数控高转速新型回转工作台的设计与应用

数控高转速新型回转工作台的设计与应用

摘要：采用两根轴传动的新型工作台，实现工作台的高速、高精度旋转，Ⅱ轴

组件与工作台底座封油圈的分离，降低了工作台轴孔的加工难度，解决了拼接式

封油圈的漏油问题。

关键词：两根传动轴；系统传动精度；工作台高速；高精度旋转；组件与底

座封油圈分离；拼接式封油圈漏油

概述：

随着机械工业的不断进步，数控重型立式加工中心对工作台的转速、回转精度、工作台的稳定性的要求也越来越高，通常用提高主轴轴承精度，零件的加工

精度来提高工作台的回转精度，但由于传动轴较多，装配时累积误差较难处理，

因此对工作台回转精度的提高并不明显，且零件的加工、安装、维护都不方便，

用一段时间后精度就会发生变化，严重影响零件的加工质量，这就需要一种加工、安装、调整、维护都很方便的新型工作台来代替原有结构，提高零件的加工效率。

此结构解决老旧结构的工作台传动轴多，加工难度大，调整和维护都不方便，工作台的回转精度和稳定性难以控制的缺点。

本文采用的技术方案是：

1、降低工作台传动轴的数量来提高系统的传动精度，降低加工及安装产生的

累积误差，

2、使传动轴Ⅱ组件与工作台封油圈分离，彻底解决封油圈的加工难度。

本发明机构工作原理（附图）：工作台（1）通过螺钉与大齿圈（4）把合在

一起，并随大齿圈（4）一起作旋转运动，底座（2）中间安装有主轴组件（3）

及大型推力球轴承，后侧安装Ⅱ轴组件组件（5）；主轴组件（3）是整个回转部

分的支撑部件，中间安装有供大齿圈（4）回转用的径向轴承，内部安装有主轴

编码器；大齿圈（4）随Ⅱ轴组件组件（5）作旋转运动；Ⅱ轴组件组件（5）安

装在底座（2），齿轮轴上下两端分别架在高精度回转轴承上，下部为典型的卸

菏轴结构，使得本回转系统共由两个轴组成，因此具有很高的回转精度；皮带轮

组件（6）由两个带轮组成，从动带轮安装在Ⅱ轴组件组件（5）的卸菏轴上，主

动轮安装在减速箱组件（7）上，两个带轮通过联组窄V带连接；减速箱组件（7）把在底座（2）后面支架上，可通过螺钉调节前后距离，用于窄V带的涨紧，主

电机（8）是整个系统的动力来源。

本结构的有益效果是：

1、数控高转速新型回转工作台主传动部分仅由两个轴组成，因此具有很高的

回转精度。

2、Ⅱ轴组件组件（5）的上部轴孔与工作台封油圈分离，因此加工、制造、

安装、维护都很方便。精度易于保证。

3、Ⅱ轴分上下两段，分别架在高精度回转轴承上，并通过内，外齿轮相互啮合，因此与国外产品也有明显的区别。

4、Ⅱ轴下端卸荷法兰加工有自主回油凹槽，既可完成对轴承的润滑，又能迅

速回流并带走轴承旋转过程中产生的热量。满足工作台高速旋转的温控要求。

（图一）

附图说明：1 ——工作台、2——底座、3——主轴组件，4——大齿圈、5——

Ⅱ轴组件组件、6——皮带轮组件、7——减速箱组件、8——主电机。

具体实施方式：参照附图该装置由以下元件组成：工作台（1）、底座（2）、主轴组件（3）、大齿圈（4）、Ⅱ轴组件组件（5）、皮带轮组件（6）、减速箱

组件（7）、主电机（8）。

工作台（1）是工件的承载部件，通过螺钉与大齿圈（4）把合在一起，并随

大齿圈（4）一起作旋转运动，工作台（1）与底座（2）之间并不直接接触，它

们之间设有嵌入式封油迷宫，因此可有效的防止润滑油溢出。

底座（2）是该系统的承载部分，中间安装有主轴组件（3）及大型推力球轴承，后侧安装Ⅱ轴组件组件（5）。

主轴组件（3）是整个回转部分的支撑部件，主轴组件（3）把合在底座（2）中间的轴孔处，中间安装有供大齿圈（4）回转用的径向轴承，内部安装有主轴

编码器。

大齿圈（4）安装在大型推力球轴承上，中间与主轴组件（3）上的径向轴承

配合。上部把合有工作台（1），大齿圈（4）随Ⅱ轴组件组件（5）作旋转运动。

Ⅱ轴组件组件（5）安装在底座（2）环形油圈的内部，上部轴孔与工作台封

油圈完全分离，齿轮轴上、下两段，分别架在高精度回转轴承上，并通过内，外

齿轮相互啮合，因此与国外产品也有明显的区别。同时Ⅱ轴下端卸荷法兰加工有

自主回油凹槽，既可完成对轴承的润滑，又能迅速回流并带走轴承旋转过程中产

生的热量。满足工作台高速旋转的温控要求。

皮带轮组件（6）由两个带轮组成，从动带轮安装在Ⅱ轴组件组件（5）的卸

菏轴上，主动轮安装在减速箱组件（7）上，两个带轮通过联组窄V带连接。

减速箱组件（7）把在底座（2）后面支架上，可通过螺钉调节前后距离，用

于窄V带的涨紧，其下面安装有皮带轮组件（6）的主动带轮，上面安装主电机（8）。

主电机（8）是整个系统的动力来源。

（图二）

结论：本结构虽然组成分件与常规工作台相似，但工作台内部结构的布置与

现有工作台差别较大，数控高转速新型工作台仅由两根传动轴组成，大大提高了

系统的传动精度，因此可以实现工作台的高速、高精度旋转，Ⅱ轴组件与工作台

底座封油圈的分离，大大降低了工作台轴孔的加工难度，彻底解决了现有立车产

品拼接式封油圈的漏油问题。该技术的研究成果已成功应用在使用单位，机床运

行实践证明：工作台的各项指标达到预期的标准，设备设计制造技术达到国内领

先水平。

参考文献：

[1]机床设计手册组机床设计手册第三册

[2]唐金松简明机械设计手册

[3]闻邦椿机械设计手册03-04

作者简介：

崔国权，齐重数控装备股份有限公司，副总工程师，现从事机床的设计与开

发工作。