1 引言
现代数控机床作为装备制造业的重要“工作母机”正不断向大型化、精密化方向发展，作为中、大型数控加工中心，如数控落地和刨台式铣镬加工中心的重要功能部件一数控转台，同样面临着向大型、精密方向发展的要求。然而，由于我国从事大型精密数控转台技术研究和产品开发的时间不长，致使我们与欧、美、日等国竞争对手有较大差距。近年来，由于国家对装备制造业的高度重视，已经取得了一些技术突破，但是整体技术水平还较低。根据自己的实际经验和技术积累，结合大型精密数控转台的开发实践，对其中涉及到的精密传动和静压支撑两项关键技术进行详细分析和论述，以期对该领域的技术发展及产品开发，起到一定地促进作用。
2 大型精密数控转台的结构简述
大型精密数控转台主要由工作台、滑座、静压支撑单元、回转运动传动单元、回转运动夹紧单元、回转定位单元等组成，大型精密数控转台的三维模型，如图1所示。
图1大型精密数控转台的三维模型
2.1 工作台
工作台采用优质铸铁材料，工作台的T型槽用于夹紧工件，工作台中心有定位止口．与回转轴线同轴．可用于工件定位。
2.2 滑座
滑座采用优质铸件材料，用以支承转台体．其上布置的静压油腔与定量式多头泵的出油管连通。
2.3 静压支撑单元
大直径宽导轨面的静压支撑单元由静、动导轨构成。动导轨置于与工作台联接成一体的具有较高平面度和粗糙度的大齿圈上；静导轨由两部分组成，一部分置于滑座上，另一部分置于大齿圈外周的静压块上。该静压支撑单元采用用式结构设计。静压油膜具有很高的刚度．保证工作台低速旋转、准确定位，无爬行现象，即使有偏心负荷。也能保持良好的几何精度。
2.4 回转运动传动单元
回转运动传动单元依靠安装在滑座侧面的双伺服进给电机、减速器及小齿轮与工作台上的大齿圈啮合，传递扭矩，驱动工作台回转。通过电气控制方式实现两个小齿轮和大齿圈的啮合无间隙，同时设置CNC的高增益值，即可实现快速准确的定位。
2.5 回转运动夹紧单元
回转运动夹紧单元用于工作台回转夹紧。四组夹紧装置分别安装在滑座四个角点位置上。各夹紧机构分为上、下两个夹紧器，每个夹紧器设有三个活塞。夹紧时。上、下夹紧器的活塞同时伸出夹紧大齿圈的上、下表面；松开时，上、下夹紧器的活塞同时缩回，圃转工作台即可自由回转。
2.6 回转定位单元
回转定位单元采用精密双列圆锥滚子轴承预紧定心，保证其具有较高的回转精度。工作台中心轴装有角度编码器，可以通过CNC控制实现任意位置分度、准停及螺纹加工插补。本回转工作台测量装置采用全封闭式圆光栅进行测量，构成全闭环位置控制，确保转台具有较高的定位精度。
3 大型精密数控转台的关键技术
大型精密数控转台承重高达25t。可以实现连续回转、任意角度定位，分度精度高，可保证调头镗孔的同轴度。在开发过程中突破了精密传动和静压支撑两项关键技术．解决了传统数控转台定位精度和承载能力不高的技术难题。
3.1 精密传动技术
在转台的设计中齿轮副的啮合侧隙无论对分度、定位精度，还是传动精度的影响最大，因此消除齿轮副的侧晾就成为大型精密数控转台的关键技术问题。
在该转台的开发过程中．提出了一种精密传动技术方案及齿轮副消隙控制方法。精密传动技术方案为两个伺服电机驱动减速器及小齿轮旋转．从而带动大齿圈及工作台回转运动。特别的，一个小齿轮始终以右齿侧与大齿圈齿侧啮合，另—个小齿轮始终以左齿侧与大齿圈齿侧啮合，这是为了实现回转运动中消除齿侧间隙的目的。齿轮副消隙控制方法为当工作台做单方向连续回转运动时，由一个伺服电机作为主驱动电机。另—个伺服电机作为从动电机，在转速上与主驱动电机保持同步．但是不提供扭矩，在工作台换向后两个伺服电机主从关系互换；当工作台做换向或分度旋转运动时，—个伺服电机作为主驱动电机驱动工作台转动，另—个伺服电机作为从动电机施加反向的小扭矩。使两个小齿轮始终与大齿圈紧密啮合，消除齿侧间隙。
与传统的大型回转工作台相比，该项技术的采用大幅缩短了传动链长度，在保证输出扭矩的前提下．提高了传动刚度和效率。同时，该控制方法不受齿轮问因长期啮合而产生的齿侧磨损的影响，在反向旋转时可动态消除反向问隙。提高了回转定位精度，并能够实现任意角度或连续回转的正反向定位。
3.2 静压支撑技术
在本转台的设计中对回转支撑(导轨)的精度、剐性及承载能力都提出了很高的要求，因此，作为目前最为常用的传统型的滑动导轨副、滚动直线导轨等均不能完全满足要求。而新型重载直线导轨和转台轴承．由于规格有限，也难以满足数控转台回转支撑的要求。因此。基于静压原理具有承载能力高、摩擦系数极小、刚性大、精度保持型好等诸多优点的各种导轨支撑设计就成为大型精密数控转台的关键技术问题。
在该转台的开发过程中，提出了一种定量式闭式静压回转支撑技术方案。该技术方案为定量式多头泵的出油管与滑座上以及周边的静压块静压油腔连通，通过压板和滑座分别给静压导轨副上、下表面提供静压油。该结构内大齿圈上、下表面的静压油压力是随转台上的负载动态响应、自行调节的，无论转台是否偏载．大齿圄上、下表面都能够同时承受相同的静压力；而周边静压块产生的静压力主要用来阻止转台的随意浮起，使转台的浮起量稳定在一定范围内。与传统的大型回转工作台相比，该项技术解决了传统开式静压转台承受偏载能力差、浮起高度不受控制、加工精度低的难题。
4 结束语
(1)简要介绍一种大型精密数控转台的组成结构。(2)提出一种包含齿轮副消隙控制方法在内的精密传动技术，提高了数控转台的定位精度。(3)提出一种定量式闭式静压回转支撵技术．解决了传统数控转台承载能力不高的难题。
核心关注：拓步ERP系统平台是覆盖了众多的业务领域、行业应用，蕴涵了丰富的ERP管理思想，集成了ERP软件业务管理理念，功能涉及供应链、成本、制造、CRM、HR等众多业务领域的管理，全面涵盖了企业关注ERP管理系统的核心领域，是众多中小企业信息化建设首选的ERP管理软件信赖品牌。
转载请注明出处：拓步ERP资讯网http://www.toberp.com/
本文标题：大型精密数控转台关键数控技术分析与应用
相关文章
