数控转台发展概况

数控转台发展概况1、前言数控转台是一种重要的机床附件，主要应用在加工中心和数控镗铣床上，俗称“四轴”。数控转台的应用，为机床提供了回转坐标，通过第四轴、第五轴驱动转台 完成等分、不等分或连续的回转加工，使客户加工复杂曲面变成可能，扩大了机床 的加工范围。近年来，随着国产数控机床向高速、高效、高精、柔性化、环保方面 迅猛发展，用户对零件加工的要求也越来越高，加工中心（特别是四轴、五轴）的 需求也在增加，与之相应的数控转台的需求也随之发展。本文将介绍一下数控转台 的发展情况、主要结构形式与发展前景。2、国内外的发展状况 国内的数控转台市场主要被我国内地和台湾地区的生产厂家所占领，少量高端 产品由日本、德国、美国等公司占领，国内产品主要以中低档产品为主。内地最具竞争力的生产厂家是烟台环球机床附件集团有限公司， 产品体系完善， 规格种类齐全，设计开发和制造经验丰富。台湾的生产厂家比如德川机械股份有限 公司是专业数控转台制造商之一。国外的专业生产厂家有日本的NIKKEN（日研）、德国Peiseler美国HAS蛰司等。国内的数控转台产品与国外产品相比仍有一定差 距，主要表现在数控转台的速度、精度、可靠性上。通过优化蜗轮副的材料和制造 工艺、端齿盘的材料和制造工艺、装配工艺以及其它技术手段，可以提高国内产品 的总体质量。国内产品虽然在地域上具有维修方便快捷的优势，但是提高转台的可 靠性和耐用度仍是将来努力的重点。3、数控转台的主要结构形式及特点 现在市场上的数控转台种类很多，采用的结构形式多样。按照核心部件划分， 主要的结构形式可分为以下几种。蜗轮副传动的可任意分度数控转台。这种数控转台在市场上分布广泛，是主要 的结构形式。该转台采用伺服电机驱动和分度，蜗轮副进行传动，制动盘刹紧，一 般最小分度单位可达到 0.001 ，分度精度在 15”至 40”之间，重复精度 4”至6”，采 用闭环控制后分度精度可达土 3,重复定位精度可达土 T或更高。该转台的关键部 件是蜗轮副，由于使用一段时间后会产生磨损，蜗轮副的传动间隙对转台精度和可 靠性的影响很大，需要定期调整蜗轮蜗杆间隙。因此，蜗轮蜗杆的配合精度、耐用 度以及可调性能，决定了转台的品质。这种转台的优点是可以任意分度，使用范围 广，结构简单。缺点是蜗轮副制造水平要求高，精度、载重性能、精度保持性能一 般。国内外此类产品的差距具体体现在蜗轮副的选材、制造精度、热处理水平和调 整结构上。国外的蜗杆材料多采用合金钢，蜗轮材料多采用铝铜合金。为了进一步 提高性能，大幅度提高工作台转速和转台的承载能力， 以钢为材料的蜗轮已经面世， 如日研公司的蜗轮采用特制钢通过特殊热处理， 再对蜗轮表面进行等离子渗氮处理， 表面硬度可达HV930在蜗轮副调整上出现了双导程蜗杆、两截式蜗杆等各类传动 机构，较好的解决了蜗轮副间隙调整问题。端齿盘分度定位的等分数控转台。这种转台采用伺服电机或液压马达驱动，蜗 轮蜗杆或齿轮传动，液压或气压锁紧，端齿盘精确定位，分度可达到1，分度精度可达土 3,重复定位精度可达土 1”。该转台的优点是：定位刚度好、载重大、重 复定位精度高、精度保持性能好。缺点是：端齿盘制造精度要求很高，不能任意角 度分度，只能按端齿盘齿数进行等分角度的分度。 等分数控转台关键部件是端齿盘， 端齿盘的分度精度直接决定了数控转台的精度。国内已经具备了精加工端齿盘的能 力，在精度上与国外产品差距不大。但是在传动系统的精度以及电气控制方面，国 内的水平还有待提高，从而进一步提高转台的可靠性。凸轮结构驱动的数控转台。 采用弧面凸轮分度机构或者平面分度凸轮进行分度， 实现固定角度等分分度，普通电机驱动，端齿盘定位（也有直接通过凸轮分度机构 定位的），机械锁紧（如凸轮锁紧） 。优点是：分度速度快，精度高，负荷大，刚性 好，使用普通电机替代了高价的伺服电机，在价格上、控制上、维护上有很大优越 性。缺点是：凸轮分度机构的加工制造要求高，加工设备专业化程度高，需要由专 业制造厂家提供。 国内的凸轮分度机构只有少数专业厂家能够制造并达到精度要求， 与国外有一定差距。力矩电机直接驱动的数控转台。顾名思义，此种转台是采用大扭矩力矩电机直 接驱动的，利用液压或气压通用刹紧套实现转台的刹紧， 绝对编码器作为反馈信号， 在相关控制系统控制下，能够实现各种等分、不等分的连续回转运动，最小分度单 位可达0.001 ，转速高，如烟台环球机床附件集团有限公司生产的TK62500转台最高转速可达到 130r/min 。该转台的优点是：任意分度、转速高、载荷量大、故障 点少、可靠性高，并且结构简单，易于生产厂家组织生产和实现批量化、专业化生 产。缺点是驱动力矩小、体积较大。以上叙述的几种数控转台是市场上常见的几种结构形式，还有其它结构或者是 几种结构形式组合的数控转台结构，不能一一列举。4、展望我国的功能部件发展已经跟不上机床行业发展的步伐，成为民族机床工业发展 的瓶颈。国家“十一五”规划中，对功能部件的发展予以了大力的支持，数控转台 的开发研制和技术创新得到了发展的契机。数控转台的发展趋势是：在规格上向两 头延伸，即开发小型和大型转台；在性能上将研制新结构，采用新材料，大幅度提 高工作台转速和转台的承载能力；在形式上研制两轴联动和多轴并联回转的数控转 台。国内厂家要加快自主创新，广泛应用新技术、新材料，瞄准国际先进水平，尽 快缩短与国外先进水平的差距，走专业化、产业化、社会协作化的路子，形成规格 齐全、性能优越、形式多样的中高档次数控转台产品生产模式， 在产品质量、 性能、 结构创新、精度稳定性、品牌信誉、外观造型等方面有所突破，做大做强中国数控 转台产业。