數(shù)控回轉(zhuǎn)臺(tái)車的設(shè)計(jì)

數(shù)控回轉(zhuǎn)臺(tái)車的設(shè)計(jì)

1機(jī)床是中國(guó)制造業(yè)水平的最高境界近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和信息化的快速發(fā)展，以及國(guó)防的需要，高質(zhì)量的數(shù)據(jù)機(jī)床提出了巨大的需求。機(jī)床制造業(yè)是一國(guó)工業(yè)之基石,它為新技術(shù)、新產(chǎn)品的開發(fā)和現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)提供重要的手段,是不可或缺的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。即使是發(fā)達(dá)工業(yè)化國(guó)家,也無(wú)不高度重視。機(jī)床是一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平的象征,代表機(jī)床制造業(yè)最高境界的則是五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)。從某種意義上說(shuō),五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)反映了一個(gè)國(guó)家的工業(yè)發(fā)展水平狀況。2軸加工特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床加工某些零件時(shí),除需要有沿X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)軸的直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)之外,還需要有繞X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)軸的圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng),分別稱為A、B、C軸。五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床也稱五坐標(biāo)機(jī)床,它是在三個(gè)平動(dòng)軸(沿X、Y、Z軸的直線運(yùn)動(dòng))的基礎(chǔ)上增加了兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸(能實(shí)現(xiàn)繞X軸、Z軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),即A軸和C軸),不僅可使刀具相對(duì)于工件的位置任意可控,而且刀具軸線相對(duì)于工件的方向也在一定范圍內(nèi)任意可控,由此使五坐標(biāo)加工工具有以下特點(diǎn):a.可避免刀具干涉,加工普通三坐標(biāo)機(jī)床難以加工的復(fù)雜零件,加工適應(yīng)性廣,如圖1(a)所示。b.對(duì)于直紋面類零件,可采用側(cè)銑方式一刀成型,加工質(zhì)量好、效率高,如圖1(b)所示。c.對(duì)一般立體型面特別是較為平坦的大型表面,可用大直徑端銑刀端面逼近表面進(jìn)行加工,走刀次數(shù)少,殘余高度小,可大大提高加工效率與表面質(zhì)量,如圖1(c)所示。d.對(duì)工件上的多個(gè)空間表面可一次裝夾進(jìn)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,如圖1(d)所示。e.五軸加工時(shí),刀具相對(duì)于工件表面可處于最有效的切削狀態(tài)。例如使用球頭刀時(shí)可避免球頭底部切削,如圖1(e)所示,利于提高加工效率。同時(shí),由于切削狀態(tài)可保持不變,刀具受力情況一致,變形一致,可使整個(gè)零件表面上的誤差分布比較均勻,這對(duì)于保證某些高速回轉(zhuǎn)零件的平衡性能具有重要作用。f.在某些加工場(chǎng)合,如空間受到限制的通道加工或組合曲面的過(guò)渡區(qū)域加工,可采用較大尺寸的刀具避開干涉,刀具剛性好,有利于提高加工效率與精度,如圖1(f)所示?，F(xiàn)在,大家普遍認(rèn)為,五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)是解決葉輪、葉片、船用螺旋槳、重型發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子、大型柴油機(jī)曲軸等加工的唯一手段。所以,每當(dāng)人們?cè)谠O(shè)計(jì)、研制復(fù)雜曲面遇到無(wú)法解決的難題時(shí),往往轉(zhuǎn)向求助于五軸數(shù)控系統(tǒng)。3軸聯(lián)動(dòng)加工中心加工中心一般分為立式加工中心和臥式加工中心,立式加工中心(三軸)最有效的加工面僅為工件的頂面,臥式加工中心借助回轉(zhuǎn)工作臺(tái),也只能完成工件的四面加工。目前高檔的加工中心正朝著五軸控制的方向發(fā)展。五軸聯(lián)動(dòng)加工中心具有高效率、高精度的特點(diǎn),工件一次裝夾就可完成五面體的加工。如配置上五軸聯(lián)動(dòng)的高檔數(shù)控系統(tǒng),還可以對(duì)復(fù)雜的空間曲面進(jìn)行高精度加工,更能夠適宜像汽車零部件、飛機(jī)結(jié)構(gòu)件等現(xiàn)代模具的加工。五軸加工中心的回轉(zhuǎn)軸基本有兩種方式:一種是工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸,另一種則是依靠立式主軸頭的回轉(zhuǎn)。3.1工作臺(tái)回轉(zhuǎn)式加工中心的設(shè)計(jì)和分析在這個(gè)類型中,主軸前端是一個(gè)回轉(zhuǎn)頭,能自行環(huán)繞Z軸360°旋轉(zhuǎn),成為C軸?；剞D(zhuǎn)頭上還帶有可環(huán)繞X軸旋轉(zhuǎn)的A軸,一般可達(dá)±90°以上,實(shí)現(xiàn)上述同樣的功能。這種設(shè)置方式的優(yōu)點(diǎn)是主軸加工非常靈活,工作臺(tái)也可以設(shè)計(jì)得非常大,客機(jī)龐大的機(jī)身、巨大的發(fā)動(dòng)機(jī)殼都可以在這類加工中心上加工。這種設(shè)計(jì)還有一大優(yōu)點(diǎn),我們?cè)谑褂们蛎驺姷都庸で鏁r(shí),當(dāng)?shù)毒咧行木€垂直于加工面時(shí),由于球面銑刀的頂點(diǎn)線速度為零,頂點(diǎn)切出的工件表面質(zhì)量會(huì)很差,采用主軸回轉(zhuǎn)的設(shè)計(jì),令主軸相對(duì)工件轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度,使球面銑刀避開頂點(diǎn)切削,保證有一定的線速度,可提高表面加工質(zhì)量。這種結(jié)構(gòu)非常受高精度模具曲面加工的歡迎,這是工作臺(tái)回轉(zhuǎn)式加工中心難以做到的。為了達(dá)到回轉(zhuǎn)的高精度,高檔的回轉(zhuǎn)軸還配置了圓光柵尺反饋,分度精度都在幾秒以內(nèi),當(dāng)然這類主軸的回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,制造成本也較高。3.2雙轉(zhuǎn)臺(tái)式的平臺(tái)五軸機(jī)床設(shè)置在機(jī)床身上的工作臺(tái)可以環(huán)繞X軸回轉(zhuǎn),定義為A軸,A軸一般工作范圍+30°~-120°。工作臺(tái)的中間還設(shè)有一個(gè)回轉(zhuǎn)臺(tái),可以環(huán)繞Z軸回轉(zhuǎn),定義為C軸,C軸是360°回轉(zhuǎn)的。這樣通過(guò)A軸與C軸的組合,固定在工作臺(tái)上的工件除了底面之外,其余的五個(gè)面都可以由立式主軸進(jìn)行加工。A軸和C軸最小分度值一般為0.001°,這樣又可以把工件細(xì)分成任意角度,加工出傾斜面、傾斜孔等。A軸和C軸如與X、Y、Z三直線軸實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng),就可加工出復(fù)雜的空間曲面,當(dāng)然這需要高檔的數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)以及軟件的支持。這種設(shè)置方式的優(yōu)點(diǎn)是主軸的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,主軸剛性非常好,制造成本比較低。但一般工作臺(tái)不能設(shè)計(jì)太大,承重也較小,特別是當(dāng)A軸回轉(zhuǎn)大于等于90°時(shí),工件切削時(shí)會(huì)對(duì)工作臺(tái)帶來(lái)很大的承載力矩。數(shù)控機(jī)床中常用的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)有分度工作臺(tái)和數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái),它們的功用各不相同。分度工作臺(tái)的功用只是將工件轉(zhuǎn)位換面,和自動(dòng)換刀裝置配合使用,實(shí)現(xiàn)工件一次安裝能完成幾個(gè)面的多種工序,提高工作效率;數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)除了分度和轉(zhuǎn)位的功能之外,還能實(shí)現(xiàn)數(shù)控圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。分度工作臺(tái)的分度精度要求較高(普通級(jí)±10″、精密級(jí)±5″、高精密級(jí)±3″)。3.2.1定位元件的選取分度工作臺(tái)的分度、轉(zhuǎn)位和定位工作,是按照控制系統(tǒng)的指令自動(dòng)地進(jìn)行,每次轉(zhuǎn)位回轉(zhuǎn)一定角度(5°、10°、15°、30°、45°、90°、180°),但實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)位的機(jī)構(gòu)都很難達(dá)到分度精度的要求,所以要有專門的定位元件來(lái)保證。因此定位元件往往是分度工作臺(tái)的關(guān)鍵。常用的定位元件有插銷定位、反靠定位、齒盤定位和鋼球定位等幾種。齒盤定位的分度工作臺(tái)能達(dá)到很高的分度定位精度,一般為±3″,最高可達(dá)±0.4″。能承受很大的外載,定位剛度高,精度保持性好。實(shí)際上,由于齒盤嚙合、脫開相當(dāng)于兩齒盤對(duì)研過(guò)程,因此,隨著齒盤使用時(shí)間的延續(xù),其定位精度還有不斷提高的趨勢(shì)。齒盤定位的分度工作臺(tái)廣泛用于數(shù)控機(jī)床、組合機(jī)床或其他專用機(jī)床。3.2.2數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在數(shù)控機(jī)床上一般由數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)(簡(jiǎn)稱數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái))除了可以實(shí)現(xiàn)圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)之外,還可以完成分度運(yùn)動(dòng)。數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的外形和分度工作臺(tái)沒有多大差別,但在結(jié)構(gòu)上則具有一系列的特點(diǎn)。由于數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)能實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng),所以它在結(jié)構(gòu)上和數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有許多共同之處。不同點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的是直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng),而數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)實(shí)現(xiàn)的是圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)可分為開環(huán)和閉環(huán)兩種。3.2.2.脈沖分量的選取及步距角開環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作是由步進(jìn)電機(jī)按指令脈沖的要求來(lái)確定數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)方向、回轉(zhuǎn)速度、回轉(zhuǎn)角度。數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的脈沖當(dāng)量是指數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)每個(gè)脈沖所回轉(zhuǎn)的角度(度/脈沖),有的小到0.001°/脈沖,有的大到2°/脈沖,設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)加工精度的要求和數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)直徑大小來(lái)選定。一般加工精度愈高,脈沖當(dāng)量應(yīng)選得愈小;數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)直徑愈大,脈沖當(dāng)量應(yīng)選得愈小。但也不能盲目追求過(guò)小的脈沖當(dāng)量。脈沖當(dāng)量δ選定后,根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的脈沖步距角θ就可決定減速齒輪和渦輪副的傳動(dòng)比:式中Z1,Z2—分別為主動(dòng)、被動(dòng)齒輪齒數(shù);Z3,Z4—分別為蝸桿頭數(shù)和蝸輪齒數(shù)。在確定Z1,Z2,Z3,Z4時(shí),一方面要滿足傳動(dòng)比的要求,同時(shí)也要考慮到結(jié)構(gòu)的限制。3.2.2.轉(zhuǎn)臺(tái)定位精度好閉環(huán)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)與開環(huán)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)大致相同,其區(qū)別在于:閉環(huán)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)有轉(zhuǎn)動(dòng)角度的測(cè)量元件(圓光柵或圓感應(yīng)同步器)。所測(cè)量的結(jié)果反饋回去與指令值進(jìn)行比較,按閉環(huán)原理進(jìn)行工作,使轉(zhuǎn)臺(tái)定位精度更高。有一些數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)上,采用伺服電機(jī)軸端帶測(cè)速發(fā)電機(jī)和旋轉(zhuǎn)變壓器,或帶脈沖編碼盤,直接反饋電機(jī)軸的轉(zhuǎn)速和角位移,進(jìn)行半閉環(huán)控制。4實(shí)現(xiàn)同時(shí)控制、五軸聯(lián)動(dòng)由于五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)價(jià)格十分昂貴,加之NC程序制作較難,使五軸系統(tǒng)難以“平民”化?，F(xiàn)在很多的工廠都在這幾年或幾年前購(gòu)置了三軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控銑床,即能實(shí)現(xiàn)X、Y、Z三個(gè)軸方向的同時(shí)平動(dòng)。如果再配上一個(gè)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái),能實(shí)現(xiàn)繞X軸、Z軸旋轉(zhuǎn)(即A軸和C軸),再完成數(shù)控部分的改造,實(shí)現(xiàn)同時(shí)控制即能實(shí)現(xiàn)五軸聯(lián)動(dòng)。這樣即可減少固定資產(chǎn)的無(wú)形磨損,又避免購(gòu)置新機(jī)的大量資金投入。4.1工作臺(tái)的工作分度第一,使工作臺(tái)進(jìn)行圓周進(jìn)給完成切削工作;第二,使工作臺(tái)進(jìn)行分度工作。它按照控制系統(tǒng)的命令,在需要時(shí)完成上述任務(wù)。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)由伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),采用無(wú)級(jí)變速方式工作,所以定位精度完全由控制系統(tǒng)決定。4.2齒輪回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的工作原理本文中設(shè)計(jì)的產(chǎn)品見圖2(見下頁(yè))屬于閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái),兩個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器分別位于與工作臺(tái)固接的軸端和支撐座的尾端,能將旋轉(zhuǎn)后的位置準(zhǔn)確的反饋回系統(tǒng)。這種數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)由交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),在它的輸出軸上接連軸器,再接一級(jí)齒輪減速器。該數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)由圓柱齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)、渦輪渦桿傳動(dòng)系統(tǒng)、間隙消除裝置及蝸輪夾緊裝置組成。因?yàn)槭菧u輪渦桿傳動(dòng)與分度,所以停位不受限,并不像端齒分度盤一樣,只能分度固定的角度的整數(shù)倍(5°、10°、15°等),而且偏轉(zhuǎn)范圍較大(110°~-70°),能加工任何角度與傾斜度的孔與表面。齒的側(cè)隙是靠齒輪制造精度和安裝精度來(lái)保持。大齒輪的支撐軸與渦桿軸做成一個(gè)軸,這種聯(lián)結(jié)方式能增大連接的剛性和精度,更能減少功率的損耗。其工作原理簡(jiǎn)述如下:回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)由交流侍服電機(jī)驅(qū)動(dòng)圓柱齒輪傳動(dòng),帶動(dòng)渦輪渦桿系統(tǒng),使工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)。當(dāng)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)接到數(shù)控系統(tǒng)的指令后,首先松開圓周運(yùn)動(dòng)部分的渦輪夾緊裝置,松開渦輪,然后啟動(dòng)交流侍服電機(jī),按數(shù)控指令確定工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)方向、回轉(zhuǎn)速度及回轉(zhuǎn)角度大小等參數(shù)。擺動(dòng)部分的工作原理與此相同。需要說(shuō)明的是,當(dāng)工作臺(tái)靜止時(shí)必須處于鎖緊狀態(tài),工作臺(tái)沿其圓周方向均勻分布6個(gè)夾緊液壓缸進(jìn)行夾緊。當(dāng)工作臺(tái)不回轉(zhuǎn)時(shí),夾緊油缸在液壓油的作用下向外運(yùn)動(dòng),通過(guò)鎖緊塊僅僅頂在渦輪內(nèi)壁,從而鎖緊工作臺(tái)。當(dāng)工作臺(tái)需要回轉(zhuǎn)時(shí),數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令,反向重復(fù)上述動(dòng)作,松開渦輪,使渦輪和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)按照控制系統(tǒng)的指令進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。5擺動(dòng)部分的設(shè)計(jì)由圖2可知,整個(gè)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)按照功用不同可以分為兩個(gè)組成部分,即圓周回轉(zhuǎn)部分和擺動(dòng)部分,在圓周回轉(zhuǎn)部分和擺動(dòng)部分中,又可以按照傳動(dòng)結(jié)構(gòu)分為兩個(gè)部分,即齒輪傳動(dòng)部分和蝸輪蝸桿傳動(dòng)部分,見圖3。以下將簡(jiǎn)單說(shuō)明一下計(jì)算和設(shè)計(jì)過(guò)程。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)圓周回轉(zhuǎn)部分的計(jì)算主要分為兩個(gè)部分,即齒輪傳動(dòng)部分和渦輪渦桿傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)、計(jì)算。5.1.1齒輪形狀設(shè)計(jì)缺乏設(shè)計(jì)這是很常規(guī)的計(jì)算。主要包括以下內(nèi)容:材料選擇、精度及參數(shù)選擇、螺旋角選擇、齒寬系數(shù)確定、計(jì)算齒輪各個(gè)直徑、中心距、齒輪寬度、齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)、校核彎曲疲勞強(qiáng)度等等。具體過(guò)程和步驟可參見相關(guān)手冊(cè),此處從略。5.1.2渦式渦桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)主要包括以下內(nèi)容:渦輪渦桿材料、硬度、頭數(shù)、齒數(shù)、螺旋升角、渦輪齒寬、彎曲疲勞強(qiáng)度校核、效率計(jì)算、熱平衡計(jì)算等等。此處從略。5.2設(shè)計(jì)和計(jì)算擺動(dòng)部分與圓周回轉(zhuǎn)部分的設(shè)計(jì)過(guò)程完全相同,不再贅述。6數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)主要部件是關(guān)鍵部件機(jī)床產(chǎn)品的很多單元技術(shù)都孕育在關(guān)鍵功能部件之中。在數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)中,其主要部件——渦輪渦桿調(diào)隙結(jié)構(gòu)、閉環(huán)檢測(cè)結(jié)構(gòu)、回轉(zhuǎn)部位鎖緊裝置、潤(rùn)滑與密封等部位均屬于關(guān)鍵部件。6.1雙螺距漸厚渦流的齒輪傳動(dòng)的模數(shù)在數(shù)控機(jī)床中,分度工作臺(tái)、數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)都廣泛采用渦桿渦輪傳動(dòng)。渦輪副的嚙合側(cè)隙對(duì)其分度定位精度影響最大,因此消除渦輪副的側(cè)隙就成為數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的關(guān)鍵問題。一般在要求連續(xù)精確分度的機(jī)構(gòu)中(如齒輪加工機(jī)床、數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等)或?yàn)榱吮苊鈧鲃?dòng)機(jī)構(gòu)因承受脈動(dòng)載荷(如斷續(xù)銑削)而引起扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的場(chǎng)合往往采用雙螺距漸厚渦桿,以便調(diào)整嚙合側(cè)隙到最小限度。雙螺距漸厚渦桿與普通渦桿的區(qū)別是:雙螺距漸厚渦桿齒的左、右兩側(cè)面具有不同的齒距(導(dǎo)程);而同一側(cè)面的齒距(導(dǎo)程)則是相等的(圖4)。雙螺距漸厚渦桿副的嚙合原理與一般渦桿副嚙合原理相同,渦桿的軸向截面仍相當(dāng)于基本齒條,渦輪則相當(dāng)于同它嚙合的齒輪。由于渦桿齒左、右兩側(cè)面具有不同的齒距,即左、右兩側(cè)面具有不同的模數(shù)m(m=t/π)。因而同一側(cè)面的齒距相同,故沒有破壞嚙合條件。雙螺距漸厚渦桿傳動(dòng)的公稱模數(shù)m可看成普通渦輪副的軸向模數(shù),一般等于左、右齒面模數(shù)的平均值。此渦桿齒厚從頭到尾逐漸增厚。但由于同一側(cè)的螺距是相同的,所以仍然可以保持正常的嚙合。因此,可用軸向移動(dòng)渦桿的方法來(lái)消除渦桿與渦輪的齒側(cè)隙。從圖5中知道,渦桿左側(cè)的齒矩為t左,右側(cè)的齒距為t右,中間齒距為t中。當(dāng)t右>t左時(shí)s1=t左-c1s2=t右-c1相鄰兩齒厚的差值Δs=s2-s1=t右-t左不難看出,任意兩相鄰齒厚之差(沿同一軸向截面上)都是Δs=si+1-si=t右-t左,這樣的渦桿從左到右齒厚漸厚,當(dāng)渦桿向左移動(dòng)時(shí),嚙合側(cè)隙將會(huì)逐漸減小。同理,當(dāng)t左>t右時(shí),從左到右齒厚漸薄,當(dāng)渦桿向左移動(dòng)時(shí),嚙合側(cè)隙將會(huì)逐漸變大。圖5是依靠改變調(diào)整環(huán)的厚度,即可使渦桿軸向移動(dòng),以便調(diào)整渦桿渦輪嚙合側(cè)隙。6.2閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)臺(tái)考慮到機(jī)器性能要求的精密性以及加工的準(zhǔn)確性,還要與數(shù)控銑床相連成為精密的五軸機(jī)床。因此要求系統(tǒng)為閉環(huán),即設(shè)計(jì)一閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)臺(tái)。所以選用FAGRO公司的兩個(gè)ENCODERH-90型旋轉(zhuǎn)編碼器分別安裝在與回轉(zhuǎn)臺(tái)連接的軸末端和擺動(dòng)支座軸末端。這樣即使在傳動(dòng)過(guò)程中有誤差或間隙也可在反饋后得到數(shù)控系統(tǒng)的補(bǔ)償。6.3密封裝置和密封力的計(jì)算6.3.1主閥頂緊力在數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)部分,渦輪內(nèi)壁采用的是液壓缸直接頂緊,用鎖緊膠木塊與渦輪內(nèi)圈的摩擦力來(lái)鎖緊。鎖緊力計(jì)算過(guò)程舉例如下:單缸頂緊力F1=p·s=20×314.2=6283N單缸鎖緊力Fr=FDμ=6283×0.3=1884.9N單缸鎖緊力矩T1=FTR=1884.9×0.095=179M·m則總鎖緊力矩T總=6T1=6×179=1074N·m與FIBRO公司的產(chǎn)品TRT340~400規(guī)格的產(chǎn)品鎖緊力85kgf·m稍大,能符合要求。6.3.2減少油壓力不穩(wěn)定切削特性對(duì)于擺動(dòng)部分的鎖緊是根據(jù)FIBRO公司的專利性產(chǎn)品“油壓環(huán)抱式鎖緊裝置”構(gòu)思而成。將此裝置套在擺動(dòng)軸渦輪輪轂上,能大面積的鎖緊擺動(dòng)部分,鎖緊時(shí)圓周表面緊密配合,減少了盤面壓力不穩(wěn)定的起伏,所以具有高剛性和耐重切削的特性(圖6)。鎖緊力計(jì)算舉例如下:例:輸入油壓20MPa,鎖住面積:油壓環(huán)長(zhǎng)50mm,保守估計(jì)60%接觸。則總面積s=πdl60%=π×115×50×60%=10838.5mm2鎖緊力F=psμ=20×10838.5×0.2=43354N鎖緊力矩T=FR=43354×57.5×103=2482.8N·m比FIBRO公司的產(chǎn)品擺動(dòng)部分的鎖緊力100kgf·m更大一些,能符合要求,可以耐重切削。6.4潤(rùn)潤(rùn)油6.4.1噴油潤(rùn)滑軸承因?yàn)榛剞D(zhuǎn)部分有較大的擺動(dòng)角度(110°~-70°),所以雖然渦輪渦桿及齒輪傳動(dòng)都是在箱體內(nèi),也不能采用常規(guī)的甩油潤(rùn)滑。再者箱蓋或工作臺(tái)與箱座或回轉(zhuǎn)下箱之間不可能有很好的密封,在傾斜時(shí)會(huì)將存于箱底的油倒出,沒法再甩油。所以回轉(zhuǎn)部分都應(yīng)選用循環(huán)噴油潤(rùn)滑。但在裝配時(shí)軸承部分要先