双轴回转工作台 毕业设计文献综述

毕业设计（论文）

文献综述

题目双轴回转工作台结构设计

专业机械设计制造及其自动化

班级机057班

学号3050211188

学生张立方

指导教师高峰教授

二○○九年

文献综述

一.双轴回转工作台简介[１]

双轴回转工作台是五轴联动的基础，它能够实现回转轴和摆动轴的两坐标定位。在三轴联动的数控铣床上增加了双轴回转工作台，并通过数控改造使之成为五轴数控铣床，是扩展机床使用功能的简捷方式。

数控机床加工某些零件时,除需要有沿X、Y、Z三个坐标轴的直线进给运动之外,还需要有绕X、Y、Z三个坐标轴的圆周进给运动,分别称为A、B、C轴。

安装双回转轴工作台的五轴联动机床也称五坐标机床,它是在三个平动轴(沿X、Y、Z轴的直线运动)的基础上增加了两个转动轴(能实现绕X 轴、Z轴旋转运动,即A轴和C轴)，双轴回转工作台实现了A轴和C轴的转动。设置在床身上的工作台可以环绕X轴回转，定义为A轴，A轴一般工作范围有限，并非360度。工作台的中间还设有一个回转台，环绕Z轴回转，定义为C轴，C轴都是360度回转。这样五轴联动机床实现五轴联动的关键就在于双回转轴工作台。

二.双轴回转工作台的特点[１]

装有双轴回转工作台不仅可使刀具相对于工件的位置任意可控,而且刀具轴线相对于工件的方向也在一定范围内任意可控,由此使的五轴联动

机床加工具有以下特点:

A.可避免刀具干涉,加工普通三坐标机床难以加工的复杂零件,加工适应性广,如图1(a)所示。

B.对于直纹面类零件,可采用侧铣方式一刀成型,加工质量好、效率高,如图1(b)所示。

C.对一般立体型面特别是较为平坦的大型表面,可用大直径端铣刀

端面逼近表面进行加工,走刀次数少,残余高度小,可大大提高加工效率与表面质量,如图1(c)所示。

D.对工件上的多个空间表面可一次装夹进行多面、多工序加工,加工效率高并有利于提高各表面的相互位置精度,如图1(d)所示。

E.五轴加工时,刀具相对于工件表面可处于最有效的切削状态。例如使用球头刀时可避免球头底部切削,如图1(e)所示,利于提高加工效率。同时,由于切削状态可保持不变,刀具受力情况一致,变形一致,可使整个零件表面上的误差分布比较均匀,这对于保证某些高速回转零件的平衡性

能具有重要作用。

F.在某些加工场合,如空间受到限制的通道加工或组合曲面的过渡

区域加工,可采用较大尺寸的刀具避开干涉,刀具刚性好,有利于提高加

工效率与精度,如图1(f)所示。现在,大家普遍认为,五轴联动数控机床系统是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机曲轴等加工的唯一手段。所以,每当人们在设计、研制复杂曲面遇到无法解决的难题时,往往转向求助于五轴数控系统。

图1五轴联动加工的特点

三.双轴回转工作台的结构和原理[１][2][3][4][5][6][12]

由于五轴联动数控机床系统价格十分昂贵,加之NC程序制作较难,使五轴系统难以“平民”化。

现在很多的工厂使用的是三轴联动的数控机床,即能实现X、Y、Z三个轴方向的同时平动。如果再配上一个双轴回转工作台,能实现绕X轴、Z轴旋转(即A轴和C轴),再完成数控部分的改造,实现同时控制即能实现五轴联动。这样即可减少固定资产的无形磨损,又避免购置新机的大量资金投入。

3.1双轴回转工作台的功用

第一,使工作台进行圆周进给完成切削工作;第二,使工作台进行分度工作。它按照控制系统的命令,在需要时完成上述务。数控回转工作台由伺服电动机驱动,采用无级变速方式工作,所以定位精度完全由控制系统决定。

3.2双轴回转工作台的传动和结构

此处引用的工作台属于闭环数控回转工作台,两个旋转编码器分别位于与工作台固接的轴端和支撑座的尾端,能将旋转后的位置准确的反馈回系统。这种数控回转工作台由交流伺服电动机驱动,在它的输出轴上接连轴器,再接一级齿轮减速器。该数控回转工作台由圆柱齿轮传动系统、涡轮涡杆传动系统、间隙消除装置及蜗轮夹紧装置组成。

因为是涡轮涡杆传动与分度,所以停位不受限,并不像端齿分度盘一样,只能分度固定的角度的整数倍(5°、10°、15°等),而且偏转范围较大(110°～-70°),能加工任何角度与倾斜度的孔与表面。齿的侧隙是靠齿轮制造精度和安装精度来保持。大齿轮的支撑轴与涡杆轴做成一个轴,这种联结方式能增大连接的刚性和精度,更能减少功率的损耗。

其工作原理简述如下:

回转工作台的运动由交流侍服电机驱动圆柱齿轮传动,带动涡轮涡杆系统,使工作台旋转。当数控回转工作台接到数控系统的指令后,首先松开圆周运动部分的涡轮夹紧装置,松开涡轮,然后启动交流侍服电机,按

图2回转工作台的工作原理图

数控指令确定工作台的回转方向、回转速度及回转角度大小等参数。

摆动部分的工作原理与此相同。

需要说明的是,当工作台静止时必须处于锁紧状态,工作台沿其圆周方向均匀分布6个夹紧液压缸进行夹紧。当工作台不回转时,夹紧油缸在液压

油的作用下向外运动,通过锁紧块仅仅顶在涡轮内壁,从而锁紧工作台。当工作台需要回转时,数控系统发出指令,反向重复上述动作,松开涡轮,

使涡轮和回转工作台按照控制系统的指令进行回转运动。

3.3双轴回转工作台C轴回转部分

图3回转工作台工作原理

图中：1--工作台体，2--主轴，3--上多齿盘，4--下多齿盘，5--油缸下腔，6--齿盘离合器，7--齿轮，8--齿条，9--传感器，10--传感器，11--花键副，12--限位挡块，13--底盘，14--活塞

分度动作顺序如下:油缸下腔5进油--活塞14带动工作台体1抬起--上多齿盘3与下多齿盘4分离--主轴2带动齿盘离合器6啮合--回转油缸(图中未画出)带动齿条8前进--齿轮7带动工作台体1及上多齿盘3

回转至下一工位--油缸下腔5回油--工作台体1落下--多齿盘3,4啮合准确定位并夹紧--齿盘离合器6分离--齿条8缩回复位。

3.4回转和摆动部分的传动