回转离心力范文

第一篇：回转离心力范文

惯性离心力

在相对于地面作匀速转动的圆盘（非惯性系）上，用弹簧将一个质量为m的小球与圆盘的中心相连。当圆盘以角速度ω转动时，盘上的观察者将发现小球m受一个力的作用向外运动从而把弹簧拉长，即小球受到一个方向背离旋转中心的作用力，此力是小球的惯性引起的，故称“惯性离心力”。它的大小f惯=m*r*w的平方

惯性离心力是转动参照系（圆盘）中的观察者，在不知道系统作圆周运动的情况下，为解释他所观察到的现象而引入的一个假想力，而不是惯性系中的观察者看到的作圆周运动的小球施于弹簧上的离心力。人们对向心力、离心力、惯性离心力很容易混淆。如图1-17所示。绳子给予小球的拉力F=mω^2r，给小球提供了作匀速圆周运动所必需的向心力。根据牛顿第三定律，小球也以F=m*r*w的平方的力拉绳子，这个力与向心力的方向相反，背离圆心，称为离心力。这个向心力和离心力是从惯性参照系来看圆周运动时所引入的两种不同概念的力。上图所示的装置，一旦绳子断掉，维持小球作圆周运动的向心力消失（离心力也同时消失），小球由于惯性，将保持原有的运动速度，沿圆周的切线方向飞去。可见，惯性离心力是从非惯性系来看力学现象而引入的一个概念，它和上述离心力的概念是完全不同的。图挂了...惯性离心力与离心力的区别：

惯性离心力与离心力是两个根本不同的概念，决不能混为一谈。下面先分析一下两个概念的物理意义，然后再说明二者的区别。

惯性离心力，只能在转动参照系中看得到。它是物体受到的一种“假想”力。其大小等于m|(r)|，其方向总是垂直瞬时轴而指向远离瞬时轴的方向。当转动参照系为平面转动参照系时，该力为m2r，指向远离原点的方向，所以叫惯性离心力。

离心力，是真实力。是由于物体间相互作用引起的，与所选的参照系无关。如图4-6所示，绳一端固定，另一端拴一质点，绕中心O旋转。绳受质点给它的作用力，此力即离心力。注意，这个力作用在绳端，方向是沿着绳在该点的半径指向外，这个 力是质点m受绳给它的向心力的反作用力。学完普通物理与理论力学之后可知，向心力可能是几个力的合力，这几个力是另外一些物体对质点m的作用。这几个力中的任一个，可能都不通过中心O。反过来，质点给那些物体的反作用力，分别作用在那几个物体上，并且也不通过中心O。如将质点对那些物体的力求矢量和，则矢量和的方向过中心O。所以一般情况下，找不出过中心O的离心力。

第二篇：回转工作台

回转工作台是数控铣床、数控镗床、加工中心等数控机床不可缺少的重要附件(或部件)。它的作用是按照控制装置的信号或指令作回转分度或连续回转进给运动，以使数控机床能完成指定的加工工序。常用的回转工作台有分度工作台和数控回转工作台。

一、分度工作台

分度工作台的功能是完成回转分度运动，即在需要分度时，将工作台及其工件回转一定角度。其作用是在加工中自动完成工件的转位换面，实现工件一次安装完成几个面的加工。由于结构上的原因，通常分度工作台的分度运动只限于某些规定的角度；不能实现

范围内任意角度的分度。

为了保证加工精度，分度工作台的定位精度(定心和分度)要求很高。实现工作台转位的机构很难达到分度精度的要求，所以要有专门定位元件来保证。按照采用的定位元件不同，有定位销式分度工作台和鼠齿盘式分度工作台。1 ．定位销式分度工作台

定位销式分度工作台采用定位销和定位孔作为定位元件，定位精度取决于定位销和定位孔的精度(位置精度、配合间隙等)，最高可达 ±5´´。因此，定位销和定位孔衬套的制造和装配精度要求都很高，硬度的要求也很高，而且耐磨性要好。图 5-31 是自动换刀数控卧式镗铣床的定位销式分度工作台。该分度工作台置于长方形工作台中间，在不单独使用分度工作台时，两者可以作为一个整体使用。

图5-31 定位销式分度工作台结构 1 —挡块； 2 —工作台； 3 —锥套； 4 —螺钉； 5 —支座； 6 —油缸； 7 —定位衬套； —定位销； 9 —锁紧油缸； 10 —大齿轮； 11 —长方形工作台； 12 —上底座； —止推轴承； 14 —滚针轴承； 15 —进油管道； 16 —中央油缸； 17 —活塞； —螺栓； 19 —双列圆柱滚子轴承； 20 —下底座； 21 —弹簧； 22 —活塞拉杆

工作台 2 的底部 均匀分布着 八个(削边圆柱)定位销 8，在工作台下底座 12 上有一个定位衬套 7 以及环形槽。定位时只有一个定位销插入定位衬套的孔中，其余七个则进人环形槽中，因为定位销之间的分布角度为 45 °，故只能实现 45 ° 等分的分度运动。

定位销式分度工作台作分度运动时，其工作过程分为三个步骤：(1)松开锁紧机构 并拔出定位销

当数控装置发出指令时，下底座 20 上的六个均布锁紧油缸 9(图中只示出 一个)卸荷。活塞拉杆 22 在弹簧 21 的作用下上升 15mm，使工作台 2 处于松开状态。同时，间隙消除油缸 6 也卸荷，中央油缸 16 从管道 15 进压力油，使活塞 17 上升，并通过螺栓 18、支座 5 把止推轴承 13 向上抬起，顶在上底座 12 上，再通过螺钉 4、锥套 3 使工作台 2 抬起 15mm，圆柱销从定位衬套 7 中拔出。(2)工作台回转分度

当工作台抬起之后发出信号使油马达驱动减速齿轮(图中未示出)，带动与工作台 2 底部联接的大齿轮 10 回转，进行分度运动。在大齿轮 10 上以 45 ° 的间隔均布 八个挡块 1，分度时，工作台先快速回转。当定位 销即将 进入规定位置时，挡块碰撞 第一个限位开关，发出信号使工作台降速，当挡块 碰撞第二个限位开关时，工作台 2 停止回转，此时，相应的定位销 8 正好对准定位衬套 7。

(3)工作台下降并锁紧

分度完毕后，发出信号使中央油缸 16 卸荷，工作台 2 靠自重下降，定位销 8 插入定位衬套 7 中，在锁紧工作台之前，消除间隙的油缸 6 通压力油，活塞顶向工作台 2，消除径向间隙。然后使锁紧油缸 9 的上 腔通压力油，活塞拉杆 22 下降，通过拉杆将工作台锁紧。

工作台的回转轴支承在加长型双列圆柱滚子轴承 19 和滚针轴承 14 中，轴承 19 的内孔带有 1 ： 12 的锥度，用来调整径向间隙。另外，它的内环可以带着滚柱在加长的外环内作 15mm 的轴向移动。当工作台抬起时，支座 5 的一部分 推力由止推 轴承 13 承受，这将有效地减小分度工作台的回转摩擦阻力矩，使工作台 2 转动灵活。2 ．鼠齿盘式分度工作台 鼠齿盘式分度工作台采用 鼠齿盘作为 定位元件。这种工作台有以下特点：(1)定位精度高，分度精度可达 ±2''，最高可达 ±0 ． 4''。(2)由于采用多齿重复定位，因而重复定位精度稳定。

(3)因为多齿啮合，一般齿面啮合长度不少于 60 ％，齿数啮合率不少于 90 ％，所以定位刚度好，能承受很大外载。

(4)最小分度为 360 ° ／ Z(Z 为 鼠齿盘的 齿数)，因而分度数目多，适用于多工位分度。

(5)磨损小，且 因为齿盘啮合、脱开相当于两 齿盘对研 过程，所以，随着使用时间的延续，其定位精度不断提高，使用寿命长。(6)鼠齿盘的 制造比较困难。

图5-32 为鼠齿盘及其齿形结构

图5 — 33 为鼠齿盘式分度工作台的结构，主要由一对分度 鼠齿盘 13、14，升夹油缸 12，活塞 8，液压马达，蜗轮副 3、4，减速齿轮副 5、6 等组成。其工作过程如下：

(1)工作台抬起，齿盘脱离啮合

当需要分度时，控制系统发出分度指令，压力油进入分度工作台 9 中央 的升夹油缸 12 的下腔，活塞 8 向上移动，通过止推轴承 10 和 11 带动工作台 9 向上抬起，使上、下齿盘 13、14 脱离啮合，完成分度的准备工作。(2)回转分度

当工作台 9 抬起后，通过推动杆和微动开关发出信号，启动液压马达旋转，通过蜗轮 4 和齿轮副 5、6 带动工作台 9 进行分度回转运动。工作台分度回转角度由指令给出，共有八个等分，即为 45 ° 的整倍数。当工作台的回转角度接近所要分度的角度时，减速挡块使微动开关动作，发出减速信号使液压马达低速回转，为齿盘准确定位创造条件；当达到要求的角度时，准停挡块压合微动开关发出信号，使液压马达停止转动，工作台便完成回转分度工作。(3)工作台下降，完成定位夹紧 液压马达停止转动的同时，压力油 进入升夹油缸 12 的上腔，推动活塞 8 带动工作台下降，数控机床的结构与传动种圆弧或与直线坐标轴联动加工曲面，又能作为分度 头完成 工件的转位换面。

由于数控回转工作台的功能要求连续回转 进给并与其 他坐标轴联动，因此采用伺服驱动系统来实现回转、分度和定位，其定位精度由控制系统决定。根据控制方式，有开环数控回转工作台和闭环数控回转工作台。

二、开环数控回转工作台

开环数控回转工作台 采用电液脉冲 马达或功率步进电机驱动，图 5-34 是开环数控回转工作台的结构。

图5-34 开环数控回转工作台结构 1 —偏心环； 2、6 —齿轮； 3 —步进电机； 4 —蜗杆； 5 —橡胶套； 7 —调整环 ；、10 —微动开头； 9、11 —挡块 ； 12 —双列短圆柱滚子轴承； 13 —滚珠轴承； —油缸； 15 —蜗轮； 16 —柱塞； 17 —钢球； 18、19 —夹紧瓦； 20 —弹簧； —底座； 22 —圆锥滚子轴承； 23 —调整套； 24 —支座 工作台由功率步进电机 3 驱动，经齿轮副 2、6，蜗轮副 4、15，带动其作回转进给或分度运动。由于是按控制系统所指定的脉冲数来决定转位角度，因此，对开环数控回转工作台的传动精度要求高，传动间隙应尺量小。为此，在传动结构上采用了消除间隙的措施。步进电机 3 由 偏心环 1 与底座连接，通过调整 偏心环 消除齿轮 2 和齿轮 6 的啮合间隙。蜗杆 4 为双导程(变齿厚)蜗杆，可以用轴向移动蜗杆的方法来消除蜗杆 4 和蜗轮 15 的啮合间隙。调整时，只要将调整环 7 的厚度改变，便可使蜗杆 4 沿轴向移动。

为了消除累积误差，数控回转工作台设有零点。当它 作返零控制 时，先 由挡块 11 压合微动开关 10，发出从快速回转变为慢速回转信号，工作台慢速回转，再 由挡块 9 压合微动开关 8 进行第二欠减速，然后由无触点行程开关发出从慢速回转变为点动步进信号，最后由步进电机停在某一固定通电相位上，从而使工作台准确地停在零点位置上。

当数控回转工作台用于分度时，分度回转结束后，要把工作台夹紧。在蜗轮 15 下部的内、外两面装有夹紧瓦 18 和 19，底座 21 上固定的支座 24 内均布有 6 个油缸 14。油缸 14 上 腔进压力油，柱塞 16 下移，并通过钢球 17 推动夹紧瓦 18 和 19，将蜗轮夹紧，从而将工作台夹紧。不需要夹紧时，控制系统发出指令，使油缸 14 上腔油液流 回油箱，在弹簧 20 的作用下把钢球 17 抬起，于是夹紧瓦 18 和 19 松开蜗轮 15，这时启动步进电机，驱动工作台回转进给或分度。

该数控回转工作台的圆形导轨采用大型滚珠轴承 13，使回转运动灵活，双列短圆柱滚子轴承 12 及圆锥滚子轴承 22 保证回转精度和定心精度。调整轴承 12 的预紧力，可以消除回转轴的径向间隙，调整轴承 22 的调整套 23 的厚度，可以使大型滚珠轴承有适当的预紧力，保证导轨有一定的接触刚度。

三、闭环数控回转工作台

闭环数控回转工作台的结构与开环数控回转工作台基本相同，区别在于闭环数控回转工作台采用直流或交流伺服电机驱动，有转动角度测量元件(圆光栅、圆感应同步器、脉冲编码器等)。测量的结果反馈与指令值进行比较，按闭环控制原理进行工作，使工作台定位精度更高。

图 5-35 为闭环数控回转工作台结构，该工作台采用直流伺服电机驱动，经两对齿轮副和一对 蜗轮副 传动工作台。采用双片齿轮 22 消除齿轮啮合间隙，蜗杆为双导程蜗杆，伺服电机带有每转 1000 个脉冲信号的编码器作为角度测量反馈元件。分度精度 25''，重复精度 4''。

工作台导轨为环形平面导轨，工作台与导轨面间粘贴有聚四氟乙烯导轨板 5，具有较好的摩擦特性。

夹紧工作台时，按控制信号要求，压缩空气从气通管接头 20 通过气液转换装置 11 内的电磁换向阀进入气缸右腔，使气缸里的活塞杆 13 向左移动，油腔 14 内的压力 油逐渐 增压。这时，油缸活塞 1 压缩弹簧 3 并带动拉杆 4 向下移动，将工作台压紧在底座上，同时又移动触头 10，压合刹紧信号 开关 8，发出夹紧信号。松开工作台时，压缩空气进入气缸左腔，使活塞杆 13 向右移动，油腔 14 内的压力油减压，直至工作台松开，同时触头 10 压合松开信号开关 12，发出信号，伺服电机 17 可开始驱动工作台回转进给或分度。

图5-35 闭环数控回转工作台结构 —油缸活塞； 2 —储油腔； 3 —弹簧； 4 —拉杆； 5 —氟化乙烯导轨板； 6 —工作台； 7 —主轴； —刹紧 信号开关； 9 —手摇脉冲发生器； 10 —刹紧、松开触头； 11 —气液 转换装置； —松开信号开关； 13 —气缸活塞杆； 14 —油腔； 15 —气缸法兰盘； 16 — 储油管 油腔； 17 —伺服电机； 18 —伺服电机法兰盘； 19 —齿轮； 20 —气通 管接头； 21 —紧固螺钉； 22 —双片齿轮； 23 —双导程蜗杆； 24 —定位键； 25 —螺纹套； 26 —调整螺母

四、双导程蜗杆传动

双导程蜗杆传动具有改变啮合侧隙的特点，能够始终保持正确的啮合关系；并且结构紧凑，调整方便，因而在要求连续精确分度的结构中被采用，以便调整啮合侧隙到最小程度。

双导程蜗杆副啮合原理与一般的蜗杆副啮合原理相同，蜗杆的轴向截面仍相当于基本齿条，蜗轮则相当于同它啮合的齿轮。双导程蜗杆齿的左、右两侧面具有不同的齿距(导程)或者说齿的左、右两侧面具有不同的模数 m(m=t ／ π)，但同一侧齿距则是相等的，因此，该蜗杆的齿厚从一端到另一端均匀地逐渐增厚或减薄，故又称变齿厚蜗杆，可用轴向移动蜗杆的方法来消除或调整啮合间隙。因为同一侧面齿距相同，没有破坏啮合条件，所以当轴向移动蜗杆后，也能保证良好的啮合。

双导程蜗杆的齿形如图 5-36 所示，图中，、分别为蜗杆左、右侧面轴向齿距； 为公称轴向齿矩；、分别为蜗杆左、右侧面齿形角； S 为齿厚； C 为齿槽宽。下面介绍双导程蜗杆传动的特殊参数的选择。

图5-36 双导程蜗杆齿形 1 ．公称模数

双导程蜗杆传动的公称模数 m 可看成普通蜗杆副的轴向模数，用强度计算方法求得，并选取标准值，它一般等于左、右齿面模数的平均值。当公称模数确定后，公称齿距也随之而确定。从图 5-36 可知

(5-9)．齿厚增量系数

齿厚增量系数(5-10)值与 m 值一样，是确定其他参数的原始数据，因而在设计中首先要确定 值时应考虑以下问题：

(1)为了补偿一定的侧隙，蜗杆轴向移动长度与 值大，可使蜗杆轴向尺寸紧凑；但 值过小，则会增大传动机构的轴向尺寸。(2)向蜗杆的齿根方向偏移，而小模数齿面节点

向蜗杆的齿顶方向偏移，节点偏移量 与(5-11)式中，为蜗轮齿数。

图5-37 啮合关系图 为了保证啮合质量，高，即

点不应超出蜗轮的齿顶高，点不应超出蜗杆的齿顶(5-12)

式中，为齿顶高系数。

因此，根据式(5-11)和式(5-12)得

(5-13)．齿厚调整量

齿厚调整量 ΔS 是为了补偿制造误差和蜗轮的最大允许磨损量所形成的侧隙而选取的。一般推荐 ΔS=0.3~ 0.5mm。对于数控回转工作台，ΔS 值应偏小。当传递动力时，ΔS 也可选为 π mk。4 ．模数差与节距差 模数差 Δm 值为左、右齿面模数 知 m 和 值时，有

与公称模数 m 之差的绝对值。当已(5-14)

因而

(5-15)

(5-16)同样，节距差 Δt 值、左面和右面齿距分别为

(5-17)

设计双导程蜗杆时，还要对齿槽变窄、齿顶变尖、蜗轮根切进行验算。双导程蜗杆的优点是：啮合间隙可调整得很小，根据实际经验，侧隙调整可以小至 0.01~ 0.015mm，而普通蜗轮副一般只能达 0.03 ～ 0.08mm，因此，双导程蜗杆副能在较小的侧隙下工作，这对提高数控回转工作台的分度精度非常有利。由于普通蜗杆是用蜗杆沿蜗轮径向移动来调整啮合侧隙，因而改变了传动副的中心距(中心距的改变会引起齿面接触情况变差，甚至加剧磨损，不利于保持蜗轮副的精度)；而双导程蜗杆是用蜗杆轴向移动来调整啮合侧隙，不会改变传动副的中心距，可避免上述缺点。双导程蜗杆是用修磨调整环来控制调整量，调整准确，方便可靠；而普通蜗轮副的径向调整量较难掌握，调整时也容易产生蜗杆轴线歪斜。

双导程蜗杆的缺点是：蜗杆加工比较麻烦，在车削和磨削蜗杆左、右齿面时，螺纹传动链要选配不同的两套挂轮，而这两种蜗距往往是烦琐的小数，对于精确配算挂轮很费时；同样，在制造加工蜗轮的滚刀时，应根据双导程蜗杆的参数设计制造，通用性差。

第三篇：回转技术员

检修分公司电气队回转技术员工作标准 范围

本标准规定了检修分公司电气队回转技术员的工作内容与要求、责任与权限、检查与考核等内容。 本标准适用于检修分公司电气队回转技术员所涉及的班组管理及生产管理工作 规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

《电力工业技术管理法规》 《检修公司岗位规范》 《电气检修工艺规程》 《电业安全工作规程》 岗位职责

3.1 岗位关系

3.1.1 本岗位主要对回转班长负责。3.2 责任

3.2.1 负责班组的技术管理工作，是检修质量的第一责任者。3.2.2 在全队统一部署下，组织完成班组的技术培训工作。3.2.3 负责本班检修、安装设备的验收、质检点验证工作。3.2.4 负责本班零星加工图纸的测绘或审核、批准工作。3.3 权限

3.3.1 有权对本班组生产及设备送检等工作进行组织和指挥。3.3.2 有权对本班人员提出奖惩建议和奖金分配。

3.3.3 有权责令不符合《作业指导书》规定的工作按有关程序进行，并汇报领导。3.3.4 有权参加与本班设备有关的事故分析和专业技术会议。3.3.5 有权在班长不在时，代行其职责。岗位技能

4.1 基本条件

4.1.1 爱岗敬业，遵守法纪，尊师爱师，团结互助。

4.1.2 具有中专及以上文化程度或取得本专业高级工职业技能鉴定资格证书和岗位培训合格证书。4.1.3 身体健康，无妨碍本岗位工作的病症。4.1.4 从事本专业工作九年以上。4.2 专业知识

4.2.1 掌握全面的电工知识。

4.2.2 掌握发电机、高压电机设备结构图、装配图的识绘图知识。4.2.3 了解发电机继电保护装置及相应保护的用途。

4.2.4 掌握发电机、高压电机运行、维护的知识，以及分析判断故障的方法。4.2.5 了解发电机预防性试验和电气特性试验的方法。4.2.6 掌握集电环和换向器的拆、装方法。

4.2.7 掌握发电机、高压电机主要部件所用材料的规格、性能和技术要求。4.2.8 掌握《发电机检修工艺》、《质量标准》及验收项目。

4.2.9 掌握《电力工业技术管理法规》、《电业安全工作规程》、《电业生产事故调查规程》及《电机检修规程》和《消防规程》与本专业有关条文的规定。

4.2.10

熟悉本专业新技术、新材料、新设备和新工艺的应用知识。4.2.1

1了解本专业有关的先进检修方法及其特点。4.2.1

2掌握ISO 9001标准知识。

4.2.1

3掌握班组管理和生产技术管理基本知识。4.3 实际技能

4.3.1 熟练绘制各类电机绕组展开图。

4.3.2 能编制发电机、高压电机的大修、小修计划、工艺流程、施工方案、质量标准及安全组织措施。

4.3.3 能编制安全检修措施方法，制定施工进度、网络图。

4.3.4 能负责发电机的恢复性大修、发电机定子、转子绕组更换工作以及定子铁芯修复的技术指导工作。

4.3.5 能根据运行或试验中发现的异常现象，分析判断故障原因，并提出处理方案。4.3.6 能处理发电机、高压电机的振动以及轴瓦漏油缺陷。4.3.7 能进行发电机、高压电机绕组绝缘的干燥。

4.3.8 能解决电机较复杂的技术难题，并协助电气试验工进行电机特性试验和预防性试验。4.3.9 能推广应用本专责新技术、新工艺、新设备和新材料。

4.3.10 能运用全面质量管理及ISO 9001标准知识，搞好质量管理工作。4.3.11 能指导对中、初级工的技能培训和传授技艺。4.3.12 具有一定的组织、协调能力。工作目标

5.1 协助班长完成队部下达的各项生产任务。

5.2 在全队的统一部署下，完成本班组的技术管理及技术培训工作。工作内容

6.1 周期性工作

6.1.1 定期组织班组人员进行技术培训和技术讲课，不断提高本班人员技术水平。6.1.2 每季度组织本班QC小组成员开展QC活动，解决本班生产技术难题。

6.1.3 定期组织本班组的仪器、仪表、各种量具的送检工作，并保存好各种检定、校准记录，保证测量工器具时效性。

6.1.4 每周督促检查本班组人员按时参加“二五”检查并做好记录。6.1.5 每月整理检修台账和设备定级台账，确保台账准确、及时、完整。6.1.6 定期协助班长组织召开班组安全会、班组核心会、民主生活会。6.2 非周期性工作

6.2.1 树立“安全第一”、“质量第一”的思想，认真执行《电业安全工作规程》和《作业指导书》。6.2.2 及时解决技术问题，督促本班检修人员做好质量记录，设备重要部分和系统改造竣工后及时整理归档。

6.2.3 合理使用、维护、保存检验、测量和试验设备。

6.2.4 努力钻研技术，不断提高自身素质，及时掌握先进检修工艺和先进检修工具，并正确指导工人进行操作。

6.2.5 经常深入现场巡回检查本班设备，了解运行情况，对本班设备频发性缺陷进行分析，并提出改进措施。

6.2.6 掌握职业健康安全和环境管理目标并在工作过程中指导员工按照标准实施。6.2.7 协助班长做好本班其它各项工作。检查与考核

7.1 按本标准进行检查与考核。

7.2 按检修分公司《经济责任制具体方案》进行检查与考核。7.3 接受班长和有关部门的检查与考核。

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第四篇：课程设计—回转工作台设计

1概述

1.1数控加工中心的概述

加工中心自问世至今已有30多年，世界各国出现了各种类型的加工中心，虽然外形结构各界，但从总体来看主要由以下几大部分组成。

1、基础部件。它是加工中心的基础结构，由床身、立柱和工作台等组成，它们主要承受加工中心的静载荷以及在加工时产生的切削负载，因此必须要有足够的刚度。这些大件可以是铸铁件也可以是焊接而成的钢结构件，它们是加工中心中体积和重量最大的部件。

2、主轴部件。由主轴箱、主轴电动机、主轴和主轴轴承等零件组成。主轴的启、停和变速等动作均由数控系统控制，并且通过装在主轴上的刀具参与切削运动，是切削加工的功率输出部件。

3、数控系统。加工小心的数控部分是由CNC装置，可编程控制器、伺服驱动装置以及操作面板等组成。它是执行顺序控制动作和完成加工过程的控制中心。

4、自动换刀系统。由刀库、机械手等部件组成。当需要换刀时，数控系统发出指令，由机械手(或通过其他方式)将刀具从刀库内取出装入主轴孔中。

5、辅助装置。包括涡滑、冷却、排屑、防护、液压、气动和检测系统等部分。这些装置虽然不直接参与切削运动，但对加工中心的加工效率、加工精度和可靠性起着保障作用，因此也是加工中心中不对缺少的部分。

带有可转动的台面、用以装夹工件并实现回转和分度定位的机床附件，简称转台或第四轴。

1.2数控回转工作台的发展

数控车床今后将向中高挡发展，中档采用普及型数控刀架配套，高级采用动力型刀架，兼有液压刀架、伺服刀架、立式刀架等品种，预计近年来对数控刀架需求量将大大增长。然数控回转工作台更有发展前途,它是一种可以实现圆周进给和分度运动的工作台，它常被应用于卧式的镗床和加工中心上，可前进加工效率，完成更多的工艺，它重要由原动力、齿轮传动、蜗杆传动、工作台等部分组成，并可进行间隙打消和蜗轮加紧，是一种很实用的加工工具。

目前数控回转工作台已广泛应用于数控机床和加工中心上，它的总的发展趋势是：

1．在规格上将向两头延伸，即开发小型和大型转台；

2．在性能上将研制以钢为材料的蜗轮，大幅度提高工作台转速和转台的承载能力；

3．在形式上继续研制两轴联动和多轴并联回转的数控转台。

数控转台的市场分析：随着我国制造业的发展，加工中心将会越来越多地被要求配备第四轴或第五轴，以扩大加工范围。估计近几年要求配备数控转台的加工中心将会达到每年600台左右。

预计未来5年，虽然某些行业由于产能过剩、受到宏观调控的影响而继续保持着较低的行业景气度外，部分装备制造业将有望保持较高的增长率，特别是那些国家产业政策鼓励振兴和发展的装备子行业。作为装备制造业的母机，普通工机床将获得年均15％－20％左右的稳定增长。

随着数控功能部件的发展，精密回转工作台对功能部件的依赖性越来越大。从某种程度上讲，功能部件的发展水平代表了主机的发展水平，其可靠性、先进性尤为突出。

精密回转工作台球面蜗轮副具有瞬时多齿接触、磨损小、精度保持持久等优点。而且采用球面蜗轮副后，转台承载能力提高3倍以上。该设备采用气压制动，制动迅速、可靠、耐重切削。其密封采用国外先进公司的产品，防渗漏性能优异。采用高精密轴承，精度保持性能好。数控机床功能部件的产品水平与10年前相比，有了很大的提高。经过近20年的发展，数控分度头、数控刀架产品的品种不断完善，主要性能和可靠性有较大提高。数控刀架、数控转台、数控分度头已能满足中低档数控机床的配套需求。同时也要认识大，为高档数控机床配套的数控附件产品，与国外产品比还有一定差距。

数控回转工作台行业的发展，依赖于行业技术水平和创新能力的提高，依赖于机床的数控化和产品快速的升级换代，依赖于制造业从刚性自动化向柔性自动化方向转变这一社会需求，由于我国机床附件厂资金紧张，造成技术创新和技术改造的力度不大，使附件水平的发展严重滞后，成为制约民族机床工业发展的瓶颈。国产回转工作台配套件在产品质量、性能、结构创新、品牌信誉、外观造型、精度稳定性等方面与发达国家相比都存在一定的差距，但在产品的价格、交货期和售后服务上占有较大的优势。

1.3数控回转工作台的功能

数控回转工作台是数控铣床、数控镗床、加工中心等数控机床不可缺少的重要附件。它的作用是按照控制装置的信号或指令作回转分度或连续回转进给运动，以使数控机床能完成指定的加工工序。

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。数控回转工作台表面光滑平整，美观不易变型，耐高温、耐热、耐酸、耐碱，耐磨损、耐油、使用寿命长，也适合一般工厂作业与精密模具维修，仪器置放与检测等用途耐高温、耐磨损、耐油、使用寿命长，为多功能桌板，适合一般工厂、食品业、研究

室、电子厂无尘室使用。回转工作台耐冲击、吸震、美观，适合一般工厂钳工作业、机具维修、生产线包装与保养厂作业及其它用途使用。而且回转工作台的导轨面由大型滚动轴承支承，并由圆锥滚柱轴承及双列向心圆柱滚于轴承保持准确的回转中心。

数控回转工作台主要用途：是落地铣镗床，端面铣床等工作母机不可缺少的主要辅机。可用作支承工件并使其作直线或回转等调整和进给运动，以扩大工作母机的使用性能，缩短辅助时间，广泛适用于能源，冶金，矿山，机械，发电设备，国防等行业的机械加工。

1.4 数控回转转台的分类

转台是镗床、钻床、铣床和插床等重要附件，用于加工有分度要求的孔、槽和斜面，加工时转动工作台，则可加工圆弧面和圆弧槽等。转台按功能的不同可分为通用转台和精密转台两类。

1.通用转台按结构不同又分为水平转台、立卧转台和万能转台。

2精密转台用于在精密机床上加工或角度计量。常见的有光学转台、数显转台和超精密端面齿盘转台。

1.5数控回转工作台的工作原理

为了扩大工艺范围，提高生产率，数控机床回转工作台除具有沿X、r、z三个坐标轴的直线进给运动功能外，摇臂钻床往往还具有绕X、r、Z坐标轴的圆周进给运动。数控机床用于实现回转运动的部件主要就是回转工作台。数控机床回转工作台按安装方式又可分为立式、卧式、万能倾斜式；按照其伺服控制方式又可分为开环和闭环两种。

数控机床回转工作台的分度定位和分度工作台不同，数控机床它是按控制系统所指定的脉冲数来决定转位角度，并没有其他的定位元件。因此，对开环数控转台的传动精度要求高比较、传动间隙还尽量要小。

数控机床回转工作台还设有零点，当它作回零控制时，先快速回转运动至挡块压合微动开关时，发出“快速回转”变为“慢速回转”的信号，再由挡块压合微动开关发出从“慢速回转”变为“点动步进”信号，最后由功率步进电动机停在某一固定的通电相位上(称为锁相)，数控机床从而使转台准确地停在零点位置上。数控转台的圆形导轨采用都是大型推力滚珠轴承，使回转灵活。径向导轨由滚子轴承及圆锥滚子轴承保证回转精度和定心精度。摇臂钻床用来调整轴承的预紧力，可以消除回转轴的径向间隙。摇臂钻床是来调整轴承的调整套的厚度，可以使圆导轨上有适当的预紧力，保证导轨有一定的接触刚度。这种数控机床回转

工作台可做成标准附件，回转轴可水平安装也可垂直安装，数控机床以适应不同工件的加工要求。

1.6数控回转工作台的组成

数控回转工作台具有两个正交测试轴的倾角仪作为测试工具，将倾角仪设置于待调平的转台台面中心处，使倾角仪的两个正交测试轴平行于转台台面，通过调整转台底座下的调平机构使倾角仪两测试轴输出的倾斜角度值转台即为调平状态。

等分回转工作台与摆头是多坐标数控机床的关键部件，传统的采用高精度蜗杆蜗轮等传动的转台与摆头不仅制造难度大、成本高，而且难以达到高速加工所需的速度和精度。因此必须另辟蹊径开发数控转台和摆头的新型电磁驱动系统，以实现数控机床旋转运动坐标的零传动驱动。

数控回转工作台包括转台底脚、圆形的转台台面、四个安装在转台底脚的上表面、以均角布置的滚动轴承件和一安装在转台底脚上表面中心的内装调心轴承的中心支座，每一滚动轴承件包括一第一滚动轴承和通过第一轮轴支撑第一滚动轴承的支座，回转工作台台面的下表面中心设置有一垂直向下的第二轮轴，回转工作台台面安装在转台底脚之上，第二轮轴与中心支座中的调心轴承的内圈固定，而所述第一滚动轴承的转动表面各与转台台面的下表面滚动接触。方案认证

我们的设计过程中，本着以下几条设计准则（1）创造性的利用所需要的物理性能（2）分析原理和性能

（3）判别功能载荷及其意义（4）预测意外载荷

（5）创造有利的载荷条件

（6）提高合理的应力分布和刚度（7）重量要适宜

（8）应用基本公式求相称尺寸和最佳尺寸（9）根据性能组合选择材料

（10）零件与零件之间配合的选择

（11）功能设计应适应制造工艺和降低成本的要求

2.1方案一

为了保证加工精度，分度工作台的定位精度(定心和分度)要求很高。实现工作台转位的机构很难达到分度精度的要求，所以要有专门定位元件来保证。在方案一中采用定位销式分度工作台。

定位销式分度工作台采用定位销和定位孔作为定位元件，定位精度取决于定位销和定位孔的精度(位置精度、配合间隙等)，最高可达 ±5′′。因此，定位销和定位孔衬套的制造和装配精度要求都很高，硬度的要求也很高，而且耐磨性要好。图1是自动换刀数控卧式镗铣床的定位销式分度工作台。该分度工作台置于长方形工作台中间，在不单独使用分度工作台时，两者可以作为一个整体使用。

图 1 定位销式分度工作台结构 —挡块； 2 —工作台； 3 —锥套；

—螺钉； 5 —支座； 6 —油缸； 7 —定位衬套； 8 —定位销；

—锁紧油缸； 10 —大齿轮； 11 —长方形工作台； 12 —上底座； 13 —止推轴承； 14 —滚针轴承； 15 —进油管道； 16 —中央油缸； 17 —活塞； 18 —螺栓； 19 —双列圆柱滚子轴承； 20 —下底座； 21 —弹簧； 22 —活塞拉杆

工作台2的底部均匀分布着八个(削边圆柱)定位销 8，在工作台下底座 12 上有一个定位衬套 7 以及环形槽。定位时只有一个定位销插入定位衬套的孔中，其余七个则进人环形槽中，因为定位销之间的分布角度为 45 °，故只能实现 45 ° 等分的分度运动。

定位销式分度工作台作分度运动时，其工作过程分为三个步骤：(1)松开锁紧机构并拔出定位销

当数控装置发出指令时，下底座 20 上的六个均布锁紧油缸 9(图中只示出 一个)卸荷。活塞拉杆 22 在弹簧 21 的作用下上升 15mm，使工作台 2 处于松开状态。同时，间隙消除油缸 6 也卸荷，中央油缸 16 从管道 15 进压力油，使活塞 17 上升，并通过螺栓 18、支座 5 把止推轴承 13 向上抬起，顶在上底座 12 上，再通过螺钉 4、锥套 3 使工作台 2 抬起 15mm，圆柱销从定位

衬套 7 中拔出。(2)工作台回转分度

当工作台抬起之后发出信号使油马达驱动减速齿轮(图中未示出)，带动与工作台 2 底部联接的大齿轮 10 回转，进行分度运动。在大齿轮 10 上以 45 ° 的间隔均布 八个挡块 1，分度时，工作台先快速回转。当定位 销即将 进入规定位置时，挡块碰撞 第一个限位开关，发出信号使工作台降速，当挡块 碰撞第二个限位开关时，工作台 2 停止回转，此时，相应的定位销 8 正好对准定位衬套 7。

(3)工作台下降并锁紧

分度完毕后，发出信号使中央油缸16 卸荷，工作台 2 靠自重下降，定位销 8 插入定位衬套 7 中，在锁紧工作台之前，消除间隙的油缸 6 通压力油，活塞顶向工作台 2，消除径向间隙。然后使锁紧油缸 9 的上腔通压力油，活塞拉杆 22 下降，通过拉杆将工作台锁紧。

工作台的回转轴支承在加长型双列圆柱滚子轴承 19 和滚针轴承 14 中，轴承 19 的内孔带有 1 ： 12 的锥度，用来调整径向间隙。另外，它的内环可以带着滚柱在加长的外环内作 15mm 的轴向移动。当工作台抬起时，支座 5 的一部分 推力由止推 轴承 13 承受，这将有效地减小分度工作台的回转摩擦阻力矩，使工作台 2 转动灵活。

2.2方案二

针对于卧式加工中心的回转工作台，也符合本课题的设计要求，下面对本方案进行简要的介绍：

由于不需要使用回转工作台有圆周进给运动，故对卧式加工中心的回转工作台采用分度回转工作台的设计方案。分度工作台的作用完成分度运动。由于设计要求中分度回转工作台的定位精度和重复定位精度较高，为满足分度精度的要求，我对设计的卧式加工中心的回转工作台采用齿盘定位方式。齿盘分度工作台的分度精度主要由齿盘尺寸精度及坐标精度决定，最高可达正负5”。

鼠齿盘式分度工作台采用 鼠齿盘作为 定位元件。这种工作台有以下特点：(1)定位精度高，分度精度可达 ±2

(2)由于采用多齿重复定位，因而重复定位精度稳定。

(3)因为多齿啮合，一般齿面啮合长度不少于 60 ％，齿数啮合率不少于 90 ％，所以定位刚度好，能承受很大外载。

(4)最小分度为 360 ° ／ Z(Z 为 鼠齿盘的 齿数)，因而分度数目多，适用于多工位分度。

(5)磨损小，且 因为齿盘啮合、脱开相当于两 齿盘对研 过程，所以，随

着使用时间的延续，其定位精度不断提高，使用寿命长。(6)鼠齿盘的 制造比较困难。

图 2为鼠 齿盘及其 齿形结构

图 3为鼠齿盘式分度工作台的结构

主要由一对分度鼠齿盘 13、14，升夹油缸 12，活塞 8，液压马达，蜗轮副 3 ﹑4，减速齿轮副 5、6 等组成。其工作过程如下：(1)工作台抬起，齿盘脱离啮合

当需要分度时，控制系统发出分度指令，压力油进入分度工作台 9 中央 的升夹油缸 12 的下腔，活塞 8 向上移动，通过止推轴承 10 和 11 带动工作台 9 向上抬起，使上、下齿盘 13、14 脱离啮合，完成分度的准备工作。(2)回转分度

当工作台 9 抬起后，通过推动杆和微动开关发出信号，启动液压马达旋转，通过蜗轮 4 和齿轮副 5、6 带动工作台 9 进行分度回转运动。工作台分度回

转角度由指令给出，共有八个等分，即为 45 ° 的整倍数。当工作台的回转角度接近所要分度的角度时，减速挡块使微动开关动作，发出减速信号使液压马达低速回转，为齿盘准确定位创造条件；当达到要求的角度时，准停挡块压合微动开关发出信号，使液压马达停止转动，工作台便完成回转分度工作。(3)工作台下降，完成定位夹紧

液压马达停止转动的同时，压力油 进入升夹油缸 12 的上腔，推动活塞 8 带动工作台下降，数控机床的结构与传动种圆弧或与直线坐标轴联动加工曲面，又能作为分度 头完成 工件的转位换面。

由于数控回转工作台的功能要求连续回转 进给并与其 他坐标轴联动，因此采用伺服驱动系统来实现回转、分度和定位，其定位精度由控制系统决定。

对于工作台的夹紧机构采用液压系统进行压力夹紧。

2.3方案三

在方案三中同样选择使用鼠齿盘式.工作台。

但是与方案二中不同的是夹紧方面可选择使用斜面浮动夹紧机构。斜面浮动夹紧机构如下图所示，当回转工作台需要夹紧、固定时，压力油经滤油器、油泵、电磁换向阀后，再经C口进入油腔，推动活塞运动，从而带动活塞轴2上的斜面滑块5向上运动，由于斜面的作用，使弹性夹紧体4受到比活塞上所受力大许多的垂直方向的力而向外张开，使夹紧导轨板6与夹紧槽面(回转体上开的环形槽)接触、受压产生止压力。并最终靠夹紧导轨板6与夹紧槽面间所产生的摩擦力F使回转工作台可靠地夹紧。为使夹紧体体积小些，受力状况好些，一般此夹紧体均对称地分布于转台上，并尽可能使其力臂大些。我们所采用的为四个对称布置的夹紧体，使中心轴只受扭转力矩，而径向力为零(图2)，以利转台保持高精度。需松开时，只需往D口通入一定的压力油，使活塞向下移动，带动斜面滑块克服夹紧阻力运动，同时由于夹紧弹性体4自身弹性而收缩，使夹紧导轨板与夹紧环形槽面脱开。本例中，夹紧导轨板与回转体环形槽面间始终保持0.1mm左右间隙(两侧面)，以利夹紧动作的可靠性和快速性。

图2 斜面浮动夹紧机构

1.法兰盘 2.活塞轴 3.活塞 4.弹性夹紧体 5.斜面滑块 6.夹紧导轨板 7.定位块

一般地，我们取滑块与斜面间摩擦系数较小，f=0.10，这时摩擦角Ø=tg-1f=5.246°。为了使活塞用较小的驱动力P，产生较大的夹紧力Q，只需＞Ø即可，但考虑到其他一些因素的影响，这里取=7°30′，很显然+Ø＜(/2)成立，从而满足滑块不自锁条件。

设夹紧体所需的夹紧力Q为85kN，由于P=Qtg(+Q)知只需使活塞产生的驱动力P约为20kN即可实现夹紧。显然，P力与Q力相比要小许多，与传统的不带斜面滑块的油缸(夹紧)相比，在相同的油压，需产生相同的夹紧力时，油缸体积要小许多，同时，成本低，无需碟簧复位，节省空间，使整个机构更小巧。通过以上分析可知该斜面浮动夹紧机构与传统油缸相比有许多优点，具有一定的推广性和实用性，对于从事机械设计的工程技术人员在做此类设计工作时，提供了一个较为新颖的可借鉴的夹紧机构。本设计方案选择

对前面三套方案进行分析比较，在基于本课题的设计要求的基础上，以及对于实际情况的考虑，本人决定采用第二套方案！

因为其他两套相较于方案二，会有些不合适的地方。在方案一中因其采用定位销式的定位方式定位精度较低以及旋转角度的限制，很少用于现代数控中心以及加工中心；而在方案三中，采用斜面浮动夹紧机构，其缺点在于动作缓慢影响数控加工中心的效率，而方案二中采用液压系统进行压力夹紧方式更加具有实用性，相较于其他两种夹紧方案更加实际﹑可操作。设计思路

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、间隙消除装置及液压系统压力夹紧装置组成。

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。

数控回转工作台的设计和计算

整个数控回转工作台按照功用不同可以分为两个组成部分, 即圆周回转部分和摆动部分, 在圆周回转部分和摆动部分中, 又可以按照传动结构分为两个部分, 即齿轮传动部分和蜗轮蜗杆传动部分。以下将简单说明一下计算和设计过程。

圆周回转部分设计、数控回转工作台圆周回转部分的计算主要分为两个部分，即齿轮传动部分和涡轮涡杆传动部分的设计、计算。

这是很常规的计算。主要包括以下内容: 材料选择、精度及参数选择、螺旋角选择、齿宽系数确定、计算齿轮各个直径、中心距、齿轮宽度、齿面接触强度设计、校核弯曲疲劳强度等等。

涡轮涡杆传动设计计算主要包括以下内容: 涡轮涡杆材料、硬度、头数、齿数、螺旋三升角、涡轮齿宽、弯曲疲劳强度校核、效率计算、热平衡计算等等。

摆动部分设计、计算与圆周回转部分的设计过程完全相同, 不再赘述。数控回转工作台关键部件介绍机床产品的很多单元技术都孕育在关键功能

部件之中。在数控回转工作台中, 其主要部件———涡轮涡杆调隙结构、闭环检测结构、回转部位锁紧装置、润滑与密封等部位均属于关键部件。

4.1关键技术解决方法

调隙结构———双螺距渐厚涡杆介绍在数控机床中, 分度工作台、数控回转工作台都广泛采用涡杆涡轮传动。涡轮副的啮合侧隙对其分度定位精度影响最大, 因此消除涡轮副的侧隙就成为数控回转工作台的关键问题。一般在要求连续精确分度的机构中(如齿轮加工机床、数控三维, l回转工作台等)或为了避免传动机构因承受脉动载荷(如断续铣削)而引起扭转振动的场合往往采用双螺距渐厚涡杆, 以便调整啮合侧隙到最小限度。

双螺距渐厚涡杆与普通涡杆的区别是: 双螺距渐厚涡杆齿的左、右两侧面具有不同的齿距(导程);而同一侧面的齿距(导o-e程)则是相等的(图4)。双螺距渐厚涡杆副的啮合原理与一般涡杆副啮合原理相同, 涡杆的轴向截面仍相当于基本齿条, 涡则相当于同它啮合的齿轮。由于涡杆齿左、右两侧面具有不同的齿距, 即左、右两侧面具有不同的模数m(m=t /π)。因而同一侧面的齿距相同, 故没有破坏啮合条件。双螺距渐厚涡杆传动的公称模数m 可看成普通涡轮副的轴向模数, 一般等于左、右齿?面模数的平均值。此涡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。因此, 可用轴向移动涡杆的方法来消除涡杆与涡轮的齿侧隙。进度安排

1、熟悉课题

时间：2011.年2月7日起

成果：了解熟悉课题，查阅资料

2、开题报告

时间：2011年2月8日——2011年2月18日

成果：撰写开题报告。

3、绘制零件图

时间：2011年2月19日——2011年3月15日

成果：拆装回转工作台，并其不同模块的机械结构进行详细分析，出零件图。

4、机构设置并计算

时间：2011年3月16日——2011年4月1日

成果：完成毕业设计计算。

5、绘制总装配图

时间：2011年4月1日——2011年4月30日

成果：利用CAD和UG等绘图软件，绘制总装图一张。

6、翻译与本课题有关的外文资料

时间：2011年5月1日——2011年5月7日

成果：翻译与本课题有关的外文资料两篇，约5000汉字。

8、设计说明书

时间：2011年5月8日——2011年6月1日

成果：写出设计说明书，完成报告，准备答辩工作。

参考文献

[1] 冯辛安.机械制造装备设计.北京：机械工业出版社.[2] 杨克冲.数控机床电气控制.武汉：华中科技大学出版社.[3] 吴祖育.数控机床（第三版）.上海：上海教育出版社.[4] 刘书华.数控机床与编程.北京：机械工业出版社.[5] 隋明阳.《机械设计基础》北京：机械工业出版社.[6] 张桂香.《机电类专业毕业设计指南》机械工业出版社.[7] 张建纲、胡大泽主编.《数控技术》.武汉.华中科技大学出版社.[8] 全国数控培训网络天津分中心编.《数控机床》.北京：机械工业出版社.[9] 吴宗泽.《简明机械零件设计手册》.中国电力出版社.[10] 孙训方.《材料力学》.高等教育出版社

第五篇：数控回转工作台翻译

一项关于具有数控回转工作台的三坐标数控加工中心可切削性评估的研究

关键词：三坐标数控加工中心，可切削性，表面粗糙度，样本

加工中心中极大地影响产品的可切削性特征是制造。因此，研究人员需要为高质量产品建立一种可切削性评价方法。本文研究的是三轴加工中心与数控回转工作台可加工性的评估。加工中心利用新的X轴成分作为数控回转工作台，为可切削性和加工中心的评估提出了一个新的测试试样。实验对加工中心和机器的特性用机械加工的试样进行分析。这项研究结果可以被应用到机床开发类似的区域。

1.简介

为了加工高品质和高精确度的产品，了解的机床的特征非常重要。了解机床特征是确定它生产产品的产量和质量的关键因素。可以一步一步的确定机床的特征并且可以在每个步骤进行中对切削性进行评价。机床的加工精度取决于其组成部分的几何和装配精度。实际中，加工精度的降低，即，表面粗糙度或者粗糙的表面轮廓，是由各种外部条件引起的，包括产品的加工过程中的热变形和机械振动。此外，由于其他因素引起的加工误差，有必要建立一个能够评估一个机床的特征的标准试样和评估的一种可行性方法。本文对带有数控回转工作台的三轴加工中心（三轴MCT）切削性评估进行了研究。在这项研究中，一旋转轴被施加到三轴的MCT上，代替现有的X轴。这是必要的，通过加工实验来验证可切削性，机械加工不使用现有的线性轴，而使用旋转轴。三轴MCT如图 1所示。不像现有的三轴加工中心，三轴MCT具有数控转台以高速和高准确度代替X轴。当加工工件时，现有的机床在Y和Z轴的方向移动。此外，在数控转台上安装工件，使工件旋转和移动。这种情况下，Y，Z，和C轴经由同步控制程序运动。高速和高精度数控转台的安装能够加工圆弧或槽。对于这些类型的加工，现有3轴机床需要一个额外的第四轴，而现有的机器并不具有这种功能。此外，现有的三轴机不同的是，所提出的机床不需要在X轴的方向上直线进给，从而大大减少了机床的总长度。

图1 一个带有数控回转工作台的三轴机床原理图设计

因此，可以防止由于X轴平台不平整引起的回转精度降低，并且可以通过降低进进给时间，减少了生产线降低循环时间和整体投资。以前的研究中建议用可以评估一般机床可加工性的测试样品7-9。在这项研究中，对以前的研究建议的测试样品进行了改进，试图创造一个适合三轴MCT与旋转轴试样。实验对加工中心和机器的特点进行了分析。拟议的试样可用于类似的机器工具开发的应用程序。

2、选择评价项目

考虑到机床的设计是为了设计一个精确的产品,评估影响其加工精度的因素是重要的。评估一般机器准确性的方法也可以分为直接评估和间接评估的方法。直接评价方法基于切削。对这种评价而言，测量圆度、垂直度和工件的形状误差，同时考虑到稳定加工，限制允许的切削深度和切削速度。这种方法有几个问题,尤其是评估机体的困难性和极少数领域的应用。另一方面, 通过测量运动和机床零部件的精度的间接评价方法来评估加工精度。当直接分析机床的特征时，这种方法具有优越性。然而,这种方法的问题包括在机床精度和已确定的机床的性能之间不满足已建立的尺寸，分析技术和一个不清楚的关系7,10。选择评价项的标准如下。首先,检查热变形引起的热效应是必要的11。此外,在一个静态精度测试下检查机床的通用测试项目,平面度,主轴的径向跳动,转动的轴向跳动,直线运动精度。在这里, 选中一个向上/向下转移模型，研究在基本倾角下轴的径向跳动和直线运动。考虑到加工精度测试方法,检验顶部区域的形状和加工圆柱形状,以便于研究不同的圆柱度和平整度。2.1热变形的检查

热变形,这是指热引起的机床的形状和尺寸变化,对一个产品的准确性有显著影响。探讨热变形的影响,在最后加工件切割完成后，第一个加工件A和最后一个建工件B创建后存在验证步骤，如图2所示。

图2 热变形测量模型

然后,就可以发现是否发生热变形,最后确定是否可以抵消热变形8、9。2.2根据进料速度和向上/向下切割确定表面粗糙度特征

对球头铣刀加工,很难选择合适的与条件有关的加工的形状、尺寸和精度,这些影响切削力和刀具变形的因素基于切削方向8。因此,本文包括六个部分分析主轴的径向跳动的倾斜度和根据进给速率和向上/向下切割方向，检查加工误差和表面粗糙度问题。在图3中部分2和3研究向上倾斜30 度和45 度的表面粗糙度。部分5和6研究向下倾斜65 度的表面粗糙度。部分5和6研究向下倾斜65度的表面粗糙度。当刀具向上移动时，部分4检测向上的投影。第七节在小倾斜角1度评估轴的控制。当刀具沿30-49度角度斜面移动时,可以比较两个方面的不同之处。这就解释了为什么部分5和6讨论会导致相同的倾斜角度。所有部分利用主轴旋转速度，3000 rpm,6000 rpm,9000 rpm和进给3000毫米/分钟和5000毫米/分钟。2.3刀具向上/向下轨迹表面粗糙度特征

对于斜面加工,切割部分是分布式的向上切割底面外的工具的时候和向下切割时底部的内表面的工具。

图2热变形测量模型

图3显示倾角测量模型

在这一点上, 图4所示部分建立了比较单向加工和锯齿形加工方法。2.4加工圆柱时表面粗糙度的特点

图5所示的模型是用来研究根据圆截面进给速率和回转速率 的表面粗糙度。像线性斜部分,总共六个部分建立了设置主轴转速为3000 rpm,6000 rpm,9000 rpm和设置进给速度为3000毫米/分钟和5000毫米/分钟。考虑上述评价方法,切削加工性能试样了如图6所示。用商业软件Solidworks建立模型试样。

3．结果与讨论

使用商业软件CATIA工具进行路径的创建和仿真验证流程。

用Al6061大小为200毫米×140毫米×52毫米创建标本。表1包含了一般过程中在实际加工时没有指定的单独加工条件的信息。图7显示了一个加工试样。使用Optacom表面测量系统衡量表面粗糙度和使用奥林巴斯共焦激光扫描显微镜(LEXT-OLS3100)测量形状。这种测量设备图8所示。

图

7、制造的测试试样

图

8、测量设备

3.1通过热变形检测

在图3中A面最后切割,最后完成了B面。因此, 利用这个步骤以抵消热变形。热变形补偿过程表明,热变形非常轻微。图9显示了测量结果。

3.2表面粗糙度的特征取决于向上/向下切削

图10在一段30 度的斜面显示了表面粗糙度的特点。表面粗糙度随着转速的增加而减小,但是,进给速度放缓。在3000毫米/分钟和5000毫米/分钟之间也有显著差异的结果。图11在一段45度的斜面显示了表面粗糙度的特点,显示趋势类似30度的斜面。随着转速增加表面粗糙度会改善,但进给速度放缓。

图9热变形测量

图10表面粗糙度的特征取决于进给速率和转速(30 度向上)

图

11、表面粗糙度的特征取决于进给速率和转速(45度向上)图13显示了在一段向下倾斜65度的表面表面粗糙度的特点,这是背面面积向上倾斜30度的表面。这表明进给速率越低转速越高会提供表面粗糙度。在这种情况下,发现表面粗糙度要比比向下的方向的好。图14显示在一段65度向下倾斜表面表面粗糙度的特点,这是背面面积45度向上倾斜的表面。表面粗糙度是可以接受的,但是发现它比30度倾斜部分背面地区要粗糙。这最有可能发生,因为在向上切割时由于大斜角度工具的径向跳动会影响表面粗糙度。与前面的结果比较,发现进给率降低和转速增加会提高表面粗糙度。图15显示了1 度斜面表面粗糙度的特点,这是背面向上倾斜30度的表面。总的来说,发现测量表面的粗糙度会非常好。图12 在显微照片所示顶部区域特点取决于进给速率和转速

图13表面粗糙度的特性取决于进给速率和转速(65 度向下,30 度斜面背部区域)图16显示了45度向上倾斜的背部区域中1度斜面表面粗糙度的特点。虽然表面粗糙度一般都很好, 发现向下倾斜30度的背部区域更糟。上面的分析结果表明, 向上切割的时，倾斜角度应超过30度。这导致刀具更大的径向跳动。由于累积的切削时间，尽管有相同的1度倾斜角度，在准确性方面会对后期切割的45度表面造成负面影响。

3.3表面粗糙度的特性取决于工具在向上/向下切割时的路径

图17显示了表面粗糙度的特性取决于在向上和向下切削时加工路径。用单向方法,向上和向下切削的表面粗糙度水平分别是0.833µm和0.833µm。用锯齿形方法, 向上和向下切削的表面粗糙度水平分别是1.807µm和1.245µm，表明对于表面粗糙度向上切削的结果比向下切削的效果要好。同时,对刀具轨迹而言,发现使用单向方法要比锯齿形的方法好, 观察可能是上下切削时工具挠度的影响。这个结果和观测的总体趋势

7同是相同的，使用锯齿形的方法时表面加工精度降低，切削斜面和交替的结果，向上切削时的切削不足和向下切削时的过切现象。

（Feed 进给速率）

图14表面粗糙度的特性取决于进给速率和转速(65度向下,45度斜面的背部区域)

（surface roughness 表面粗糙度）

图15表面粗糙度的特性取决于进给速率和转速(1度斜面,35度斜面的背部区域)

3.4外圆加工表面粗糙度的特征

图18显示了外圆加工表面粗糙度的特点。对一些部分而言没有明显的特征。然而, 肉眼可见更高的转速会改善表面,与进给速率没有差别。因此，进料速率几乎不影响圆筒形状的表面粗糙度同时转速度会对表面粗糙度产生很高的影响。因为在圆柱加工期间不能确定合适的进给速率，这种现象最有可能发生。

图16表面粗糙度的特性取决于进给速率和转速(1度斜面,45度斜面的背部区域)

图16表面粗糙度的特性取决于刀具轨迹

图18显微照片所示圆柱段的表面粗糙度的特点

4、结论

本文评价的三轴加工中心用数控转台的机械加工性。结果给出了基于适用于本研究中提出的评价方法开发的测试试样机器特性的概述如下的评估。

1.通过几个步骤，热变形检测表明热变形被适当地抵消。2.关于在倾斜表面上表面粗糙度特性，更好的结果是在较低的倾斜角度部分观察向上和向下的机械加工。另外，当1°倾斜表面被加工，在一般的表面粗糙度发现在一个良好的状态。总体而言，表面粗糙度最好特性是具有较低的进给速度和较高的转速。在顶部区域，从进给速率的效果证实了供料速率没有被适当地控制。

3.关于根据刀具路径的表面粗糙度的特征，单向方法比之字形方法在表面粗糙度方面显示出更好的效果。这被发现是由发生在向上和向下切削时刀具偏转而引起的。另外，加工精度成为该加工结果与基于之字形方式倾斜面的话，由于向上切削时不足的切削和向下切削时过度切削交替。

4.由于不可能确保适当的进料速率，在圆筒形加工时，发现表面粗糙度极少受进给速率影响，同时显著受转速影响。

5.用于评估的一般机床切削的一种改进试样被发现适用于具有旋转轴的三轴MCT。实验对使用加工中心机床的特征进行了分析。结果表明，所提出的试验片可以在相似类型的机床开发研究应用。感谢

这项工作是由韩国(NRF)国家研究基金会支持的，并由韩国政府资助(MSIP)(No.2013035186)。

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