數(shù)控轉臺發(fā)展概況

數(shù)控轉臺發(fā)展概況1、前言數(shù)控轉臺是一種重要的機床附件，主要應用在加工中心和數(shù)控鏜銑床上，俗稱“四軸”。數(shù)控轉臺的應用，為機床提供了回轉坐標，通過第四軸、第五軸驅動轉臺 完成等分、不等分或連續(xù)的回轉加工，使客戶加工復雜曲面變成可能，擴大了機床 的加工范圍。近年來，隨著國產數(shù)控機床向高速、高效、高精、柔性化、環(huán)保方面 迅猛發(fā)展，用戶對零件加工的要求也越來越高，加工中心（特別是四軸、五軸）的 需求也在增加，與之相應的數(shù)控轉臺的需求也隨之發(fā)展。本文將介紹一下數(shù)控轉臺 的發(fā)展情況、主要結構形式與發(fā)展前景。2、國內外的發(fā)展狀況 國內的數(shù)控轉臺市場主要被我國內地和臺灣地區(qū)的生產廠家所占領，少量高端 產品由日本、德國、美國等公司占領，國內產品主要以中低檔產品為主。內地最具競爭力的生產廠家是煙臺環(huán)球機床附件集團有限公司， 產品體系完善， 規(guī)格種類齊全，設計開發(fā)和制造經驗豐富。臺灣的生產廠家比如德川機械股份有限 公司是專業(yè)數(shù)控轉臺制造商之一。國外的專業(yè)生產廠家有日本的NIKKEN（日研）、德國Peiseler美國HAS蟄司等。國內的數(shù)控轉臺產品與國外產品相比仍有一定差 距，主要表現(xiàn)在數(shù)控轉臺的速度、精度、可靠性上。通過優(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手段，可以提高國內產品 的總體質量。國內產品雖然在地域上具有維修方便快捷的優(yōu)勢，但是提高轉臺的可 靠性和耐用度仍是將來努力的重點。3、數(shù)控轉臺的主要結構形式及特點 現(xiàn)在市場上的數(shù)控轉臺種類很多，采用的結構形式多樣。按照核心部件劃分， 主要的結構形式可分為以下幾種。蝸輪副傳動的可任意分度數(shù)控轉臺。這種數(shù)控轉臺在市場上分布廣泛，是主要 的結構形式。該轉臺采用伺服電機驅動和分度，蝸輪副進行傳動，制動盤剎緊，一 般最小分度單位可達到 0.001 °，分度精度在 15”至 40”之間，重復精度 4”至6”，采 用閉環(huán)控制后分度精度可達土 3",重復定位精度可達土 T或更高。該轉臺的關鍵部 件是蝸輪副，由于使用一段時間后會產生磨損，蝸輪副的傳動間隙對轉臺精度和可 靠性的影響很大，需要定期調整蝸輪蝸桿間隙。因此，蝸輪蝸桿的配合精度、耐用 度以及可調性能，決定了轉臺的品質。這種轉臺的優(yōu)點是可以任意分度，使用范圍 廣，結構簡單。缺點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。國內外此類產品的差距具體體現(xiàn)在蝸輪副的選材、制造精度、熱處理水平和調 整結構上。國外的蝸桿材料多采用合金鋼，蝸輪材料多采用鋁銅合金。為了進一步 提高性能，大幅度提高工作臺轉速和轉臺的承載能力， 以鋼為材料的蝸輪已經面世， 如日研公司的蝸輪采用特制鋼通過特殊熱處理， 再對蝸輪表面進行等離子滲氮處理， 表面硬度可達HV930在蝸輪副調整上出現(xiàn)了雙導程蝸桿、兩截式蝸桿等各類傳動 機構，較好的解決了蝸輪副間隙調整問題。端齒盤分度定位的等分數(shù)控轉臺。這種轉臺采用伺服電機或液壓馬達驅動，蝸 輪蝸桿或齒輪傳動，液壓或氣壓鎖緊，端齒盤精確定位，分度可達到1°，分度精度可達土 3",重復定位精度可達土 1”。該轉臺的優(yōu)點是：定位剛度好、載重大、重 復定位精度高、精度保持性能好。缺點是：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)進行等分角度的分度。 等分數(shù)控轉臺關鍵部件是端齒盤， 端齒盤的分度精度直接決定了數(shù)控轉臺的精度。國內已經具備了精加工端齒盤的能 力，在精度上與國外產品差距不大。但是在傳動系統(tǒng)的精度以及電氣控制方面，國 內的水平還有待提高，從而進一步提高轉臺的可靠性。凸輪結構驅動的數(shù)控轉臺。 采用弧面凸輪分度機構或者平面分度凸輪進行分度， 實現(xiàn)固定角度等分分度，普通電機驅動，端齒盤定位（也有直接通過凸輪分度機構 定位的），機械鎖緊（如凸輪鎖緊） 。優(yōu)點是：分度速度快，精度高，負荷大，剛性 好，使用普通電機替代了高價的伺服電機，在價格上、控制上、維護上有很大優(yōu)越 性。缺點是：凸輪分度機構的加工制造要求高，加工設備專業(yè)化程度高，需要由專 業(yè)制造廠家提供。 國內的凸輪分度機構只有少數(shù)專業(yè)廠家能夠制造并達到精度要求， 與國外有一定差距。力矩電機直接驅動的數(shù)控轉臺。顧名思義，此種轉臺是采用大扭矩力矩電機直 接驅動的，利用液壓或氣壓通用剎緊套實現(xiàn)轉臺的剎緊， 絕對編碼器作為反饋信號， 在相關控制系統(tǒng)控制下，能夠實現(xiàn)各種等分、不等分的連續(xù)回轉運動，最小分度單 位可達0.001 °，轉速高，如煙臺環(huán)球機床附件集團有限公司生產的TK62500轉臺最高轉速可達到 130r/min 。該轉臺的優(yōu)點是：任意分度、轉速高、載荷量大、故障 點少、可靠性高，并且結構簡單，易于生產廠家組織生產和實現(xiàn)批量化、專業(yè)化生 產。缺點是驅動力矩小、體積較大。以上敘述的幾種數(shù)控轉臺是市場上常見的幾種結構形式，還有其它結構或者是 幾種結構形式組合的數(shù)控轉臺結構，不能一一列舉。4、展望我國的功能部件發(fā)展已經跟不上機床行業(yè)發(fā)展的步伐，成為民族機床工業(yè)發(fā)展 的瓶頸。國家“十一五”規(guī)劃中，對功能部件的發(fā)展予以了大力的支持，數(shù)控轉臺 的開發(fā)研制和技術創(chuàng)新得到了發(fā)展的契機。數(shù)控轉臺的發(fā)展趨勢是：在規(guī)格上向兩 頭延伸，即開發(fā)小型和大型轉臺；在性能上將研制新結構，采用新材料，大幅度提 高工作臺轉速和轉臺的承載能力；在形式上研制兩軸聯(lián)動和多軸并聯(lián)回轉的數(shù)控轉 臺。國內廠家要加快自主創(chuàng)新，廣泛應用新技術、新材料，瞄準國際先進水平，盡 快縮短與國外先進水平的差距，走專業(yè)化、產業(yè)化、社會協(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)控轉臺產品生產模式， 在產品質量、 性能、 結構創(chuàng)新、精度穩(wěn)定性、品牌信譽、外觀造型等方面有所突破，做大做強中國數(shù)控 轉臺產業(yè)。