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数控 回转工作台的原理和设计 崔旭芳’周 英 (1燕山大学继续教育学院，河北 秦皇岛 066004；2海湾安全技术股份有限公司，河北 秦皇岛 066004) 摘要：数控 回转工作台是五轴联动的基础 ，它能够实现回转轴与摆动轴的两坐标定位。在三轴联动的数 控铣床上增加数控回转工作台，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。详细分析和说明了双回转工作 台的分类、结构、工作原理和设计过程 。设计 中采用了先进的电主 轴作为主轴系统的核心部件 ，使机械结构更加简单、控制部分相应简化，并可以方便地与CAD／CAM结 合 ，为数控机床 的改造提供依据 。 关键词 ：数控 回转工作台；结构 ；原理 ；设计 中图分类号 、TU522．05 文献标识码 ：A 文章编号 ：1001—6945(2008)06—0023—05 1 引言 b．对于直纹面类零件 ，可采用侧铣方式一刀成型，加工质量 近年来 ，随着我 国国民经济 的迅速发展和 国防建设的需 好、效率高，如 图 l(b)所示 。 要 ，对高档数控机床提出了急迫的大量需求 。机床制造业是一 c．对一般立体型面特别是较为平坦 的大型表面 ，可用大直 国工业之基石 ，它为新技术 、新产 品的开发和现代工业生产提 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 供重要的手段 ，是不可或缺 的战略性产业 。即使是发达工业化 大大提高加工效率与表面质量 ，如图 l(c)所示。 国家 ，也无不高度重视。机床是一个 国家制造业水平 的象征，代 d．对工件上 的多个空 问表面可一次装夹进行多面、多工序 表机床制造业最高境界的则是五轴联动数控机床系统。从某种 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 意义上说，五轴联动数控机床系统反映了一个 国家 的工业发展 (d)所示。 水平状况 。 e．五轴加工时，刀具相对于工件表面可处于最有效的切削 2 五轴联动机床简介及加工特点 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 ， 数控机床加工某些零件时，除需要有沿 x、Y、z三个坐标轴 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 的直线进给运动之外 ，还需要有绕 x、Y、z三个坐标轴 的圆周进 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 给运动 ，分别称为 A、B、C轴 。 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。 五轴联动机床也称五坐标机床 ，它是在三个平动轴 (沿 x、 f．在某些加工场合 ，如空间受到限制 的通道加工或组合 曲 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 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 轴、z轴旋转运动 ，即A轴和 C轴 )，不仅可使刀具相对于工件 性好 ，有利于提高加工效率与精度 ，如 图 1(f)所示。 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 现在 ，大家普遍认为，五轴联动数控机床系统是解决叶轮、 围内任意可控 ，由此使五坐标加工工具有以下特点： 叶片、船用螺旋桨 、重型发 电机转子、汽轮机转子、大型柴油机 a．可避免刀具干涉 ，加工普通三坐标机床难 以加工的复杂 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 零件 ，加工适应性广 ，如 图 lfa1所示。 遇到无法解决的难题时，往往转 向求助于五轴数控系统 。 3 五轴联动机床的结构类型 加工 中心一般分为立式加工 中心和卧式加工 中心 ，立式加