1、前言
數(shù)控轉(zhuǎn)臺是一種重要的機(jī)床附件，主要應(yīng)用在加工中心和數(shù)控鏜銑床上，俗稱“四軸”。數(shù)控轉(zhuǎn)臺的應(yīng)用，為機(jī)床提供了回轉(zhuǎn)坐標(biāo)，通過第四軸、第五軸驅(qū)動轉(zhuǎn)臺完成等分、不等分或連續(xù)的回轉(zhuǎn)加工，使客戶加工復(fù)雜曲面變成可能，擴(kuò)大了機(jī)床的加工范圍。近年來，隨著國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床向高速、高效、高精、柔性化、環(huán)保方面迅猛發(fā)展，用戶對零件加工的要求也越來越高，加工中心（特別是四軸、五軸）的需求也在增加，與之相應(yīng)的數(shù)控轉(zhuǎn)臺的需求也隨之發(fā)展。本文將介紹一下數(shù)控轉(zhuǎn)臺的發(fā)展情況、主要結(jié)構(gòu)形式與發(fā)展前景。
2、國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r
國內(nèi)的數(shù)控轉(zhuǎn)臺市場主要被我國內(nèi)地和臺灣地區(qū)的生產(chǎn)廠家所占領(lǐng)，少量高端產(chǎn)品由日本、德國、美國等公司占領(lǐng)，國內(nèi)產(chǎn)品主要以中低檔產(chǎn)品為主。
內(nèi)地較具競爭力的生產(chǎn)廠家是煙臺環(huán)球機(jī)床附件集團(tuán)有限公司，產(chǎn)品體系完善，規(guī)格種類齊全，設(shè)計開發(fā)和制造經(jīng)驗豐富。臺灣的生產(chǎn)廠家比如德川機(jī)械股份有限公司是專業(yè)數(shù)控轉(zhuǎn)臺制造商之一。國外的專業(yè)生產(chǎn)廠家有日本的NIKKEN（日研）、德國Peiseler美國HASS公司等。國內(nèi)的數(shù)控轉(zhuǎn)臺產(chǎn)品與國外產(chǎn)品相比仍有一定差距，主要表現(xiàn)在數(shù)控轉(zhuǎn)臺的速度、精度、可靠性上。通過優(yōu)化蝸輪副的材料和制造工藝、端齒盤的材料和制造工藝、裝配工藝以及其它技術(shù)手段，可以提高國內(nèi)產(chǎn)品的總體質(zhì)量。國內(nèi)產(chǎn)品雖然在地域上具有維修方便快捷的優(yōu)勢，但是提高轉(zhuǎn)臺的可靠性和耐用度仍是將來努力的重點(diǎn)。
3、數(shù)控轉(zhuǎn)臺的主要結(jié)構(gòu)形式及特點(diǎn)
現(xiàn)在市場上的數(shù)控轉(zhuǎn)臺種類很多，采用的結(jié)構(gòu)形式多樣。按照核心部件劃分，主要的結(jié)構(gòu)形式可分為以下幾種。
蝸輪副傳動的可任意分度數(shù)控轉(zhuǎn)臺。這種數(shù)控轉(zhuǎn)臺在市場上分布廣泛，是主要的結(jié)構(gòu)形式。該轉(zhuǎn)臺采用伺服電機(jī)驅(qū)動和分度，蝸輪副進(jìn)行傳動，制動盤剎緊，一般最小分度單位可達(dá)到0.001°，分度精度在15”至40”之間，重復(fù)精度4”至6”，采用閉環(huán)控制后分度精度可達(dá)±3″，重復(fù)定位精度可達(dá)±1″或更高。該轉(zhuǎn)臺的關(guān)鍵部件是蝸輪副，由于使用一段時間后會產(chǎn)生磨損，蝸輪副的傳動間隙對轉(zhuǎn)臺精度和可靠性的影響很大，需要定期調(diào)整蝸輪蝸桿間隙。因此，蝸輪蝸桿的配合精度、耐用度以及可調(diào)性能，決定了轉(zhuǎn)臺的品質(zhì)。這種轉(zhuǎn)臺的優(yōu)點(diǎn)是可以任意分度，使用范圍廣，結(jié)構(gòu)簡單。缺點(diǎn)是蝸輪副制造水平要求高，精度、載重性能、精度保持性能一般。國內(nèi)外此類產(chǎn)品的差距具體體現(xiàn)在蝸輪副的選材、制造精度、熱處理水平和調(diào)整結(jié)構(gòu)上。國外的蝸桿材料多采用合金鋼，蝸輪材料多采用鋁銅合金。為了進(jìn)一步提高性能，大幅度提高工作臺轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)臺的承載能力，以鋼為材料的蝸輪已經(jīng)面世，如日研公司的蝸輪采用特制鋼通過特殊熱處理，再對蝸輪表面進(jìn)行等離子滲氮處理，表面硬度可達(dá)HV930。在蝸輪副調(diào)整上出現(xiàn)了雙導(dǎo)程蝸桿、兩截式蝸桿等各類傳動機(jī)構(gòu)，較好的解決了蝸輪副間隙調(diào)整問題。
端齒盤分度定位的等分?jǐn)?shù)控轉(zhuǎn)臺。這種轉(zhuǎn)臺采用伺服電機(jī)或液壓馬達(dá)驅(qū)動，蝸輪蝸桿或齒輪傳動，液壓或氣壓鎖緊，端齒盤精確定位，分度可達(dá)到1°，分度精度可達(dá)±3″，重復(fù)定位精度可達(dá)±1”。該轉(zhuǎn)臺的優(yōu)點(diǎn)是：定位剛度好、載重大、重復(fù)定位精度高、精度保持性能好。缺點(diǎn)是：端齒盤制造精度要求很高，不能任意角度分度，只能按端齒盤齒數(shù)進(jìn)行等分角度的分度。等分?jǐn)?shù)控轉(zhuǎn)臺關(guān)鍵部件是端齒盤，端齒盤的分度精度直接決定了數(shù)控轉(zhuǎn)臺的精度。國內(nèi)已經(jīng)具備了精加工端齒盤的能力，在精度上與國外產(chǎn)品差距不大。但是在傳動系統(tǒng)的精度以及電氣控制方面，國內(nèi)的水平還有待提高，從而進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)臺的可靠性。
凸輪結(jié)構(gòu)驅(qū)動的數(shù)控轉(zhuǎn)臺。采用弧面凸輪分度機(jī)構(gòu)或者平面分度凸輪進(jìn)行分度，實現(xiàn)固定角度等分分度，普通電機(jī)驅(qū)動，端齒盤定位（也有直接通過凸輪分度機(jī)構(gòu)定位的），機(jī)械鎖緊（如凸輪鎖緊）。優(yōu)點(diǎn)是：分度速度快，精度高，負(fù)荷大，剛性好，使用普通電機(jī)替代了高價的伺服電機(jī)，在價格上、控制上、維護(hù)上有很大優(yōu)越性。缺點(diǎn)是：凸輪分度機(jī)構(gòu)的加工制造要求高，加工設(shè)備專業(yè)化程度高，需要由專業(yè)制造廠家提供。國內(nèi)的凸輪分度機(jī)構(gòu)只有少數(shù)專業(yè)廠家能夠制造并達(dá)到精度要求，與國外有一定差距。
力矩電機(jī)直接驅(qū)動的數(shù)控轉(zhuǎn)臺。顧名思義，此種轉(zhuǎn)臺是采用大扭矩力矩電機(jī)直接驅(qū)動的，利用液壓或氣壓通用剎緊套實現(xiàn)轉(zhuǎn)臺的剎緊，絕對編碼器作為反饋信號，在相關(guān)控制系統(tǒng)控制下，能夠?qū)崿F(xiàn)各種等分、不等分的連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動，最小分度單位可達(dá)0.001°，轉(zhuǎn)速高，如煙臺環(huán)球機(jī)床附件集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的TK62500轉(zhuǎn)臺最高轉(zhuǎn)速可達(dá)到130r/min。該轉(zhuǎn)臺的優(yōu)點(diǎn)是：任意分度、轉(zhuǎn)速高、載荷量大、故障點(diǎn)少、可靠性高，并且結(jié)構(gòu)簡單，易于生產(chǎn)廠家組織生產(chǎn)和實現(xiàn)批量化、專業(yè)化生產(chǎn)。缺點(diǎn)是驅(qū)動力矩小、體積較大。
以上敘述的幾種數(shù)控轉(zhuǎn)臺是市場上常見的幾種結(jié)構(gòu)形式，還有其它結(jié)構(gòu)或者是幾種結(jié)構(gòu)形式組合的數(shù)控轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)，不能一一列舉。
4、展望
我國的功能部件發(fā)展已經(jīng)跟不上機(jī)床行業(yè)發(fā)展的步伐，成為民族機(jī)床工業(yè)發(fā)展的瓶頸。國家“十一五”規(guī)劃中，對功能部件的發(fā)展予以了大力的支持，數(shù)控轉(zhuǎn)臺的開發(fā)研制和技術(shù)創(chuàng)新得到了發(fā)展的契機(jī)。數(shù)控轉(zhuǎn)臺的發(fā)展趨勢是：在規(guī)格上向兩頭延伸，即開發(fā)小型和大型轉(zhuǎn)臺；在性能上將研制新結(jié)構(gòu)，采用新材料，大幅度提高工作臺轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)臺的承載能力；在形式上研制兩軸聯(lián)動和多軸并聯(lián)回轉(zhuǎn)的數(shù)控轉(zhuǎn)臺。國內(nèi)廠家要加快自主創(chuàng)新，廣泛應(yīng)用新技術(shù)、新材料，瞄準(zhǔn)國際先進(jìn)水平，盡快縮短與國外先進(jìn)水平的差距，走專業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化、社會協(xié)作化的路子，形成規(guī)格齊全、性能優(yōu)越、形式多樣的中高檔次數(shù)控轉(zhuǎn)臺產(chǎn)品生產(chǎn)模式，在產(chǎn)品質(zhì)量、性能、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、精度穩(wěn)定性、品牌信譽(yù)、外觀造型等方面有所突破，做大做強(qiáng)中國數(shù)控轉(zhuǎn)臺產(chǎn)業(yè)?！?/span>
深圳市華創(chuàng)智能設(shè)備有限公司