加工中心回轉工作台設計
科學發展
作者：溫海濤 李陽
摘 要：加工中心工作台分為數控分度工作台和數控回轉工作台兩種。加工中心工作台的性能，在很大程度上決定了機床的性能，因此，研究和開發高性能的加工中心工作台，始終是研究現代數控機床的關鍵任務之一。
關鍵詞：加工中心；回轉工作台；結構設計
1 回轉工作台機械總體結構
數控回轉台由轉台鎖緊裝置，組合支承結構（選用轉台軸承），蝸輪蝸杆傳動裝置（剖分蝸杆結構），托板定位與夾緊裝置，圓光柵檢測裝置，分油結構組成。轉台鎖緊裝置的作用：保證轉台分度到準確位子時，轉台與轉台座有足夠的剛度。組合支承結構作用：承受轉台的靜壓力又要承受動壓力，還要保證較小的摩擦力。蝸輪蝸杆傳動裝置作用：傳遞動力和連續分度。托板定位與夾緊裝置作用：固定托板，增加剛度。圓光柵檢測裝置作用：檢測旋轉位置精度。
2 加工中心轉台工作原理
回轉工作台有兩種狀態：工作台進行圓周進給完成切削工作；工作台進行分度工作。數控回轉工作台由伺服電動機驅動，采用無級變速方式工作。所以定位精度主要由控製係統決定。
（1）圓周回轉進給
回轉工作台的運動由伺服電機接聯軸器，帶動蝸輪蝸杆係統，使工作台旋轉。當數控回轉工作台接到數控係統的指令後，首先鬆開回轉台部分的油缸刹緊裝置進而鬆開刹緊片。然後啟動交流伺服電機。按數控指令確定工作台的回轉方向、回轉速度及回轉角度大小等參數。
（2）定位分度過程
刹緊油缸內油壓減小到不足於克服蝶形彈簧4的彈力時，由於回轉台3是固定不動的，缸體5在蝶形彈簧彈力作用下抬起，刹緊片7與缸體3分開，不再產生刹緊力。刹緊油缸缸體與刹緊片脫離後，交流伺服電機經聯軸器連接蝸輪蝸杆，從而帶動回轉台回轉。當圓光柵尺12確認轉動到位後，回轉台停止轉動。刹緊油缸進油，回轉台刹緊，分度過程完成。
3 托盤的定位與夾緊裝置設計
在此結構中，定位錐銷4、定位錐套l組成結構完成該裝置的定位功能；夾緊拉爪2、鋼珠3和活塞6的活塞柄組成的結構完成該裝置的夾緊功能。該結構依靠四處錐銷及銷套的圓錐曲麵、平麵定位.利用夾緊拉爪以及鋼球在活塞杆的凹槽中隨活塞杆運動，在液壓油的作用下進行工作台的夾緊，定位點與夾緊點重合。
當裝夾好待加工工件的托盤運行到工作區準備連接NMC夾緊前，氣壓通過氣路5供給，進行各定位圓錐麵及夾緊結構的清潔。此時托盤開始落下，在此過程中，錐銷錐套進行自導向，當四套定位錐銷與定位錐套的錐麵緊密結合時，定位夾緊完成。
控製係統接收到定位完成信號後，進行油路7的液壓油供給，活塞在油壓的作用下而向下運動，夾緊拉爪因受到鋼珠向下的推力產生彈性變形而向下拉抻擴張，最終上端定位錐銷與定位錐套靠緊，完成托盤被夾緊的動作。工作時由以下三種狀態循環出現：
（1）準備狀態：
托盤準備進入時（托盤準備搬出時），油路8有油壓活塞處在上端，氣路5處於供給狀態，噴氣口噴氣，清潔定位錐麵及夾緊結構，防止碎屑進入結構。油路7處在釋放狀態，此時活塞杆在油壓作用位於其行程最上端位置作用下，鋼珠3處在活動狀態。
（2）定位狀態：
托盤在落下（或抬起）過程中，油路8的油壓、氣路5的氣壓保持供給狀態，銷套與錐銷的定位園錐麵及定位平麵留有適當的縫隙，以防止表麵被劃傷或因切屑滯留而擠死工作台的現象，從而保持精度。
（3）夾緊狀態：
托盤準備夾緊時，液壓係統油路8處在釋放狀態，油路7加液壓，活塞在液壓油作用下向下運動，鋼球隨著活塞柄移動，在向下運動期間，堅硬的鋼珠3表麵壓緊拉爪2上端斜麵，把定位錐套拉向定位錐銷定位圓錐麵。當氣路中的氣壓達到一定的值時，氣壓傳感器發出信號，從而托盤完成中心定位與夾緊的動作。
4 鎖緊裝置設計
轉台鎖緊裝置的作用：保證轉台分度到準確位子時轉台與轉台座有足夠的剛度。此設計是由液壓力提供鎖緊力，而恢複自由運動所需要的鬆開力由蝶形彈簧的變形力提供，回轉體上的刹緊液壓缸直接頂緊，用刹緊液壓缸的缸體與刹緊片的摩擦力來鎖緊。鎖緊力計算過程如下：已知輸入油壓，液壓缸活塞麵積是環形麵積：