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1、2009届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（文献综述）毕业设计（论文）文献综述题目双轴回转工作台结构设计专业机械设计制造及其自动化班级机057班学号3050211188学生张立方指导教师高峰教授 二○○九年2009届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（文献综述）文献综述一.双轴回转工作台简介[１]双轴回转工作台是五轴联动的基础，它能够实现回转轴和摆动轴的两坐标定位。在三轴联动的数控铣床上增加了双轴回转工作台，并通过数控改造使之成为五轴数控铣床，是扩展机床使用功能的简捷方式。数控机床加工某些零件时,除需要有沿X、Y、Z三个坐标轴的直
2、线进给运动之外,还需要有绕X、Y、Z三个坐标轴的圆周进给运动,分别称为A、B、C轴。安装双回转轴工作台的五轴联动机床也称五坐标机床,它是在三个平动轴(沿X、Y、Z轴的直线运动)的基础上增加了两个转动轴(能实现绕X轴、Z轴旋转运动,即A轴和C轴)，双轴回转工作台实现了A轴和C轴的转动。设置在床身上的工作台可以环绕X轴回转，定义为A轴，A轴一般工作范围有限，并非360度。工作台的中间还设有一个回转台，环绕Z轴回转，定义为C轴，C轴都是360度回转。这样五轴联动机床实现五轴联动的关键就在于双回转轴工作台。二.双轴回转工作台的特点[１]装有
3、双轴回转工作台不仅可使刀具相对于工件的位置任意可控,而且刀具轴线相对于工件的方向也在一定范围内任意可控,由此使的五轴联动机床加工具有以下特点:A.可避免刀具干涉,加工普通三坐标机床难以加工的复杂零件,加工适应性广,如图1(a)所示。B.对于直纹面类零件,可采用侧铣方式一刀成型,加工质量好、效率高,如图1(b)所示。C.对一般立体型面特别是较为平坦的大型表面,可用大直径端铣刀端面逼近表面进行加工,走刀次数少,残余高度小,可大大提高加工效率与表面质量,如图1(c)所示。2009届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（文献综述）D.对工件上
4、的多个空间表面可一次装夹进行多面、多工序加工,加工效率高并有利于提高各表面的相互位置精度,如图1(d)所示。E.五轴加工时,刀具相对于工件表面可处于最有效的切削状态。例如使用球头刀时可避免球头底部切削,如图1(e)所示,利于提高加工效率。同时,由于切削状态可保持不变,刀具受力情况一致,变形一致,可使整个零件表面上的误差分布比较均匀,这对于保证某些高速回转零件的平衡性能具有重要作用。F.在某些加工场合,如空间受到限制的通道加工或组合曲面的过渡区域加工,可采用较大尺寸的刀具避开干涉,刀具刚性好,有利于提高加工效率与精度,如图1(f)所示
5、。现在,大家普遍认为,五轴联动数控机床系统是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机曲轴等加工的唯一手段。所以,每当人们在设计、研制复杂曲面遇到无法解决的难题时,往往转向求助于五轴数控系统。图1五轴联动加工的特点2009届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（文献综述）三.双轴回转工作台的结构和原理[１][2][3][4][5][6][12]由于五轴联动数控机床系统价格十分昂贵,加之NC程序制作较难,使五轴系统难以“平民”化。现在很多的工厂使用的是三轴联动的数控机床,即能实现X、Y、Z三个轴方向的同时平动。如
6、果再配上一个双轴回转工作台,能实现绕X轴、Z轴旋转(即A轴和C轴),再完成数控部分的改造,实现同时控制即能实现五轴联动。这样即可减少固定资产的无形磨损,又避免购置新机的大量资金投入。3.1双轴回转工作台的功用第一,使工作台进行圆周进给完成切削工作;第二,使工作台进行分度工作。它按照控制系统的命令,在需要时完成上述务。数控回转工作台由伺服电动机驱动,采用无级变速方式工作,所以定位精度完全由控制系统决定。3.2双轴回转工作台的传动和结构此处引用的工作台属于闭环数控回转工作台,两个旋转编码器分别位于与工作台固接的轴端和支撑座的尾端,能将旋
7、转后的位置准确的反馈回系统。这种数控回转工作台由交流伺服电动机驱动,在它的输出轴上接连轴器,再接一级齿轮减速器。该数控回转工作台由圆柱齿轮传动系统、涡轮涡杆传动系统、间隙消除装置及蜗轮夹紧装置组成。因为是涡轮涡杆传动与分度,所以停位不受限,并不像端齿分度盘一样,只能分度固定的角度的整数倍(5°、10°、15°等),而且偏转范围较大(110°～-70°),能加工任何角度与倾斜度的孔与表面。齿的侧隙是靠齿轮制造精度和安装精度来保持。大齿轮的支撑轴与涡杆轴做成一个轴,这种联结方式能增大连接的刚性和精度,更能减少功率的损耗。其工作原理简述如
8、下:2009届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（文献综述）回转工作台的运动由交流侍服电机驱动圆柱齿轮传动,带动涡轮涡杆系统,使工作台旋转。当数控回转工作台接到数控系统的指令后,首先松开圆周运动部分的涡轮夹紧装置,松开涡轮,然后启动交
