基于直驱技术的精密数控回转工作台研制.pdf

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1、２０１６年１月机床与液压Ｊａｎ?２０１６第４４卷第２期ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＶｏｌ?４４Ｎｏ?２ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ?ｉｓｓｎ?１００１－３８８１?２０１６?０２?００６基于直驱技术的精密数控回转工作台研制１，２１，２１，２胡秋，余纬，赵鹏宁（１．中国工程物理研究院机械制造工艺研究所，四川绵阳６２１９００；２．中国工程物理研究院超精密加工技术重点实验室，四川绵阳６２１９００）摘要：以某精密数控立式加工机床用回转工作台设计为例，分析了直驱式精密数控回转工作台共性关键技术并给出了详细解决方案，包括支承设计、

2、锁紧设计、冷却设计、精度设计与实现等。通过关键技术的集成，完成了直驱式精密数控转台研制。文中所述各关键技术对于集成式直驱转台研制提供了有益参考。关键词：回转工作台；支承设计；锁紧设计；精度设计；冷却设计中图分类号：ＴＧ５０２文献标志码：Ｂ文章编号：１００１－３８８１（２０１６）２－０１８－３ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＰｒｅｃｉｓｉｏｎＮＣＲｏｔａｒｙＴａｂｌｅＢａｓｅｄｏｎＤｉｒｅｃｔ⁃ｄｒｉｖｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ１，２１，２１，２ＨＵＱｉｕ，ＹＵＷｅｉ，ＺＨＡＯＰｅｎｇｎｉｎｇ（１．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＭ

3、ａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣｈｉｎａＡｃａｄｅｍｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＰｈｙｓｉｃｓ，ＭｉａｎｙａｎｇＳｉｃｈｕａｎ６２１９００，Ｃｈｉｎａ；２．ＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＵｌｔｒａ⁃ｓｏｐｈｉｓｔｉｃａｔｅｄＭａｃｈｉｎｉｎｇ，ＣｈｉｎａＡｃａｄｅｍｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＰｈｙｓｉｃｓ，ＭｉａｎｙａｎｇＳｉｃｈｕａｎ６２１９００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴａｋｉｎｇａｒｏｔａｒｙｔａｂｌｅｉｎａｃｅｒｔａｉｎｐｒｅｃｉｓｉｏｎＮＣｖｅｒｔｉｃａｌｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌａｓａｎｅｘａｍｐｌｅ，ｔ

4、ｈｅｋｅｙｃｏｍｍｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｏｆｐｒｅｃｉｓｉｏｎｄｉｒｅｃｔ⁃ｄｒｉｖｅＮＣｒｏｔａｒｙｔａｂｌｅｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｔｈｅｓｏｌｕｔｉｏｎｗａｓｇｉｖｅｎｉｎｄｅｔａｉｌ，ｗｈｉｃｈｉｎｃｌｕｄｅｄｔｈｅｂｅａｒｉｎｇｄｅｓｉｇｎ，ｌｏｃｋｄｅ⁃ｓｉｇｎ，ｃｏｏｌｉｎｇｄｅｓｉｇｎ，ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｄｅｓｉｇｎａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｏｓｅｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，ｔｈｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎｄｉｒｅｃｔｄｒｉｖｅＮＣｒｏｔａｒｙｔａ

5、ｂｌｅｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ．Ｔｈｅｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｈａｖｅｂｅｎｅｆｉｃｉａｌｒｅｆｅｒｅｎｃｅｉｎｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｄｉｒｅｃｔ⁃ｄｒｉｖｅｒｏｔａｒｙｔａ⁃ｂｌｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｒｏｔａｒｙｔａｂｌｅ；Ｂｅａｒｉｎｇｄｅｓｉｇｎ；Ｌｏｃｋｄｅｓｉｇｎ；Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｄｅｓｉｇｎ；Ｃｏｏｌｉｎｇｄｅｓｉｇｎ直驱式电转台具有精度高、动态性能好、集成性种方式结构较复杂，加工装配难度较大，转台体积高、体积小，故障率低等蜗轮蜗杆式转台无可比拟的大，集成度不高。现代数控机

6、床回转工作台直接采用优点，它在机床工具行业（如各种多轴联动复合加转台轴承（如图１所示），它采用高精密圆柱滚子，工心）、超精密加工机床、专用机电系统开发、精密同时承受径向力和轴向力，这使得转台设计变得简测量系统等方面都有着广泛的应用。单、更加集成化。以某精密立式加工中心用精密数控回转工作台设计为例，介绍了精密直驱式数控转台设计中的关键技术及其解决方案，以期对国内机床工具行业研发直驱式精密数控转台提供帮助。１直驱转台设计关键技术１?１支承设计作为回转工作台核心元件，转台支承不仅要具有图１转台轴承很高的承载能力，还需具备高回转精度、高抗

7、倾覆能如图２所示，直接选用ＳＫＦ公司的ＮＲＴ１２０转台力以及较高的转速能力等。转台支承设计主要考虑几轴承作为支承元件，其轴向承载能力为１１０００Ｎ，轴何形状要求、转速、负荷、精度、预应力。向刚度这３０００Ｎ／μｍ，径向刚度为２６００Ｎ／μｍ，角刚在传统的回转工作台设计中，支承设计一般采用度为６５００Ｎ／μｍ。另一方面由于直接选用转台轴承，从多个轴承（滚动轴承或滑动轴承等）进行组合配置而在有限的空间内更易实现轴系结构参数的优化，转台以承担轴向力和径向力。由于采用多个轴承联合，这系统刚度更大，同时，也使得转台零部件加工更容易。收稿日期

8、：２０１５－０９－２２基金项目：中国工程物理研究院超精密加工技术重点实验室资助项目（Ｋ８５５）作者简介：胡秋（１９７１—），工学硕士，高级工程师，主要研究方向为复杂机电系统集成、超精密加工机床及关键功能部件研发。Ｅ－ｍａｉｌ：ｈｕｑｕｍａｓｔｅｒ＠