xiàn)在一些工作臺，它不僅可以安裝在鉆床上，還可以安裝在銑床和鏜床等機床上。例如：我國生產(chǎn)機床工作臺的公司之一的煙臺恒力數(shù)控機床附件有限公司生產(chǎn)的 HLTK14 系列數(shù)控可傾回轉工作臺 (如下圖所示 )， 它可以實現(xiàn)用于數(shù)控機床和加工中心機床上，可利用原機床的兩個控制坐標控制轉臺的回轉和傾斜，也可直接利用本轉臺配套的數(shù)控裝置與機床聯(lián)接完成所需的工作循環(huán)。 圖 12 數(shù)控可傾回轉工作臺 另外也可用于非數(shù)控鉆、銑、鏜類機床上，獨立完 成等分和不等分的角度分度工作。因此我國與國外相比，還是有一定的差距，因此我們要借助時代的步伐，與時俱進，開拓創(chuàng)新，使我國成為具有領先技術的綜合性強國。然數(shù)控回轉工作臺更有發(fā)展前途 ,它是一種可以實現(xiàn)圓周進給和分 度運動的工作臺，它常被應用于臥式的鏜床和加工中心上，可前進加工效率，完成更多的工藝，它重要由原動力、齒輪傳動、蝸桿傳動、工作臺等部分組成，并可進行間隙打消和蝸輪加緊，是一種很實用的加工工具。 數(shù)控轉臺的市場分析 隨著我國制造業(yè)的發(fā)展，加工中 心將會越來越多地被要求配備第四軸或第五軸，以擴大加工范圍。 預計未來 5 年，雖然某些行業(yè)由于產(chǎn)能過剩、受到宏觀調(diào)控的影響而繼續(xù)保持著較低的行業(yè)景氣度外，部分裝備制造業(yè)將有望保持較高的增長率，特別是那些國家產(chǎn)業(yè)政策鼓勵振興和發(fā)展的裝備子行業(yè)。 隨著數(shù)控功能部件的發(fā)展， 精密回轉 工作臺 對功能部件的依賴性越來越大。 數(shù)控回轉工作臺行業(yè)的發(fā)展，依賴于行業(yè)技術水平和創(chuàng)新能力的提高，依賴于機床的數(shù)控化和產(chǎn)品快速的升級換代，依賴于制造業(yè)從剛性自動化向柔性自動化方向轉變這一社會需求，由于我國機床附件廠資金緊張，造成技術創(chuàng)新和技術改造的力度不大，使附件水平的發(fā)展嚴重滯后，成為制約民族機床工業(yè)發(fā)展的瓶頸。 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展簡史 1946 年誕生了世界上第一臺電子計算機，這表明人類創(chuàng)造了可增強和部分代替腦力勞動的工具。 6年后，即在 1952 年，計算機技術應用到了機床上，在美國誕生了第一臺數(shù)控機床。近半個世紀以來，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩 個階段和六代的發(fā)展。人們不得不采用數(shù)字邏輯電路 搭 成一臺機床專用計算機作為數(shù)控系統(tǒng)，被稱為硬件連接數(shù)控（ HARDWIRED NC），簡稱為數(shù)控（ NC）。 2） 計算機數(shù)控（ CNC）階段（ 1970 年～現(xiàn)在） 到 1970 年，通用小型計算機業(yè)已出現(xiàn)并成批生產(chǎn)。到 1971 年，美國 INTEL 公司在世界上第一次將計算機的兩個最核心的部件 運算器和控制器，采用大規(guī)模集成電路技術集成在一塊芯片上，稱之為微處理器（ MICROPROCESSOR），又可稱為中央處理單元（簡稱CPU）。這是因為小型計算機功能太強，控制一臺機床能力有富裕（故當時曾用于控制多臺機床， 稱之為群控），不如采用微處理器經(jīng)濟合理。早期的微處理器速度和功能雖還不夠高，但可以通過多處理器結構來解決。 到了 1990 年， PC機（個人計算機，國內(nèi)習慣稱微機）的性能已發(fā)展到很高的階段，可以滿足作為數(shù)控系統(tǒng)核心部件的要求。 總之，計算機數(shù)控階段也經(jīng)歷了三代。 還要指出的是，雖然國外早已改稱為計算機數(shù)控（即 CNC）了，而我國仍習慣稱數(shù)控（ NC）。 數(shù)控未來發(fā)展的趨勢 1） 繼續(xù)向開放式、基于 PC的第六代方向發(fā)展 基于 PC所具有的開放性、低成本、高可靠性、軟硬件資源豐富等特點，更多的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家會走上這條道路。 PC 機所具有的友好的人機界面，將普及到所有的數(shù)控系統(tǒng)。 2） 向高速化和高精度化發(fā)展 這是適應機床向高速和高精度方向發(fā)展的需要。 （ 1）應用自適應控制技術 數(shù)控系統(tǒng)能檢測過程中一些重要信息，并自動調(diào)整系統(tǒng)的有關參數(shù)，達到改進系統(tǒng)運行狀態(tài)的目的。 5 （ 3）引入故障 診斷專家系統(tǒng) （ 4）智能化數(shù)字伺服驅動裝置 可以通過自動識別負載，而自動調(diào)整參數(shù)，使驅動系統(tǒng)獲得最佳的運行。 1） 可以加工出傳統(tǒng)機床加工不出來的曲線、曲面等復雜的零件。 2） 可以實現(xiàn)加工的自動化，而且是柔性自動化，從而效率可比傳 統(tǒng)機床提高 3～ 7 倍。 3） 加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要 修配 。 5） 擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補償?shù)榷喾N自律功能，因而可實現(xiàn)長 時間無人看管加工。特 別是大型、特殊機床尤其明顯。但有些特殊情況，如高速主軸、托盤自動交換裝置的制作與安裝過于費工、費錢，往往改造成本提高 2～ 3 倍，與購置新機床相比，只能節(jié)省投資50％左右。但是受到原來機械結構的限制，不宜做突破性的改造。改造則不然，可以精確地 計算出機床的加工能力；另外，由于多年使用，操作者對機床的特性早已了解，在操作使用和維修方面培訓時間短，見效快。 (3)可充分利用現(xiàn)有的條件 可以充分利用現(xiàn)有地基，不必像購入新設備時那樣需重新構筑地基。 數(shù)控回轉工作臺 的功能 數(shù)控回轉工作臺是數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床、加工中心等數(shù)控機床不可缺少的重要附件。 數(shù)控回轉工作臺主要用于數(shù)控鏜床和銑床，其外形和通用工作臺幾乎一樣，但它的驅動是伺服系統(tǒng)的驅動方式。 數(shù)控回轉工作臺 表面光滑平整，美觀不易變型， 耐高溫、 耐熱、耐酸、耐堿， 耐磨損、耐油、使用壽命長，也 適合一般工廠作業(yè)與精密模具維修，儀器置放與檢測等用途耐高溫、耐磨損、耐油、使用壽命長， 為多功能桌板，適合一般工廠、食品業(yè)、研究室、電子廠無塵室使用。而且回轉工作臺的導軌面由大型滾動軸承支承，并由圓錐滾柱軸承及雙列向心圓柱滾子軸承保持準確的回轉中心?？捎米髦С泄ぜ⑹蛊渥髦本€或回轉等調(diào)整和進給運動，以擴大工作母機的使用性能，縮短輔助時間，廣泛適用于能源，冶金，礦山，機械，發(fā)電設備，國防等行業(yè)的機械加工。轉臺按功能的不同可分為通用轉臺和精密轉臺兩類。 。 數(shù)控回轉工作臺 的工作原理 為了擴大工藝范圍，提高生產(chǎn)率， 數(shù)控機床回轉工作臺 除具有沿 X、 r、 z三個坐標軸的直線進給運動功能外，搖臂鉆床往往還具有繞 X、 r、 Z坐標軸的圓周進給運動。數(shù)控機床回轉工作臺按安裝方式又可分為 立式、臥式、萬能傾斜式；按照其伺服控制方式又可分為開環(huán)和閉環(huán)兩種。因此，對開環(huán) 7 數(shù)控轉臺的傳動精度要求高比較、傳動間隙還盡量要小。數(shù)控轉臺的圓形導軌采用都是大型推力滾珠軸承，使回轉靈活。搖臂鉆床用來調(diào)整軸承的預緊力，可以消除回轉軸的徑向間隙。這種數(shù)控機床回轉工作臺可做成標準附件，回轉軸可水平安裝也可垂直安裝，數(shù)控機床以適應不同工件的加工要求。 等分回轉工作臺與擺頭是多坐標數(shù)控機床的關鍵部件，傳統(tǒng)的采用高精度蝸桿蝸輪等傳動的轉臺與擺頭不僅制造難度大、成本高，而且難以達到高速加工所需的速度和精度。 數(shù)控回轉工作臺包括轉臺底腳、圓形的轉臺臺面、四個安裝在轉臺底腳的上表面、以均角布置的滾動軸承件和一安裝在轉臺底腳上表面中心的內(nèi)裝調(diào)心軸承的中心支座，每一滾動軸承件包括一第一滾動軸承和通過第一輪軸支撐第一滾動軸承的支座，回轉工作臺臺面的下表面中心設置有一垂直向下的第二輪軸，回轉工作臺臺面安裝在轉臺底腳之上，第二輪軸與中心支座中的調(diào)心軸承的內(nèi)圈固定，而所述第一滾動軸承的轉動表面各與轉臺臺面的下表面滾動接觸。畢業(yè)設計環(huán)節(jié)是教學計劃中綜合性最強的實踐教學環(huán)節(jié)，對培養(yǎng)學生的思 想、工作作風及實際能力、提高畢業(yè)生全面素質(zhì)具有很重要的意義。 對數(shù)控回轉工作臺的設計主要是培養(yǎng)學生綜合應用所學專業(yè)的基礎理論、 8 基本技能和專業(yè)知識的能力，培養(yǎng)學生建立正確的設計思想，掌握工程設計的一般程序、規(guī)范和方法。 設計準則 我 們的設計過程中，本著以下幾條設計準則： 1） 創(chuàng)造性的利用所需要的物理性能 2） 分析原理和性能 3） 判別功能載荷及其意義 4） 預測意外載荷 5） 創(chuàng)造有利的載荷條件 6） 提高合理的應力分布和剛度 7） 重量要適宜 8） 應用基本公式求相稱尺寸和最佳尺寸 9） 根據(jù)性能組合選擇材料 10） 零件與整體零件之間精度的進行選擇 11） 功能設計應適應制造工藝和降低成本的要求 主要技術參數(shù) （ 1）最大回轉半徑： 500 mm （ 2） 回轉角度： 0～ 360176。 （ 4） 最大承載 重量 100㎏ （ 5） 電液脈沖馬達功率 （ 6） 電液脈沖馬達轉速 3000 rpm （ 7） 總傳動比： 360 長安大學 9 第二章 方案比較 與選擇 傳動方案的選擇 傳動方案傳動時應滿足的要求 數(shù)控回轉工作臺一般由原動機、傳動裝置和工作臺組成，傳動裝置在原動機和工作臺之間傳遞運動和動力，并可實現(xiàn)分度運動。 合理的傳動方案主要滿足以下要求： （ 1） 機械的功能要求：應滿足工作臺的功率、轉速和運動形式的要求。 （ 3） 工作性能要求：保證工作可靠、傳動效率高等。 傳動方式特點 蝸桿傳動 特點 ： 1)由于蝸桿相當于一個螺桿，當蝸桿的導程角小于摩擦角時，蝸桿傳動帶有自鎖性，這時渦輪副只能由蝸桿驅動渦輪，不能由渦輪驅動蝸桿。 3)蝸輪副傳動平穩(wěn)，無噪聲 4)蝸輪副傳動是滑動摩擦，在傳動中摩擦損害較大，因此傳動效率較低。 5)由于蝸桿傳動時，蝸桿和蝸輪輪齒間的運動速度較大，摩擦也大，為了提高蝸輪副傳動的壽命，一般蝸桿采用鋼材制造，而蝸輪采用耐磨的材料如青銅等制造。齒輪傳動是應用最多的一種傳動形式，它有如下特點 1） 能保證傳動比穩(wěn)定不變。 3）外廓尺寸小， 結構緊湊、效率高。 5） 當兩軸間距較大時，采用齒輪傳動就比較笨重 6）圓周速度及功率范圍廣，應用最廣泛 7）不能緩沖，無過載保護作用，有噪音 10 傳動方案及其分析 由圖 21所示，數(shù)控回轉工作臺的傳動方案有兩種：方案一為一級和二級都是齒輪傳動；方案二為一級齒輪傳動，二級蝸桿傳動。 而方案二雖然傳動 效率低，但以上三個功能全部都能完成自鎖。 該傳動方案分析如下： 齒輪傳動承受載能力較高 ，傳遞運動準確、平穩(wěn)，傳遞 功率和圓周速度范圍很大，傳動效率高，結構緊湊。與其他傳動形式相比，傳動比相同時，機構尺寸小，因而結構緊湊。 3．可以自鎖 當蝸桿的導程角小于齒輪間的當量摩擦角時， 若蝸桿為主動件，機構將自鎖。 4．效率低、制造成本較高 蝸桿傳動方面：齒面上具有較大的滑動速度，摩擦磨損大，故效率約為 ，具有自鎖的蝸桿傳動效率僅為 。 傳動方案的選擇 由以上分析可得：將齒輪傳動放在傳動系統(tǒng)的高速級，蝸桿傳動放在傳動系統(tǒng)的低速級，傳動方案較合理。 (2) 一般步進電機的精度為步進角的 35%，角位移與輸入脈沖數(shù)嚴格成正比，沒有累計誤差，具有良好的跟隨性 ， 可以組成結構較為簡單而 又具有 —定精度的開環(huán)控制系統(tǒng)，也可在要求更高招度時組成閑環(huán)控制系統(tǒng)。 (4)易于起動、停止、正反轉及變速．響應性也好 (5)停止時，可有自鎖能力。在小步距情況下通常 可以在超低速下高轉矩穩(wěn)定運行、通?？梢圆唤?jīng)減速器直接驅動負載。同時用一臺控制器控制幾臺步進電動機可使它 們完全同步運行。 (9)由于存在失步和共振，因此步進電動機的加減速方法根據(jù)利用狀態(tài)的不向而復雜化。 （ 11） 步進電機外表不允許較高的溫度。 （ 12） 步進電機的力矩會隨轉速的升高而下降。在它的作用下，電機隨頻率