摘要（yào）:文中采用靜壓導軌和直（zhí）驅（qū）技術相（xiàng）結合的方式，設計了一種用於銑車複合加工中心的靜（jìng）壓直驅轉台。通過力矩電機直接（jiē）驅動，可以有效地消除傳統驅動方式（shì）下由（yóu）中間傳動環節引起的（de）多種誤差，提高轉台的精度，改善動（dòng）態響應特性。同時轉台配有檢測、冷卻、鎖緊機構，保證直驅轉台可以（yǐ）完成銑削轉台和車削主軸的（de）功能轉換（huàn），為銑車複合加工中心的發展（zhǎn）提供技術支撐。

      數控機床整體（tǐ）技術（shù）與功（gōng）能部（bù）件（jiàn）的發（fā）展是相（xiàng）互依賴、共同發展的，功能部件的創新影響著數控機床的發展，直驅（qū）技術是高性能數控機床的關鍵技術之一。直驅轉台省去了齒（chǐ）輪傳動、蝸杆傳動等機械傳動，其“零傳動”方式解決了傳統的機械傳動中遇（yù）到速度、精度、製（zhì）造成本上的瓶頸問題，具（jù）有精度高、速度快、無磨損、無間隙、受力狀態優良（liáng）等優點。基於直驅技術的回轉工作台是當今數控機床（chuáng）向（xiàng）複（fù）合化、高速化以及精密化發展的關鍵功能部件之一。該技術采用大推力力矩電機替代原有的蝸輪蝸杆傳動（dòng），大大簡化了部（bù）件結構，提高了模塊化水平，具有更高的（de）控製精度和更快（kuài）的響應速度（dù），使數控裝備的創新更加簡約和（hé）迅速，同時擴大了裝備的工藝覆蓋範（fàn）圍，在提高產品質量、降低（dī）製造成本方（fāng）麵效（xiào）能相當明顯（xiǎn）。因此直驅轉（zhuǎn）台（tái）技術目前正在成為（wéi）國（guó）際製造裝備業新的設計潮流，已在實際應用中體現（xiàn）了超越傳統技術的巨大優越性，成為了數控機床技術領先的象征（zhēng）。國（guó）內外很多學者和工程技術人員對直驅轉台進（jìn）行了研究和改進。2008 年日本株式會社森精機製作所上市DDＲ － 260 的工作（zuò）台采用200 mm 的大直徑滾珠軸（zhóu）承和高精（jīng）度編碼器，工作台最高轉速達150 r /min，定位精度為4" ，實現（xiàn）了高速和高精度定位［1］。大（dà）連光洋科技工程有限公司采用直接驅動技術實現的單軸轉台，具有良好的精度保持性，其閉環的高精度編碼器及總線式高精度驅動（dòng）控（kòng）製器，最大限度地保證其控製精度和可靠性［2］。大連機床(數（shù）控)股（gǔ）份有限公司研究開發的VHT 係列立式銑車複合加工中心采用動柱式結構在立式車銑複合加工中（zhōng）心上成功集成（chéng）應用了直驅式多功能回轉（zhuǎn）工作台，通過先（xiān）進的控製反饋係統和高水平的裝配技術實（shí）現了高精度［3］。孫崗存等［4］設計了HMC160 型臥式加工中心的閉式靜壓回轉工（gōng）作台，通過（guò）對樣機閉式靜壓回轉工作台進行負載試驗，證明該轉台具有很強的承載能力，浮起高（gāo）度穩定，運（yùn）行平穩可靠。本文采（cǎi）用靜壓導軌和直驅技術相結合（hé）的方式，設計了一種銑車複合加工中心的靜壓直驅轉台結（jié）構（gòu），可以為大型銑車複合加工中心的發（fā）展提供技術支撐，在（zài）高檔數（shù）控機床的研發方麵（miàn）具有重要的工程應用價值和指導意義。

      1 、靜壓直驅轉台（tái）的特點

     精（jīng）密機（jī）床朝（cháo）著大型化、複合化、高精度的（de）方（fāng）向在發展，其中大型精密銑（xǐ）車複合加工中（zhōng）心為精密機床中難度最大、技術最高的機型。在以往由於受（shòu）到銑車複合加（jiā）工中心轉台高剛性、高轉速的技術製約（yuē），限（xiàn）製了銑（xǐ）車複（fù）合加工中心在台麵規格上的發展。本（běn）文將靜壓導軌和直驅技術相結（jié）合，軸向采用靜壓（yā）導軌（guǐ）支撐，靜壓導軌使直驅轉（zhuǎn）台具有較高的軸（zhóu）向剛（gāng）度、回轉速度，力矩電機直驅技（jì）術，可以有效地消除傳統轉台驅動方式下由中間傳動環節引起的多種誤差，提高了（le）轉台的精度（dù），改善（shàn）了（le）動態響應特性。同時轉台還配有檢測、冷卻、鎖緊（jǐn）機構，從而（ér）保證直驅（qū）轉台可以完成銑削轉台和車削主軸的功能轉換。 

     2 、靜壓直驅轉台設計

     2． 1 靜壓直驅（qū）轉台的結構（gòu）本文設計（jì）的一種用於銑車複合加工中心的靜壓直驅轉（zhuǎn）台結構如圖1 所示。其特征在於工作台（tái）下方外環得（dé）到（dào）外靜（jìng）壓導軌板（bǎn）的支撐，工作台下方（fāng）內環通過（guò）螺釘與電機轉子連接套相連（lián），電機轉子連接套下方得到內靜壓導軌（guǐ）板的支（zhī）撐，通過精調可使（shǐ）內、外靜壓導軌支撐麵有良好的接觸（chù）。定心軸承座與（yǔ）滑鞍的中心孔用螺釘相連，並通過NN3048 軸承（chéng）支撐電（diàn）機轉子連接套，從而實（shí）現（xiàn）轉台的回轉中心定位。與定心軸承座上方相連的軸承壓環、電機轉子連接套外台肩下側通過螺釘與力矩電機的轉子相連（lián），力矩電機（jī）的定子與電機定子（zǐ）連（lián）接套的內（nèi）側（cè）肩用螺釘相連，電機定子連（lián）接（jiē）套通過外側肩用螺釘固定在滑鞍上，使（shǐ）力矩電機的定子和轉子同心。編碼器軸的上端麵通過螺釘與工作台相連，下部分通過向心（xīn）球軸承得到定心軸（zhóu）承座（zuò）的支撐，最下方與編碼器相（xiàng）連，編碼器可通過編碼器調節環和編碼器連接法蘭盤的調整使其回轉中心與（yǔ）NN3048 軸承的回轉中心（xīn）重合。內、外（wài）壓環通過螺釘固定（dìng）在工作台（tái）的下方，動壓環被放置在內、外壓環所圍成的“┕ ┙”型槽內，並通過（guò）螺帽固定在4 個均布的活塞杆上。油缸通過（guò）螺釘固定在滑鞍上的4 個均（jun1）布孔內，油缸蓋與油缸結合後形（xíng）成（chéng）了一個密（mì）封的油腔，活塞將油腔分隔成上（shàng）下兩個（gè）部分，通過上下油腔的進/出油可實現活塞杆帶動（dòng）動（dòng）壓環做鬆開（kāi）或鎖緊工作台的動作。冷卻介質進/出接頭連接在電機定子連接套的側壁（bì）上，冷卻介質從進水口進入到電機定子連接套與力矩電機（jī）定子所圍成的密（mì）閉冷卻腔內，經過循環後由出（chū）水口流入恒溫箱，經恒（héng）溫箱冷卻（què）後重新注入，組成了該銑車複合加工中心的液壓直驅轉台。

     2． 2 靜壓（yā）直驅（qū）轉台的工作原理（lǐ）如圖1 所示，當轉台需要實現車削或轉台相位旋轉功能時，液（yè）壓直驅轉台得到（dào）係統的旋轉指令，油缸21 的下油腔進油，活塞22 帶動（dòng）動壓環24 上移使轉台處於鬆開狀態（tài），此時給靜壓導軌供油的多頭泵開始（shǐ）供油，靜壓導軌油通過靜壓導軌進油（yóu）口3 流進均布安裝在滑（huá）鞍上的8個外靜（jìng）壓導軌板2 及4 個內靜壓（yā）導軌板（bǎn）18 上，使工作台1 的組件與（yǔ）靜壓導軌板2 和18 之間形成一個0． 02 mm 左右的油隙，力矩電機8 的轉子在其定子的磁力作用下帶動工作台1 的組（zǔ）件和軸承6 和軸承10 旋轉（zhuǎn）。用於形成靜壓油膜的靜壓導（dǎo）軌（guǐ）油可從滑鞍4 上的內、外靜（jìng）壓導軌回油口27、28 流回到靜壓（yā）導軌用油箱（xiāng）13 中，並由多頭（tóu）泵（bèng）重新注入到靜壓導軌板2、18 上。冷卻介質從冷卻介質進（jìn）口進入電機定子連接套7 與力矩電機8 的定子所圍成的密閉冷卻腔內，經過循環後由出水口流入恒溫箱，經恒溫箱冷（lěng）卻後再（zài）重新注入，實現靜壓直驅轉台（tái）車削或相位旋（xuán）轉功能。當靜（jìng）壓直驅轉台實現強力銑削功能時，發（fā）出工作台1 鎖緊（jǐn）指令，工作台1 旋轉至（zhì）指定的（de）相位位置，經工作台1 下方的編碼器14 反饋校正相位位置，當編碼器14 檢測到工作台1 相位位置正確（què）時，給靜壓導軌供油的（de）多頭泵停止（zhǐ）供油，鎖緊油缸21 的上油腔進油，活塞22 帶（dài）動動（dòng）壓環24 下移，並通過內、外壓環25，23 來拉緊工作台1，此時電機轉子連接（jiē）套11、NN3048 軸承10 和工作台1 的組件被鎖緊，從而實（shí）現了直驅轉台（tái）強力銑削功能。

      3 、轉台技術優點

     該直驅轉台的技術優點是將（jiāng）靜壓轉（zhuǎn）台技術和直驅技術相結合（hé），采用雙層的（de）靜壓轉台結構，不僅使轉台的剛性提高，而（ér）且由於靜壓（yā）導軌的高（gāo）線（xiàn）速度特性，還可使轉台具有高的回轉速（sù）度，解決了傳（chuán）統結構因大直徑軸承的速（sù）度因數dn 值低而對轉台轉速限製的問題。其與直驅技術相結合實現了轉台直徑大、轉速高、剛性高、動態響應好等特點，可以（yǐ）滿足大型銑車複合加工中心對直驅（qū）轉台的使用要求。配（pèi）備（bèi）直驅（qū）回轉工作台的五軸複合加工（gōng）中（zhōng）心具備高柔性、高精度、高集成性和完全加工能力，可以很好地解決新產品研發中複（fù）雜零件加（jiā）工的精度和周期問題。加工中工件經一次裝（zhuāng）夾就可以（yǐ）完成加（jiā）工（gōng）範圍內的（de）全部或絕大部分工序，從而實現從複合加工到（dào）完整加工的飛躍，大大縮短研（yán）發周（zhōu）期和提高新產品（pǐn）的成功（gōng）率，這在工業領域中的（de）應用具有相當的優勢。

      4、 結（jié）語

     由於國內直驅（qū）回轉工作台等數控機床的功能部件的技術（shù）發展相對滯後，尚未形成產業規模，缺乏提供成套技術和產（chǎn）品（pǐn）以及整體解決方案的能力，製約了高檔數控機床的生產和研發。直驅轉台（tái）等關鍵技術的研究與應用推廣，可以有效地擺脫對國外相關技術的依賴，滿足重大基礎製（zhì）造和國防工業領域對高檔數控機床的巨大需求，對於機床滿足高速度（dù）、高加速度（dù）、高精度、高柔性和複雜切削負載的工作性能要求（qiú），獲（huò）得優良（liáng）的動態響應特性方麵，具有（yǒu）重要的指導意義和（hé）工（gōng）程應用（yòng）價（jià）值。