数控转台
数控转台调试与优化
数控转台调试与优化【摘要】随着工业技术的快速发展，数控机床产业已经成为我国国民经济发展的基础性产业，是国防军工发展的战略性产业，是高新技术产业发展的载体，更是国家竞争力的重要标志之一，已经成为我国机床制造业发展的总趋势，目前在国内，三菱、FANUC、SINUMERIK数控系统广泛应用于各类数控机床上。
对于机床制造商来说，数控系统的驱动伺服参数调整是非常有必要的，而且也是一个难题。
本文结合笔者在采用西门子S120型数字交流伺服驱动的数控转台上的调试经验，对一些具体的伺服参数调整和优化过程作出了分析说明。
【关键词】数控机床;转台;伺服调试;驱动器优化;增益1.转台的结构机床转台的结构采用端面闭式静压导轨+径向滚动轴承结构，采用闭式静压导轨，可以提高端面跳动精度，吸收震动，承受双向载荷和倾覆力矩，滚动轴承可以方便控制径向精度，确保工作台在负载情况下的高刚度和高运动精度，工作平稳无爬行，承载能力高等特点，转台的回转角度是通过伺服电机经精密减速机构进行驱动，并且采用圆光栅进行全闭环控制，达到角度的分度精度要求。
2.转台电机的配置该转台的伺服电机不是采用S120标准的带有Drive-cliq 接口的电机，因此首先需要经过SMC20进行编码器的接口转换，另外在系统的拓扑识别过程中，驱动器对该电机无法识别，需要手动进行电机数据的配置，配置方法有两种：一种是通过电机的型号，在样本查出电机的类型，电机的代码，以及编码器的代码，然后再系统上按[SHIFT]+[ALARM],进入系统画面，选择[机床数据]—[驱动器数据]—[Sinamics IBN]在显示的界面输入相应的电机代码、类型、以及编码器类型，然后点右侧垂直菜单的保存参数，最后一定要将P0010先设置成1，在将P3900修改为3，待到P3900自动变成0时将驱动器断电以确保电机数据生效。
也可以用自动识别的方法，即在刚刚输入参数的界面点击[编码器数据],然后再弹出来的窗口按[继续]—[识别]—[继续]—[保存],也能完成不带有Drive-cliq接口的电机配置。
数控回转工作台的原理和设计
数控回转工作台的原理和设计崔旭芳１周英２（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）０６－００２３－０５１引言近年来，随着我国国民经济的迅速发展和国防建设的需要，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水平状况。
２五轴联动机床简介及加工特点数控机床加工某些零件时，除需要有沿Ｘ、Ｙ、Ｚ三个坐标轴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给运动，分别称为Ａ、Ｂ、Ｃ轴。
五轴联动机床也称五坐标机床，它是在三个平动轴（沿Ｘ、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轴、Ｚ轴旋转运动，即Ａ轴和Ｃ轴），不仅可使刀具相对于工件的位置任意可控，而且刀具轴线相对于工件的方向也在一定范围内任意可控，由此使五坐标加工工具有以下特点：ａ．可避免刀具干涉，加工普通三坐标机床难以加工的复杂零件，加工适应性广，如图１（ａ）所示。
图１五坐标加工的特点ｂ．对于直纹面类零件，可采用侧铣方式一刀成型，加工质量好、效率高，如图１（ｂ）所示。
数控回转工作台的用途
数控回转工作台主要用于数控幢床和铣床，其外形和通用工作台几乎一样，但它的驱动是伺服系统的驱动方式.它可以与其他伺服进给轴联动。
数控回转工作台的回转运动是靠伺服电动机驱动该回转工作台台面下的蜗轮蜗杆机构来实现的，再由蜗轮带动其转动。
数控回转工作台的台面与蜗轮的连接方式如图9-33所示。
图9-33数控回转工作台的台面与蜗轮的连接方式2.数控回转工作台的工作原理如图9-34所示为JCS-013型自动换刀数控卧式it铣床的数控回转工作台.该数控回转工作台由传动系统、间隙消除装置及蜗轮夹紧装置等组成。
数控回转工作台的运动由伺服电动机1驱动，经齿轮2,4带动蜗杆9，通过蜗轮10使工作台回转。
为了尽量消除传动间隙和反向间隙，齿轮2,4相啮合的侧隙是靠调整偏心环来消除的。
齿轮4与蜗杆9是靠楔形拉紧圆柱销5(A-A剖面)来连接的，这种连接方式能消除轴与套之间的配合间隙。
为了消除蜗杆副的传动间隙，采用了双螺距渐厚蜗杆，通过移动蜗杆9的轴向位置来调整间隙。
这样蜗杆的左右两侧面具有不同的螺距，使得蜗杆齿厚从一端向另一端逐渐增厚。
但由于同一侧的螺距是相同的，所以仍然保持着正常的啮合。
调整时先松开螺母7上的锁紧螺钉8，使压块s与调整套11松开，同时将楔形拉紧圆柱销5松开，然后转动调整套11,带动蜗杆9轴向移动。
根据设计要求，蜗杆有10 mm的轴向移动调整量，这时蜗杆副的侧隙可调整0. 2 mm。
调整后锁紧调整套11和楔形拉紧圆柱销5,蜗杆的左右两端都由双列滚针轴承支承。
其左端为自由端，可以伸长，以消除温度变化的影响;右端装有双列推力轴承.能轴向定位。
当数控回转工作台静止时必须处于锁紧状态，其台面用沿其圆周方向分布的8个夹紧液压缸进行夹紧。
当数控回转工作台不回转时，夹紧液压缸14的上腔进压力油，使活塞15向下运动，通过钢球17、夹紧瓦12,13将蜗轮10夹紧;当数控回转工作台需要回转时，数控系统发出指令，使夹紧液压缸14上腔的油流回油箱，在弹簧16的作用下，钢球17抬起，夹紧瓦12,13松开蜗轮10，然后由伺服电动机1通过传动装置，使蜗轮和数控回转工作台按照控制系统的指令进行回转运动。
数控回转工作台的设计
引言对数控回转工作台的设计重要是培养学生综合应用所学专业的基础理论、基本技能和专业知识的能力, 培养学生建立对的的设计思想, 掌握工程设计的一般程序、规范和方法。
而工科类学生更应侧重于从生产的第一线获得生产实际知识和技能, 获得工程技术经用性岗位的基本训练, 通过毕业设计, 可树立对的的生产观点、经济观点和全局观点, 实现由学生向工程技术人员的过渡。
使学生进一步巩固和加深对所学的知识, 使之系统化、综合化。
培养学生独立工作、独立思考和综合运用所学知识的能力, 提高解决本专业范围内的一般工程技术问题的能力, 从而扩大、深化所学的专业知识和技能。
培养学生的设计计算、工程绘图、实验研究、数据解决、查阅文献、外文资料的阅读与翻译、计算机应用、文字表达等基本工作实践能力, 使学生初步掌握科学研究的基本方法和思绪。
使学生学会初步掌握解决工程技术问题的对的指导思想、方法手段, 树立做事严谨、严厉认真、一丝不苟、实事求是、刻苦钻研、敢于探索、具有创新意识和团结协作的工作作风。
本次毕业设计重要是解决数控回转工作台的工作原理和机械机构的设计与计算部分, 设计思绪是先原理后结构, 先整体后局部。
目前数控回转工作台已广泛应用于数控机床和加工中心上, 它的总的发展趋势是:1. 在规格上将向两头延伸, 即开发小型和大型转台；2．在性能上将研制以钢为材料的蜗轮, 大幅度提高工作台转速和转台的承载能力；3. 在形式上继续研制两轴联动和多轴并联回转的数控转台。
数控转台的市场分析: 随着我国制造业的发展, 加工中心将会越来越多地被规定配备第四轴或第五轴, 以扩大加工范围。
估计近几年规定配备数控转台的加工中心将会达成每年600台左右。
预计未来5年, 虽然某些行业由于产能过剩、受到宏观调控的影响而继续保持着较低的行业景气度外, 部分装备制造业将有望保持较高的增长率, 特别是那些国家产业政策鼓励振兴和发展的装备子行业。
作为装备制造业的母机, 普通加工机床将获得年均15％－20％左右的稳定增长。
2024-数控机床回转工作台(全)
由于多齿啮合，啮合率高，所以定位刚 度好，承载能力强。
最小分度为360º/Z，分度数目多，适用于 多工位分度。
由于离合过程具有磨合作用，其定位精 度不断提高，使用寿命长。
缺点是鼠齿盘制造相较困难。
鼠齿盘及齿形结构如图
工作过程分为三步：
工作台抬起
工作台回转分度
工作台下降并定位锁紧
为了尽量消除反向间隙和传动间隙，通过调整偏 心环3来消除齿轮2和4啮合侧隙。
齿轮4与蜗杆9是靠楔形拉紧圆柱销5〔A一A剖面〕 来连接。
这种连接方式能消除轴与套的配合间隙。
蜗杆9采用螺距渐厚蜗杆，通过移动蜗杆的轴向位 置来调节间隙。
〔图〕测蜗杆的左右两侧具有不同的螺距因此蜗杆 齿厚从头到尾逐渐增厚。 但由于同一侧的螺距是相同的，所以仍能保持正确 的啮合。 调整时松开螺母7的锁紧螺钉8使压块6与调整套松 开。 然后转动调整套11带动蜗杆9作轴向移动。 调整后锁紧调整套11和楔形圆柱销5。 蜗杆的左右两端都有双列滚针轴承支承， 左端为自由端可以伸缩以消除温度变化的影响， 右端装有两个推球轴承能轴向定位。
• TK56系列数控等分转台是数控镗铣床和加工中 心的理想配套附件，可以安装于主机工作台面 上，工作时，在主机相关控制系统控制下，能 够完成以1°为基数的等分分度零件的加工。
• TK14系列数控可倾斜回转工作台，可完 成等分和不等分的角度分度工作。工作台 既可回转，又可倾斜，具有2个自由度。
数控机床回转工作台
电磁铁控制液压阀〔图中未示出〕，使压力油经 孔23进入到工作台7中央的夹紧液压缸下腔10推 动活塞6向上移动，
经推力轴承5和13将工作台7抬起，上下两个鼠齿 盘4和3脱离啮合，
〔图〕当工作台静止时，必须处于锁紧状态。
数控转台结构原理
数控转台结构原理
数控转台（NC Machine Tool）是一种自动化机床，通过电子计算机和相关控制系统控制其工作，实现复杂的切削加工操作。
数控转台是由工作台、主轴头、刀库和刀具、伺服电机和控制系统等组成，其中伺服电机和控制系统是整个控制系统的关键部分。
工作台是数控转台的主要部分，它通常采用液压、气动、电机等方式驱动，使其上下左右运动，完成工件的装夹、定位和加工。
主轴头是数控转台的机床核心，旋转主轴可实现工件的加工操作，例如钻孔、铰孔、攻丝、切槽等。
刀具库是数控转台重要的附件，用于存放各种规格的刀具，工作时可以根据需要选择不同的刀具，以适应不同的加工要求。
伺服电机是数控转台的重要部分之一，它负责驱动工作台和主轴头的运动，根据计算机程序指令来控制伺服电机的运动相位和频率，从而精确控制加工过程中的移动速度和位置。
控制系统可以通过计算机控制、伺服系统、编码器和测量传感器等方式，实现工作台和主轴头的精确移动和定位，以便保证加工过程的精确性和质量。
总之，数控转台主要由工作台、主轴头，刀具库，伺服电机和控制系统等部分组成，在工厂生产线的加工中，数控转台具有良好的加工精度、生产效率和可靠性，受到广泛应用。
数控转台
数控转台烟台环球机床附件集团有限公司吴培坚随着我国制造业的发展，加工中心的需求也在增加，特别是四轴、五轴联动的加工中心。
作为数控机床的主要功能部件，数控转台在整个机床工具行业中的作用越来越重要。
数控转台的出现，为加工中心和数控铣床提供了回转坐标，通过第四轴、第五轴驱动转台或分度头完成精密角度的等分、不等分或连续的回转加工，完成复杂曲面加工，使机床的加工范围得以扩大。
一、数控转台的分类数控转台按照不同的分类方法大致有以下几个大类。
1.按照分度形式不同，分为：等分转台和任意分度转台。
2.按照驱动方式不同，分为：液压转台和电动转台。
3.按照安装方式不同，分为：立卧转台和立式转台。
4.按照回转轴轴数不同，分为：单轴转台、可倾转台（两轴联动）和多轴并联转台。
…………二、数控转台的结构数控转台从结构上可以分为几个部分：驱动、传动、分度定位、刹紧等机构。
数控转台通过传动部分，将由系统控制的驱动传递到需转动角度的工作台台面，实现数控转台的分度转位。
1.驱动：液压转台采用液压驱动齿条或液压马达，通过齿条驱动齿轮或液压马达驱动齿轮的方式进行动力提供；而电动转台则采用伺服电机提供动力。
2.传动：有齿条齿轮传动、蜗轮蜗杆传动几种方式。
电动转台一般是通过一对齿轮（或者是用联轴器直接与蜗杆相连）将电机动力传递到蜗杆，带动转台进行分度；液压转台，采用液压马达驱动的传动结构，类似于电动转台；采用齿轮齿条的，则是通过由活塞驱动的齿条带动与之啮合的与台面相对固定齿轮进行分度。
3.分度定位：等分转台一般采用端齿盘分度定位，任意分度转台一般采用高精度蜗轮蜗杆分度定位。
采用端齿盘分度定位的转台中，又有两联齿盘和三联齿盘之分。
两联齿盘分度定位，结构相对简单，动、定两个齿盘直接啮合，分度运动时，动定齿盘首先进行脱开----啮合运动，这一运动表现在转台台面上有一定量的抬起动作，台面的抬起量与定齿盘和动齿盘的相对运动量相一致。
三联齿盘分度定位，从结构上比两联齿盘复杂，动定齿盘不直接进行啮合，而是通过一公用齿盘进行啮合过度，齿盘的啮合与脱开运动是通过公用齿盘的移动来完成的，公用齿盘的抬起不表现在转台的台面上。
回转台
数控机床中常用的回转工作台有分度工作台和数控回转工作台。
分度工作台的功用只是将工件转位换面，和自动换刀装置配合使用，实现工件一次安装能完成几个面的多种工序，因此，大大提高了工作效率。
分度工作台的分度精度要求高（普通级±10″、精密级±5″、高精密级±3″）。
数控回转工作台除了分度和转位的功能之外，还能实现数控圆周进给运动。
1.分度工作台分度工作台的分度、转位和定位工作，是按照控制系统的指令自动地进行，每次转位回转一定的角度（1°、5°、10°、15°、30°、45°、90°、180°等），但实现工作台转位的机构都很难达到分度精度的要求，所以要有专门的定位元件来保证。
因此定位元件往往是分度工作台的关键。
常用的定位元件有插销定位、反靠定位、齿盘定位和钢球定位等几种。
齿盘定位的分度工作台能达到很高的分度定位精度，一般为±3″，最高可达±0.4″。
能承受很大的外载，定位刚度高，精度保持性好。
实际上，由于齿盘啮合、脱开相当于两齿盘对研过程，因此，随着齿盘使用时间的延续，其定位精度还有不断提高的趋势。
广泛用于数控机床、组合机床或其他专用机床。
图1齿盘分度定位的分度工作台结构图图1为加工中心上采用的齿盘分度定位的分度工作台结构图。
主要由一对分度齿盘13、14，升夹油缸12，活塞8，液压马达、蜗杆蜗轮副3、4、减速齿轮副5、6等组成。
分度转位动作包括：①工作台抬起，齿盘脱离啮合，完成分度前的准备工作；②回转分度；③工作台下降，齿盘重新啮合，完成定位夹紧。
工作台9的抬起是由升夹油缸的活塞8来完成。
当需要分度时，控制系统发出分度指令，压力油进入升夹油缸12的下腔，于是活塞8向上移动，通过止推轴承10和11，带动工作台9向上抬起，使上、下齿盘13、14相互脱离啮合，完成分度前的准备工作。
当分度工作台9向上抬起时，通过推杆和微动开关，发出信号，使压力油进入液压马达。
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评测数控转台的主要指标有：分度精度和重复定位 精度、精度保持性、承载能力、密封性能、足够的刹紧 力和回转定位速度。 # " 数控转台的发展趋势 在规格上向两头延伸，即开发小规格和大规格的数 控转台；在性能上进一步提高刹紧力矩、提高主轴转速 及可靠性；在蜗杆副传动方面，大幅度提高工作台转速 和转台的承载能力；在转台形式方面，继续开发研制两 轴联动和多轴并联回转的数控转台。 在我国，数控机床与装备的发展亦得到了高度重 视，近年来取得了相当大的进步，特别是在通用数控领 域，以 $% 为平台的国产数控系统，已经逐步缩短了与 世界先进水平的差距。作为机床的主要组成部分，分度 类机床附件（转台、分度头、刀架）对机床的性能、质 量、可靠性起着至关重要的作用，作为数控转台的开发 和生产厂家，在近期的主要任务是进一步开发研制高精 度、高刚性、高回转速度的多功能转台。
图 ! 可倾双轴并联回转转台
配油式数控转台出现之前，数控机床的自动夹具受 管路或线路的限制，不能实现在连续回转的数控转台上 安装自动夹具。配油式数控转台在原有转台的基础上增 加了配油功能，可以直接向安装在转台台面的不同夹具 提供液压油，消除了管路或线路的限制。 配油式数控转台按照配油对象与转台台面连接方式 不同，分为：板式连接和管式连接。板式连接：安装在 台面上的配油对象不需要再配油管，只需将配油对象的 输入油口与转台台面的输出油口对应后固定即可。缺点 为，位置固定，内部配油管路复杂。管式连接（见图 ：安装在台面上的配油对象，通过油管与转台台面的 "） 配油器连接实现配油。管式连接对配油对象没有位置限 制，并且控制油路可以灵活组合，实现自动夹具的复杂 动作。 力矩电动机转台（图 #） ：力矩转台是随着大型力矩 电动机的出现而出现的，转台结构因力矩电动机的应用 而进一步简化。
脱开—啮合运动，这一运动表现在转台台面上有一定量 的抬起动作，台面的抬起量与定齿盘和动齿盘的相对运 动量相一致。三联齿盘分度定位，从结构上比两联齿盘 复杂，动定齿盘不直接进行啮合，而是通过一公用齿盘 进行啮合过渡，齿盘的啮合与脱开运动是通过公用齿盘 的移动来完成的，公用齿盘的抬起不表现在转台的台面 上。也就是说采用三联齿盘分度定位的转台，运行过程 中台面不需抬起，但啮合刚性比两联齿盘结构稍差。 采用端齿盘分度定位的等分转台，其分度定位端齿 盘包括向心齿、直齿、弧面齿等形式，为达到高精度的 分度，端齿盘一般采用淬硬钢齿面磨削的工艺方法，产 品可达到高刚性与高精度的要求。但其分度等分数受齿 盘齿数的限制。 采用蜗杆蜗轮分度的转台，分度元件为蜗杆蜗轮副 （蜗杆有圆柱蜗杆 % 单头单导程蜗杆、单头双导程蜗杆、 多头蜗杆 & 和直线环面以及平面包络蜗杆等形式） 。一 般蜗杆材料选用淬火钢，蜗轮材料一般采用耐磨铜合 金。其分度等分数不受限制，分度定位精度直接决定于 蜗杆蜗轮的加工精度。 （$）刹紧机构 等分转台的刹紧一般采用液压，给 相互啮合的齿盘施加一定的压力，使端齿盘可靠啮合定 位。任意分度的数控转台，较多采用胀紧套或刹紧片用 液压或气压刹紧的方式，刹紧可靠性比较高。 $ " 数控转台的种类 将各种不同机构组合，便形成了现存的各种具体的 数控回转工作台：液压等分转台（如图 !，分抬起和不 抬起） 、电动等分转台（分抬起和不抬起） 、电动任意分 度转台、立卧两用回转转台、立式回转转台、多轴并联 ，多轴并联可倾 立卧两用转台、可倾回转转台（如图 "） 转台（如图 #）等……。 % " 新型数控转台的出现 随着机械工业的发展，数控转台家族的成员在不断 增加。为适应现代机床自动夹具的要求，配油式数控转 台应运而生。 机械工人
（收稿日期：&’’(’!)(）
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机械工人
冷加工
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技术交流
数
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烟台环球机床附件集团有限公司
随着我国制造业的发展，加工中心的需求也在增 加，特别是四轴、五轴联动的加工中心。作为数控机床 的主要功能部件，数控转台在整个机床工具行业中的作 用越来越重要。 数控转台的出现，为加工中心和数控铣床提供了回 转坐标，通过第四轴、第五轴驱动转台或分度头完成精 密角度的等分、不等分或连续的回转加工，完成复杂曲 面加工，使机床的加工范围得以扩大。 ! " 数控转台的分类 数控转台按照不同分类方法大致有以下几大类： （!）按照分度形式可分为等分转台和任意分度转台。 （"）按照驱动方式可分为液压转台和电动转台。 （#）按照安装方式可分为立卧转台和立式转台。 （$）按照回转轴轴数可分为单轴转台、可倾转台 （两轴联动）和多轴并联转台。 # " 数控转台的结构 数控转台从结构上可以分为几个部分：驱动、传 动、分度定位、刹紧等机构。数控转台通过传动部分， 将由系统控制的驱动传递到需转动角度的工作台台面， 实现数控转台的分度转位。 （!）驱动 液压转台采用液压驱动齿条或液压马 达，通过齿条驱动齿轮或液压马达驱动齿轮的方式进行 动力提供；而电动转台则采用伺服电动机提供动力。 （"）传动 有齿条齿轮传动、蜗杆蜗轮传动几种方 式。电动转台一般是通过一对齿轮（或者是用联轴器直 接与蜗杆相连）将电动机动力传递到蜗杆，带动转台进 行分度；液压转台，采用液压马达驱动的传动结构，类 似于电动转台；采用齿轮齿条的，则是通过由活塞驱动 的齿条带动与之啮合的与台面相对固定齿轮进行分度。 （#）分度定位 等分转台一般采用端齿盘分度定 位，任意分度转台一般采用高精度蜗杆蜗轮分度定位。 采用端齿盘分度定位的转台中，又有两联齿盘和三 联齿盘之分。两联齿盘分度定位，结构相对简单，动、 定两个齿盘直接啮合，分度运动时，动定齿盘首先进行
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图 " 管式连接配有转台
力矩电动 机 转 台 的 结 构： 力矩电动机的多 极定子固定在转 台的壳体上，转 台的台面与力矩
图 # 力矩电机转台（单轴） 电动机的转子相 连，利用力矩电动机直接驱动转台的台面作分度运动，
便构成了力矩电动机转台。从结构上讲，力矩电动机转 台最大可能地缩短了传动链，从而减少了由构成传动链 的每个环节的元件的制造误差、安装误差、传动刚性等 带来的对转台的不利影响，并且对闭环转台来讲有利于 回转编码器或角度编码器与回转部分的连接。 ! " 评测数控转台的几项指标