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      摘要：本文以HMC63e 型臥式加工中心機(jī)床牙盤分度回轉(zhuǎn)臺(tái)的設(shè)計(jì)計(jì)算作為例子， 介紹牙盤分度回轉(zhuǎn)臺(tái)的計(jì)算設(shè)計(jì)過程。詳細(xì)講解了牙盤式分度回轉(zhuǎn)臺(tái)的工作原理、具體結(jié)構(gòu)以及理論計(jì)算過程。通過機(jī)床樣機(jī)測(cè)試證實(shí)工作臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、設(shè)計(jì)計(jì)算過程正確。

      一、引言

      臥式加工中心一次裝卡可以完成多個(gè)面的加工且排屑方便，適合長時(shí)間無人操作，市場需求量一直很大。現(xiàn)在各種行業(yè)尤其是汽車行業(yè)的高速發(fā)展，國內(nèi)外的中小型臥式加工中心正逐漸向高速、精密、復(fù)合和智能化發(fā)展，對(duì)高精度轉(zhuǎn)臺(tái)的要求也越來越高。

      本文以HM63e 型臥式加工中心牙盤分度轉(zhuǎn)臺(tái)為例，闡述轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，理論計(jì)算及一些實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。

      二、原理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

      該機(jī)床采用630×630mm 雙交換工作臺(tái)，廣泛適用于箱體類零件、殼體零件等中大型零件的加工，零件經(jīng)過一次裝夾可自動(dòng)完成四個(gè)面的銑、鉆、鏜、鉸、攻絲、兩維和三維曲面等多工序加工，且排屑方便比較適合長時(shí)間無人操作，適應(yīng)多品種大批量生產(chǎn)。應(yīng)用于航空航天、汽車機(jī)車、儀器儀表、輕工輕紡、電子電器和通用機(jī)械等行業(yè)。

      牙盤回轉(zhuǎn)工作臺(tái)依靠牙盤定位，定位精度高。牙盤回轉(zhuǎn)工作臺(tái)快速回轉(zhuǎn)速度為11.1rpm。其回轉(zhuǎn)采用雙導(dǎo)程蝸桿，可以保證傳動(dòng)時(shí)無間隙。其牙盤工作臺(tái)參數(shù)：工作臺(tái)為630×630mm；載重為1200Kg；工作臺(tái)分度為1°；工作臺(tái)T 形槽尺寸為18×7；無觸點(diǎn)開關(guān)情況下，回轉(zhuǎn)臺(tái)上升、下落各一個(gè)（共2 個(gè)）轉(zhuǎn)臺(tái)回零點(diǎn)一個(gè)；工作臺(tái)松開、夾緊各一個(gè)（共2 個(gè)）；系統(tǒng)工作壓力為3.5MPa 或5MPa；定位精度為8″；重復(fù)定位精度：5″。轉(zhuǎn)臺(tái)具體結(jié)構(gòu)如圖1 所示。轉(zhuǎn)臺(tái)的下牙盤4 固定在滑座1 上，上牙盤5 固定在回轉(zhuǎn)座6 上。轉(zhuǎn)臺(tái)共有3 種工作狀態(tài)。

      （1）圖示位置為工作臺(tái)夾緊狀態(tài)，這時(shí)Ⅰ油口開始給油，活塞7 位于下面位置，活塞7 經(jīng)過回轉(zhuǎn)座6 讓上面的牙盤5 與下面的牙盤4 緊緊嚙合在一起，由此來夾緊回轉(zhuǎn)座6，這時(shí)工作臺(tái)10 是通過拉桿13 與卡爪16 拉緊，實(shí)現(xiàn)與回轉(zhuǎn)座6 的定位與夾緊，在這個(gè)時(shí)刻，工作臺(tái)10、回轉(zhuǎn)座6 與滑座1 夾緊成為一個(gè)整體，適合切削加工。

      （2）當(dāng)Ⅱ油路開始進(jìn)油時(shí)，活塞7 開始上升，帶動(dòng)回轉(zhuǎn)座6 和上牙盤5 一起向上升，與下牙盤4 脫離，這時(shí)可以通過蝸桿軸24 傳遞動(dòng)力（傳動(dòng)如圖2 所示），與蝸輪嚙合，帶動(dòng)油缸體3 轉(zhuǎn)動(dòng)，油缸體3 通過銷子21 帶動(dòng)回轉(zhuǎn)座6 與工作臺(tái)10 一起轉(zhuǎn)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)。

       圖1 牙盤式回轉(zhuǎn)工作臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖
 
       1、滑座 2、油缸端蓋 3、油缸體 4、下齒盤 5、上齒盤 6、回轉(zhuǎn)座 7、活塞 8、分油軸 9、壓蓋 10、工作臺(tái) 11、定位板 12、定心套   13、拉桿 14、調(diào)整墊 15、錐座 16、卡爪 17、拉爪推桿 18、拉爪芯套 19、缸體 20、活塞 21、銷 22、自潤滑軸承 23、回轉(zhuǎn)支承軸承 24、蝸桿軸 25、蝸輪

       （3）工作臺(tái)夾緊和松開，當(dāng)Ⅲ進(jìn)油時(shí)，推動(dòng)活塞20上升，帶動(dòng)拉爪芯套17 和卡爪16 向上運(yùn)動(dòng)8mm，使得卡爪16 松開拉桿13，拉桿13 與工作臺(tái)固定，此時(shí)可以進(jìn)行工作臺(tái)10 的交換。此時(shí)Ⅴ口氣動(dòng)管路進(jìn)行錐定位面中心吹氣，以清潔錐面。同時(shí)，圖2 的無觸點(diǎn)開關(guān)18 與圖2 的撞塊16 接觸，反饋信號(hào)并表示，隨后工作臺(tái)升起到位，可以交換。當(dāng)Ⅳ進(jìn)油時(shí)，推動(dòng)活塞20 下降，帶動(dòng)卡爪16 與拉桿13 拉緊，從而使工作臺(tái)夾緊，工作臺(tái)可以工作，此時(shí)，圖2 的無觸點(diǎn)開關(guān)19 和圖2 的撞塊16 接觸，反饋信號(hào)，表示工作臺(tái)下降到位。工作臺(tái)可以工作。

      轉(zhuǎn)臺(tái)分度定位由牙盤實(shí)現(xiàn)，優(yōu)點(diǎn)是定位精度好。工作臺(tái)回轉(zhuǎn)經(jīng)過伺服電機(jī)傳到帶輪2，帶輪2 固定在蝸桿軸8 上，蝸桿與蝸輪嚙合，蝸輪帶動(dòng)整個(gè)工作臺(tái)及回轉(zhuǎn)座旋轉(zhuǎn)。此種轉(zhuǎn)臺(tái)的定位方式，對(duì)動(dòng)力傳遞裝置定位的準(zhǔn)確性要求不是太高，因此在實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)對(duì)蝸桿副加工的要求不至于過于苛刻，能夠在實(shí)際更加容易實(shí)現(xiàn)。由于采用雙導(dǎo)程蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，可以消除傳動(dòng)間隙，保證分度精度。

      三、校核計(jì)算

     （1）上牙盤浮起計(jì)算。工作時(shí)，活塞受到的總作用力為

     （2）上升下降速度計(jì)算。

      圖2 轉(zhuǎn)臺(tái)動(dòng)力傳動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖

      由于下降時(shí)有工作臺(tái)加工件的總重量，所以為了保證其升降穩(wěn)定性，在管路上裝有節(jié)流閥，調(diào)節(jié)管路流量，以便調(diào)整工作臺(tái)整體升降的速度及其穩(wěn)定性。

      四、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)電機(jī)的選擇計(jì)算

     回轉(zhuǎn)工作臺(tái)選用西門子廠家交流伺服電機(jī)，交流伺服電機(jī)無電刷和換向器，工作可靠，維護(hù)和保養(yǎng)要求低，慣量小，易于提高系統(tǒng)快速性，是高動(dòng)態(tài)性能的永磁型電機(jī)，具有性能優(yōu)良、運(yùn)行穩(wěn)定，適應(yīng)于高速大扭矩工作狀態(tài)等特性。

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     （2）工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)扭矩的計(jì)算。

      工作臺(tái)回轉(zhuǎn)時(shí)， 牙盤浮起后， 活塞內(nèi)油面與回轉(zhuǎn)座的零件接觸， 摩擦系數(shù)為0.005， 浮起零件總重量

      五、結(jié)語

     樣機(jī)生產(chǎn)裝配完成后，進(jìn)行了指標(biāo)測(cè)試，其測(cè)試結(jié)果轉(zhuǎn)臺(tái)滿載時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)和交換都能順利平穩(wěn)快速完成，其轉(zhuǎn)動(dòng)定位精度達(dá)到6″，重復(fù)定位精度達(dá)到4″，各項(xiàng)指標(biāo)均能達(dá)到設(shè)計(jì)前預(yù)計(jì)指標(biāo)。

      （全文完）