数控机床回转工作台

第二节第二节 数控机床主传动系统及主轴部件数控机床主传动系统及主轴部件第三节第三节 数控机床的进给系统数控机床的进给系统第四节第四节 数控机床回转工作台数控机床回转工作台第五节第五节 数控加工使用的刀具及自动换刀系统数控加工使用的刀具及自动换刀系统第六节第六节 数控加工用辅助装置数控加工用辅助装置第五章第五章 数控机床的结构数控机床的结构第一节第一节 数控机床的结构要求数控机床的结构要求为了提高数控机床的生产效率，扩大其工艺范围，为了提高数控机床的生产效率，扩大其工艺范围，对于数控机床的进给运动除了沿坐标轴对于数控机床的进给运动除了沿坐标轴X X、Y Y、Z Z三三个方向的直线进给运动之外，常常还需要有绕个方向的直线进给运动之外，常常还需要有绕X X、Y Y、Z Z轴的圆周进给运动。轴的圆周进给运动。通常数控机床的圆周进给运动，可以实现精确的自通常数控机床的圆周进给运动，可以实现精确的自动分度改变工件相对于主轴的位置，以便分别加工动分度改变工件相对于主轴的位置，以便分别加工各个表面，这对箱体零件的加工带来了便利。各个表面，这对箱体零件的加工带来了便利。对于自动换刀的多工序数控机床来说，回转工作台对于自动换刀的多工序数控机床来说，回转工作台已成为一个不可缺少的部件。已成为一个不可缺少的部件。第四节数控机床回转工作台第四节数控机床回转工作台一、一、数控回转工作台数控回转工作台二、二、分度工作台分度工作台数控机床中常用的回转工作台有数控回转工数控机床中常用的回转工作台有数控回转工作台和分度工作台。作台和分度工作台。一、数控回转工作台一、数控回转工作台数控回转工作台主要用于数控镗床和铣床。数控回转工作台主要用于数控镗床和铣床。从外形上看它与分度工作台没有多大差别，但在内从外形上看它与分度工作台没有多大差别，但在内部结构和功用上则有较大的不同。部结构和功用上则有较大的不同。如图如图所示数控回转工作台由传动系统、间隙消除装所示数控回转工作台由传动系统、间隙消除装置及蜗轮夹紧装置等组成。置及蜗轮夹紧装置等组成。数控回转工作台（数控回转工作台（图图）是由电液步进电动机）是由电液步进电动机1 1驱动，驱动，经齿轮经齿轮2 2和和4 4带动蜗轮带动蜗轮8 8，通过蜗杆，通过蜗杆1010使工作台回转。使工作台回转。为了尽量消除反向间隙和传动间隙，通过调整偏为了尽量消除反向间隙和传动间隙，通过调整偏心环心环3 3来消除齿轮来消除齿轮2 2和和4 4啮合侧隙。啮合侧隙。齿轮齿轮4 4与蜗杆与蜗杆9 9是靠楔形拉紧圆柱销是靠楔形拉紧圆柱销5 5（A A一一A A剖面）剖面）来连接。来连接。这种连接方式能消除轴与套的配合间隙。这种连接方式能消除轴与套的配合间隙。蜗杆蜗杆9 9采用螺距渐厚蜗杆，通过移动蜗杆的轴向位采用螺距渐厚蜗杆，通过移动蜗杆的轴向位置来调节间隙。置来调节间隙。（图图）测蜗杆的左右两侧具有不同的螺距因此蜗杆）测蜗杆的左右两侧具有不同的螺距因此蜗杆齿厚从头到尾逐渐增厚。齿厚从头到尾逐渐增厚。但由于同一侧的螺距是相同的，所以仍能保持正确但由于同一侧的螺距是相同的，所以仍能保持正确的啮合。的啮合。调整时松开螺母调整时松开螺母7 7的锁紧螺钉的锁紧螺钉8 8使压块使压块6 6与调整套松与调整套松开。开。然后转动调整套然后转动调整套1111带动蜗杆带动蜗杆9 9作轴向移动。作轴向移动。调整后锁紧调整套调整后锁紧调整套1111和楔形圆柱销和楔形圆柱销5 5。蜗杆的左右两端都有双列滚针轴承支承，蜗杆的左右两端都有双列滚针轴承支承，左端为自由端可以伸缩以消除温度变化的影响，左端为自由端可以伸缩以消除温度变化的影响，右端装有两个推球轴承能轴向定位。右端装有两个推球轴承能轴向定位。（图图）当工作台静止时，必须处于锁紧状态。）当工作台静止时，必须处于锁紧状态。为此，在蜗轮底部装有八对夹紧块为此，在蜗轮底部装有八对夹紧块1212及及1313，散在底，散在底座上均布着八个小液压缸座上均布着八个小液压缸1414，夹紧液压缸夹紧液压缸1414的上腔通入压力油，使活塞向下运动，的上腔通入压力油，使活塞向下运动，通过钢球通过钢球1717撑开夹紧块撑开夹紧块1212及及1313，将蜗轮夹紧。，将蜗轮夹紧。当工作台需要回转时，数控系统发出指令，夹紧液当工作台需要回转时，数控系统发出指令，夹紧液压缸压缸1414上腔的油流回油箱，钢球上腔的油流回油箱，钢球1717在弹簧在弹簧1616的作用的作用下向上抬起，夹紧块下向上抬起，夹紧块1212和和1313松开蜗轮，这时蜗轮和松开蜗轮，这时蜗轮和回转工作台可按照控制系统的指令作回转运动。回转工作台可按照控制系统的指令作回转运动。回转工作台的导轨面由大型滚柱轴承支承，并由圆回转工作台的导轨面由大型滚柱轴承支承，并由圆锥滚子轴承及圆锥孔双列圆柱滚子轴承保持准确的锥滚子轴承及圆锥孔双列圆柱滚子轴承保持准确的回转中心。回转中心。（图图）数控回转工作台的导轨面由大型滚柱轴承）数控回转工作台的导轨面由大型滚柱轴承支承，支承，并由圆锥滚柱轴承及双列向心圆核滚子轴承保持并由圆锥滚柱轴承及双列向心圆核滚子轴承保持回转中心的准确。回转中心的准确。数控回转工作台设有零点，当它作回零运动时首数控回转工作台设有零点，当它作回零运动时首先由安装在蜗轮上的挡块碰撞限位开关。使工作先由安装在蜗轮上的挡块碰撞限位开关。使工作台减速，然后通过感应块和无触点开关的作用使台减速，然后通过感应块和无触点开关的作用使工很自准确的停在零点位置上。工很自准确的停在零点位置上。数控回转工作台可作任意角度的回转和分度，数控回转工作台可作任意角度的回转和分度，可由光栅可由光栅1818进行读数控制，进行读数控制，因此能够达到较高的分度精度。因此能够达到较高的分度精度。如图为一个完整的数控回转工作台。如图为一个完整的数控回转工作台。二、分度工作台二、分度工作台分度工作台是按照数控系统的指令，在需要分度时分度工作台是按照数控系统的指令，在需要分度时工作台连同工件回转规定的角度，有时也可采用手工作台连同工件回转规定的角度，有时也可采用手动分度。动分度。分度工作台只能够完成分度运动而不能实现圆周运分度工作台只能够完成分度运动而不能实现圆周运动，动，并且它的分度运动只能完成一定的回转度数如并且它的分度运动只能完成一定的回转度数如 90 90、6060或或4545等。等。1 1鼠牙盘式分度工作台鼠牙盘式分度工作台鼠牙盘式分度工作台主要由工作台面底座、夹紧液鼠牙盘式分度工作台主要由工作台面底座、夹紧液压缸、分度液压缸和鼠牙盘等零件组成，压缸、分度液压缸和鼠牙盘等零件组成，其结构其结构如图如图所示。所示。鼠牙盘是保证分度精度的关键零件，鼠牙盘是保证分度精度的关键零件，在每个齿盘的端面有数目相同的三角形齿。在每个齿盘的端面有数目相同的三角形齿。当两个齿盘啮合时，能自动确定周向和径向的相对当两个齿盘啮合时，能自动确定周向和径向的相对位置。位置。机床需要进行分度工作时（机床需要进行分度工作时（图图），数控装置就发），数控装置就发出指令，出指令，电磁铁控制液压阀（电磁铁控制液压阀（图图中未示出），使压力油经中未示出），使压力油经孔孔2323进入到工作台进入到工作台7 7中央的夹紧液压缸下腔中央的夹紧液压缸下腔1010推推动活塞动活塞6 6向上移动，向上移动，经推力轴承经推力轴承5 5和和1313将工作台将工作台7 7抬起，上下两个鼠抬起，上下两个鼠齿盘齿盘4 4和和3 3脱离啮合，脱离啮合，与此同时：在工作台与此同时：在工作台7 7向上移动过程中带动内齿向上移动过程中带动内齿轮轮1212向上套人齿轮向上套人齿轮1111，完成分度前的准备工作。，完成分度前的准备工作。当工作台当工作台7 7上升时（上升时（图图），推杆，推杆2 2在在弹簧力的作用下向上移动，弹簧力的作用下向上移动，使推杆使推杆1 1能在弹簧作用下向右移动，能在弹簧作用下向右移动，离开微动开关离开微动开关S2S2，使，使S2S2复位，复位，控制电磁阀（控制电磁阀（图图中未示出）使压力油经油孔中未示出）使压力油经油孔2121进入进入分度油缸左腔分度油缸左腔1919，推动齿条活塞，推动齿条活塞8 8向右移动，带动与向右移动，带动与齿条相啮合的齿轮齿条相啮合的齿轮1111作逆时针方向转动。作逆时针方向转动。由于齿轮由于齿轮1111已经与内齿轮已经与内齿轮1212相啮合，分度台也将随相啮合，分度台也将随着转过相应的角度。着转过相应的角度。回转角度的近似值将由微动开关和档块回转角度的近似值将由微动开关和档块1717控制，控制，开始回转时，挡块开始回转时，挡块1414离开推杆离开推杆1515使微动开关使微动开关S1S1复位，复位，通过电路互锁，始终保持工作台处于上升位置。通过电路互锁，始终保持工作台处于上升位置。当工作台转到预定位置附近，挡块当工作台转到预定位置附近，挡块1717通过通过1616使微动使微动开关开关S3S3工作（工作（图图）。）。控制电磁阀开启使压力油经油孔控制电磁阀开启使压力油经油孔2222进入到压紧液压进入到压紧液压缸上腔缸上腔9 9。活塞活塞3 3带动工作台带动工作台7 7下降，上鼠齿盘下降，上鼠齿盘4 4与下鼠齿盘与下鼠齿盘3 3在在新的位置重新啮合，并定位压紧。新的位置重新啮合，并定位压紧。液压缸下腔液压缸下腔1010的回油经节流间可限制工作台的下降的回油经节流间可限制工作台的下降速度，保护齿面不受冲击。速度，保护齿面不受冲击。当分度工作台下降时（当分度工作台下降时（图图），通过推杆，通过推杆2 2及及1 1的的作用启动微动开关作用启动微动开关S2S2，分度液压缸右腔分度液压缸右腔1818通过油孔通过油孔2020进压力油，活塞齿进压力油，活塞齿条条8 8退回。退回。齿轮齿轮1111顺时针方向转动时带动挡块顺时针方向转动时带动挡块1717及及1414回到原回到原处为下一次分度工作作好准备。处为下一次分度工作作好准备。此时内齿轮此时内齿轮1212已同齿轮已同齿轮1111脱开，工作台保持静止脱开，工作台保持静止状态。状态。鼠齿盘式分度工作台的优点是：鼠齿盘式分度工作台的优点是：定位刚度好，定位刚度好，重复定位精度高，重复定位精度高，分度精度可达（分度精度可达（0.5-30.5-3）结构简单。）结构简单。缺点是：缺点是：鼠齿盘制造精度要求很高，鼠齿盘制造精度要求很高，且不能任意角度分度，它只能分度能除尽鼠齿盘齿且不能任意角度分度，它只能分度能除尽鼠齿盘齿数的角度。数的角度。这种工作台不仅可与数控机床做成一体，这种工作台不仅可与数控机床做成一体，也可作为附件使用，广泛应用于各种加工和测量装也可作为附件使用，广泛应用于各种加工和测量装置中。置中。2.2.定位销式分度工作台定位销式分度工作台如图所示是自动换刀数控卧式镜铣床的分度工作台。如图所示是自动换刀数控卧式镜铣床的分度工作台。分度工作台（分度工作台（图图）1 1位于长方形工作台位于长方形工作台1010的中间，的中间，在不单独使用分度工作台在不单独使用分度工作台1 1时，两个工时，两个工作台可以作为一个整体工作台来使用。作台可以作为一个整体工作台来使用。这种工作台的定位分度主要靠定位销和定位孔来这种工作台的定位分度主要靠定位销和定位孔来实现。实现。在工作台在工作台1 1的底部均匀分布着八个削边圆柱定位销的底部均匀分布着八个削边圆柱定位销7 7，在工作台底座，在工作台底座2121上制有一个定位孔衬套上制有一个定位孔衬套6 6以及以及供定位销移动的环形槽。其中只能有一个定位销供定位销移动的环形槽。其中只能有一个定位销7 7进入定位衬套进入定位衬套6 6中，其余七个定位销则都在环形槽中，其余七个定位销则都在环形槽中。中。因为八个定位销在圆周上均匀分布，之间间隔为因为八个定位销在圆周上均匀分布，之间间隔为4545度，因此工作台只能作二、四、八等分的分度度，因此工作台只能作二、四、八等分的分度运动。运动。分度时（分度时（图图），数控装置发出指令，数控装置发出指令，由电磁阀控制下底座由电磁阀控制下底座1313上的六个均匀分布锁紧液上的六个均匀分布锁紧液压缸压缸8 8（图中只示出一个）中的压力油经环形槽流（图中只示出一个）中的压力油经环形槽流向油箱，向油箱，活塞活塞1111被弹簧被弹簧1212顶起，工作台顶起，工作台1 1处于松开，处于松开，与此同时，间隙消除液压缸与此同时，间隙消除液压缸5 5卸荷，压力油经管道卸荷，压力油经管道1818流入中央液压缸流入中央液压缸1717，使活塞，使活塞1616上升上升,通过螺柱通过螺柱1515由支座由支座4 4把止推轴承把止推轴承2020向上抬起，顶在向上抬起，顶在底座底座2121上，通过螺钉上，通过螺钉3 3、锥套、锥套2 2使工作台使工作台1 1抬起。抬起。固定在工作台面上的定位销固定在工作台面上的定位销7 7从定位套从定位套6 6中拔出，中拔出，作好分度前的准备工作。作好分度前的准备工作。工作台工作台1 1抬起之后，数控装置在发出指抬起之后，数控装置在发出指令使液压马达转动，驱动两对减速齿轮令使液压马达转动，驱动两对减速齿轮（图图中未示出），带动固定在工作台中未示出），带动固定在工作台1 1下面的大齿轮下面的大齿轮9 9回转，进行分度。回转，进行分度。在大齿轮在大齿轮9 9上每上每4545间隔设置一挡块。间隔设置一挡块。分度时，工作台先快速回转，当定位销即将进入规分度时，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货发出信号使定位置时，挡块碰撞第一个限位开关货发出信号使工作台减速，工作台减速，当挡块碰撞第二个限位开关时，工作台停上回转，当挡块碰撞第二个限位开关时，工作台停上回转，此刻相应的定懂销此刻相应的定懂销7 7正好对准定位孔衬套正好对准定位孔衬套6 6。分度工作台的回转速度由液压马达和液压系统中的分度工作台的回转速度由液压马达和液压系统中的单向节流间来调节。单向节流间来调节。完成分度后（完成分度后（图图），数控装置发出信号使中央液压），数控装置发出信号使中央液压缸缸1717卸荷，工作台卸荷，工作台1 1靠自重下降。靠自重下降。相应的定位销专插入定位孔衬套相应的定位销专插入定位孔衬套6 6中，完成定位工作。中，完成定位工作。定位完毕后消除间隙液压缸定位完毕后消除间隙液压缸5 5通入压力油，活塞向上通入压力油，活塞向上顶住工作台顶住工作台1 1消除径向间隙。消除径向间隙。然后使锁紧液压缸然后使锁紧液压缸8 8的上腔通入压力油，推动活塞杆的上腔通入压力油，推动活塞杆1111下降，通过活塞杆上的下降，通过活塞杆上的T T形头压紧工作台。形头压紧工作台。至此分度工作全部完成，机床可以进行下面工序的至此分度工作全部完成，机床可以进行下面工序的加工。加工。工作台的回转轴支承是滚针轴承工作台的回转轴支承是滚针轴承1919和径向有和径向有1 1：1212锥锥度的加长型圆锥孔双列圆位级子轴承度的加长型圆锥孔双列圆位级子轴承14 14（图图）。）。轴承轴承1919装在支座装在支座4 4内，能随支座内，能随支座4 4作上升或下降移动。作上升或下降移动。当工作台抬起时，支座当工作台抬起时，支座4 4所受推力的一部分由推力轴所受推力的一部分由推力轴承承2020承受，这就有效地减少了分度工作台回转时的承受，这就有效地减少了分度工作台回转时的摩擦力矩，使转动更加灵活。摩擦力矩，使转动更加灵活。轴承轴承1414内环由螺钉内环由螺钉3 3固定在支座固定在支座4 4上，并可以带着滚上，并可以带着滚柱在加长的外环内作柱在加长的外环内作15mm15mm的轴向移动。的轴向移动。当工作台回转时它就是回转中心。当工作台回转时它就是回转中心。