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精密卧式加工中心设计研究：回转工作台部分（二）

2016-2-22 来源：沈阳机床股份有限公司作者：李云革

摘要：本文以HMC63e 型卧式加工中心机床牙盘分度回转台的设计计算作为例子，介绍牙盘分度回转台的计算设计过程。详细讲解了牙盘式分度回转台的工作原理、具体结构以及理论计算过程。通过机床样机测试证实工作台结构设计合理、设计计算过程正确。

一、引言

卧式加工中心一次装卡可以完成多个面的加工且排屑方便，适合长时间无人操作，市场需求量一直很大。现在各种行业尤其是汽车行业的高速发展，国内外的中小型卧式加工中心正逐渐向高速、精密、复合和智能化发展，对高精度转台的要求也越来越高。

本文以HM63e 型卧式加工中心牙盘分度转台为例，阐述转台设计要点，理论计算及一些实际经验。

二、原理结构设计

该机床采用630×630mm 双交换工作台，广泛适用于箱体类零件、壳体零件等中大型零件的加工，零件经过一次装夹可自动完成四个面的铣、钻、镗、铰、攻丝、两维和三维曲面等多工序加工，且排屑方便比较适合长时间无人操作，适应多品种大批量生产。应用于航空航天、汽车机车、仪器仪表、轻工轻纺、电子电器和通用机械等行业。

牙盘回转工作台依靠牙盘定位，定位精度高。牙盘回转工作台快速回转速度为11.1rpm。其回转采用双导程蜗杆，可以保证传动时无间隙。其牙盘工作台参数：工作台为630×630mm；载重为1200Kg；工作台分度为1°；工作台T 形槽尺寸为18×7；无触点开关情况下，回转台上升、下落各一个（共2 个）转台回零点一个；工作台松开、夹紧各一个（共2 个）；系统工作压力为3.5MPa 或5MPa；定位精度为8″；重复定位精度：5″。转台具体结构如图1 所示。转台的下牙盘4 固定在滑座1 上，上牙盘5 固定在回转座6 上。转台共有3 种工作状态。

（1）图示位置为工作台夹紧状态，这时Ⅰ油口开始给油，活塞7 位于下面位置，活塞7 经过回转座6 让上面的牙盘5 与下面的牙盘4 紧紧啮合在一起，由此来夹紧回转座6，这时工作台10 是通过拉杆13 与卡爪16 拉紧，实现与回转座6 的定位与夹紧，在这个时刻，工作台10、回转座6 与滑座1 夹紧成为一个整体，适合切削加工。

（2）当Ⅱ油路开始进油时，活塞7 开始上升，带动回转座6 和上牙盘5 一起向上升，与下牙盘4 脱离，这时可以通过蜗杆轴24 传递动力（传动如图2 所示），与蜗轮啮合，带动油缸体3 转动，油缸体3 通过销子21 带动回转座6 与工作台10 一起转动，最终实现回转工作台转动。

图1 牙盘式回转工作台结构示意图

1、滑座 2、油缸端盖 3、油缸体 4、下齿盘 5、上齿盘 6、回转座 7、活塞 8、分油轴 9、压盖 10、工作台 11、定位板 12、定心套 13、拉杆 14、调整垫 15、锥座 16、卡爪 17、拉爪推杆 18、拉爪芯套 19、缸体 20、活塞 21、销 22、自润滑轴承 23、回转支承轴承 24、蜗杆轴 25、蜗轮

（3）工作台夹紧和松开，当Ⅲ进油时，推动活塞20上升，带动拉爪芯套17 和卡爪16 向上运动8mm，使得卡爪16 松开拉杆13，拉杆13 与工作台固定，此时可以进行工作台10 的交换。此时Ⅴ口气动管路进行锥定位面中心吹气，以清洁锥面。同时，图2 的无触点开关18 与图2 的撞块16 接触，反馈信号并表示，随后工作台升起到位，可以交换。当Ⅳ进油时，推动活塞20 下降，带动卡爪16 与拉杆13 拉紧，从而使工作台夹紧，工作台可以工作，此时，图2 的无触点开关19 和图2 的撞块16 接触，反馈信号，表示工作台下降到位。工作台可以工作。

转台分度定位由牙盘实现，优点是定位精度好。工作台回转经过伺服电机传到带轮2，带轮2 固定在蜗杆轴8 上，蜗杆与蜗轮啮合，蜗轮带动整个工作台及回转座旋转。此种转台的定位方式，对动力传递装置定位的准确性要求不是太高，因此在实际生产中对对蜗杆副加工的要求不至于过于苛刻，能够在实际更加容易实现。由于采用双导程蜗杆传动机构，可以消除传动间隙，保证分度精度。

三、校核计算

（1）上牙盘浮起计算。工作时，活塞受到的总作用力为