數(shù)控轉臺發(fā)展概況

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1、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(chǎn)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(chǎn)廠家所占領,少

2、量高端 產(chǎn)品由日本、德國、美國等公司占領,國內產(chǎn)品主要以中低檔產(chǎn)品為主。 內地最具競爭力的生產(chǎn)廠家是煙臺環(huán)球機床附件集團有限公司, 產(chǎn)品體系完善, 規(guī)格種類齊全,設計開發(fā)和制造經(jīng)驗豐富。臺灣的生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品與國外產(chǎn)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(chǎn)品 的總體質量。國內產(chǎn)品雖然在地域上具有維修方便快捷的優(yōu)勢,但是提

3、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(chǎn)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

4、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(chǎn)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(jīng)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

5、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(jīng)具備了精加工端齒盤的能 力,在精度上與國外產(chǎn)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

6、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

7、, 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(chǎn)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(chǎn)廠家組織生產(chǎn)和實現(xiàn)批量化、專業(yè)化生 產(chǎn)。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(jīng)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。

8、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(chǎn)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(chǎn)品生產(chǎn)模式, 在產(chǎn)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(chǎn)業(yè)。

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