数控机床回转工作台的结构原理与维修

数控机床的圆周进给由回转工作台完成，称为数控机床的第四轴：回转工作台可以与X、Y、Z三个坐标轴联动，从而加工出各种球、圆弧曲线等。回转工作台可以实现精确的自动分度，扩大了数控机床加工范围。

8.5.1 数控回转工作台

数控回转工作台主要用于数控镗床和铣床，其外形和通用工作台几乎一样，但它的驱动是伺服系统的驱动方式。它可以与其他伺服进给轴联动。

图8-24为自动换刀数控镗床的回转工作台。它的进给、分度转位和定位锁紧都是由给定的指令进行控制的。工作台的运动是由伺服电动机，经齿轮减速后由

1一蜗杆 2一蜗轮 3、4一夹紧瓦 5一小液压缸 6一活塞 7一弹簧 8一钢球 9一底座 10

一圆光栅

11、12一轴承

蜗杆1传给蜗轮2。

为了消除蜗杆副的传动间隙，采用了双螺距渐厚蜗杆，通过移动蜗杆的轴向位置宋调整间隙。这种蜗杆的左右两侧面具有不同的螺距，因此蜗杆齿厚从头到尾逐渐增厚。但由于同一侧的螺距是相同的，所以仍然可以保持正常的啮合。

当工作台静止时，必须处于锁紧状态。为此，在蜗轮底部的辐射方向装有8对夹紧瓦4和3，并在底座9

上均布同样数量的小液压缸5。当小液压缸的上腔接通压力油时，活塞6便压向钢球8，撑开夹紧瓦，并夹

紧蜗轮2。在工作台需要回转时，先使小液压缸的上腔接通回油路，在弹簧7的作用下，钢球8抬起，夹紧瓦将蜗轮松开。

回转工作台的导轨面由大型滚动轴承支承，并由圆锥滚柱轴承12及双列向心圆柱滚子轴承11保持准确的回转中心。数控回转工作台的定位精度主要取决于蜗杆副的传动精度，因而必须采用高精度蜗杆副。在半闭环控制系统中，可以在实际测量工作台静态定位误差之后，确定需要补偿角度的位置和补偿的值，记忆在补偿回路中，由数控装置进行误差补偿。在全闭环控制系统中，由高精度的圆光栅10发出工作台精确到位信号，反馈给数控装置进行控制。

回转工作台设有零点，当它作回零运动时，先用挡铁压下限位开关，使工作台降速，然后由圆光栅或编码器发出零位信号，使工作台准确地停在零位。数控回转工作台可以作任意角度的回转和分度，也可以作连续回转进给运动。

分度工作台只能完成分度运动，不能实现圆周进给。分度工作台的分度只限于某些规定的角度。鼠齿盘式分度工作台是一种应用很广的分度装置。鼠齿盘分度机构的向心多齿啮合应用了误差平均原理，因此能获得较高的分度精度和定心精度，其分度精度可以达1"~3"。

图8-25是某数控铣床的鼠齿盘式分度工作台。

鼠齿盘式分度工作台是由工作台面、底座、压紧液压缸、鼠齿盘、伺服电动机、同步带轮和齿轮转动装置等零件组成。鼠齿盘是保证分度精度的关键零件，每个齿盘的端面带有数目相同的三角形齿，当两个齿盘啮合时，能够自动确定周向和径向的相对位置。

鼠齿盘式分度工作台作分度运动时，其工作过程分为三个步骤：

(1)分度工作台抬起数控装置发出分度指令，工作台中央的压紧液压缸下腔通过油孔进压力油，活塞向上移动，通过钢球将分度工作台抬起，两齿盘脱开。抬起开关发出抬起完成信号。

(2)工作台回转分度当数控装置接收到工作台抬起完成信号后，立即发出指令让伺服电动机旋转，通过同步齿形带及齿轮带动工作台旋转分度，直到工作台完成指令规定的旋转角度后，电动机停止旋转。

(3)分度工作台下降，并定位夹紧当工作台旋转到位后，由指令控制液压电磁阀换向使压紧液压缸上腔通过油孔进入压力油。活塞带动工作台下降，鼠齿盘在新的位置重新啮合，并定位夹紧。夹紧开关发出夹紧完成信号。液压缸下腔的回油经过节流阀，以限制工作台下降的速度，保护齿面不受冲击。

鼠齿盘式分度工作台作回零运动时，其工作过程基本与上相同。只是工作台回转挡铁压下工作台零位开关时，伺服电动机减速并停止。

鼠齿盘式分度工作台与其他分度工作台相比，具有重复定位精度高、定位刚度好和结构简单等优点。鼠齿盘的磨损小，而且随着使用时间的延长，定位精度还会有进一步提高的趋势，因此在数控机床上得到了广泛应用。

8.5.4 回转工作台故障维修6例

例381~例382．工作台分度盘的故障维修

例381．故障现象：某加工中心运行时，工作台分度盘不回落，发出7035#报警。

析及处理过程：工作台分度盘不回落与工作台下面的SQ25、SQ28传感器有关。由PLC输入状态信息知：传感器工作状态SQ28即E10.6为“1”，表明工作台分度盘旋转到位信号已经发出；SQ25即E10.0为“0”，说明工作台分度盘未回落，故输出A4.7始终为“0”，造成YS06电磁阀不吸合，工作台分度盘不能回落而发出7035#报警，即PLC输入状态信息E10.0为“1”。

检查机床液压系统，发现YS06电磁阀已经带电但是阀心并没有换向，用手动YS06电磁阀后，工作台分度盘回落，PLC输入状态信息E10.0为“1”，报警解除。

拆换新的换向阀后，故障排除。

例382．故障现象：某加工中心运行时，工作台分度盘回落后，不夹紧，发出7036#报警。

分析及处理过程：工作台分度盘不夹紧与工作台下面的SQ25传感器有关。由PLC输入状态信息知：传感器工作状态SQ25即E10.0为“0”，表明工作台分度盘落下到位信号未发出，故输出A4.6始终为“0”，造成YS05电磁阀不吸合，而发出7036#报警。

检查工作台分度盘落下传感器SQ25和挡铁，发现挡铁松动，传感器与挡铁间隙太大，因此传感器SQ2未发出工作台分度盘落下到位信号。

重新紧固挡铁，调整挡铁与传感器之间间隙为0.15~0.2mm后，故障排除。

例383~例384．工作台回零的故障维修

例383．故障现象：TH6263加工中心，开机后工作台回零不旋转且出现05号、07号报警。

分析及处理过程：利用梯形图和状态信息首先对工作台夹紧开关8Q6的状态进行检查。138.0为“1”正常。手动松开工作台时，138.0由“1”变为“0”，表明工作台能松开。回零时，工作台松开了，地址211.1TABSC 由“0”变为“1”，211.2TABSCl也由“0”变为“1”，二者均由“0”变为“1”。211.3TABSC2也由“0”变为“1”，然而经2000ms延时后，由“1”变成了“0”，致使工作台旋转信号无。是电动机过载，还是工作台液压有问题?经过反复几次试验，发现工作台液压存在问题。其正常工作压力为4.0~4.5MPa，在工作台松开抬起时，液压由4.0MPa下降到2.5MPa左右，泄压严重，致使工作台未完全抬起，松开延时后，无法旋转，产生过载。

拆开工作台，解体检查，发现活塞支承环O形圈均有直线性磨损，其状态能通压力油液。液压缸内壁粗糙，环状刀纹明显，精度太差。更换液压缸套和密封圈，重装调整试车后，运行正常，故障消除。

例384．故障现象：TH6363加工中心，开机后工作台回零不旋转且出现05号、07号报警。

分析及处理过程：此故障完全按上例方法检查。检查状态信息，同上例一样；查液压也正常。故障显示是过载，是电动机问题还是工作台机械故障?首先，我们检查电动机(此项检查较为容易)，将刀库电动机与工作台电动机交换(型号一致)，故障仍未消除，故判断故障肯定在机械方面。

将工作台卸开发现鼠齿盘中的6组碟簧损坏不少。更换碟簧后，工作台仍不旋转。仍利用梯形图和状态信息检查，发现139.31NP.M信息由“1”变为了“0”，139.5SALM.M由“0”变为了“1”，即简易定位装置在位信号灯不亮，不在位，且报警。手动旋转电动机使之进入在位区后，“INP”变为“1”，灯亮，故障消除。

例385．数控回转工作台回参考点的故障维修

故障现象：TH6363卧式加工中心数控回转工作台，在返回参考点(正向)时，经常出现抖动现象。有时抖动大，有时抖动小，有时不抖动；如果按正向继续做若干次不等值回转，则抖动很少出现。当做负向回转时，第一次肯定要抖动，而且十分明显，随之会明显减少，直至消失。

分析及处理过程：TH6363卧式加工中心，在机床调试时就出现过数控回转工作台抖动现象，并一直从电气角度来分析和处理，但始终没有得到满意的结果。有可能是机械因素造成的?转台的驱动系统出了问题?顺着这个思路，从传动机构方面找原因，对驱动系统的每个相关件逐个进行仔细的检查。终于发现固定蜗杆轴向的轴承右边的锁紧螺母左端没有紧靠其垫圈，有3mm的空隙，用手可以往紧的方向转两圈；这个螺母根本就没起锁紧作用，致使蜗杆产生窜动。