数控转台发展概况

数控转台发展概况

1、前言

数控转台是一种重要的机床附件，主要应用在加工中心和数控镗铣床上，俗称“四轴”。数控转台的应用，为机床提供了回转坐标，通过第四轴、第五轴驱动转台完成等分、不等分或连续的回转加工，使客户加工复杂曲面变成可能，扩大了机床的加工范围。近年来，随着国产数控机床向高速、高效、高精、柔性化、环保方面迅猛发展，用户对零件加工的要求也越来越高，加工中心（特别是四轴、五轴）的需求也在增加，与之相应的数控转台的需求也随之发展。本文将介绍一下数控转台的发展情况、主要结构形式与发展前景。

2、国内外的发展状况

国内的数控转台市场主要被我国内地和台湾地区的生产厂家所占领，少量高端产品由日本、德国、美国等公司占领，国内产品主要以中低档产品为主。

内地最具竞争力的生产厂家是烟台环球机床附件集团有限公司，产品体系完善，规格种类齐全，设计开发和制造经验丰富。台湾的生产厂家比如德川机械股份有限公司是专业数控转台制造商之一。国外的专业生产厂家有日本的NIKKEN（日研）、德国Peiseler美国HASS公司等。国内的数控转台产品与国外产品相比仍有一定差距，主要表现在数控转台的速度、精度、可靠性上。通过优化蜗轮副的材料和制造工艺、端齿盘的材料和制造工艺、装配工艺以及其它技术手段，可以提高国内产品的总体质量。国内产品虽然在地域上具有维修方便快捷的优势，但是提高转台的可靠性和耐用度仍是将来努力的重点。

3、数控转台的主要结构形式及特点

现在市场上的数控转台种类很多，采用的结构形式多样。按照核心部件划分，主要的结构形式可分为以下几种。

蜗轮副传动的可任意分度数控转台。这种数控转台在市场上分布广泛，是主要的结构形式。该转台采用伺服电机驱动和分度，蜗轮副进行传动，制动盘刹紧，一般最小分度单位可达到0.001°，分度精度在15”至40”之间，重复精度4”至6”，采用闭环控制后分度精度可达±3″，重复定位精度可达±1″或更高。该转台的关键部件是蜗轮副，由于使用一段时间后会产生磨损，蜗轮副的传动间隙对转台精度和可靠性的影响很大，需要定期调整蜗轮蜗杆间隙。因此，蜗轮蜗杆的配合精度、耐用度以及可调性能，决定了转台的品质。这种转台的优点是可以任意分度，使用范围广，结构简单。缺点是蜗轮副制造水平要求高，精度、载重性能、精度保持性能一般。国内外此类产品的差距具体体现在蜗轮副的选材、制造精度、热处理水平和调整结构上。国外的蜗杆材料多采用合金钢，蜗轮材料多采用铝铜合金。为了进一步提高性能，大幅度提高工作台转速和转台的承载能力，以钢为材料的蜗轮已经面世，如日研公司的蜗轮采用特制钢通过特殊热处理，再对蜗轮表面进行等离子渗氮处理，表面硬度可达HV930。在蜗轮副调整上出现了双导程蜗杆、两截式蜗杆等各类传动机构，较好的解决了蜗轮副间隙调整问题。

端齿盘分度定位的等分数控转台。这种转台采用伺服电机或液压马达驱动，蜗轮蜗杆或齿轮传动，液压或气压锁紧，端齿盘精确定位，分度可达到1°，分度精度可达±3″，重复定位精度可达±1”。该转台的优点是：定位刚度好、载重大、重复定位精度高、精度保持性能好。缺点是：端齿盘制造精度要求很高，不能任意角度分度，只能按端齿盘齿数进行等分角度的分度。等分数控转台关键部件是端齿盘，端齿盘的分度精度直接决定了数控转台的精度。国内已经具备了精加工端齿盘的能力，在精度上与国外产品差距不大。但是在传动系统的精度以及电气控制方面，国内的水平还有待提高，从而进一步提高转台的可靠性。

凸轮结构驱动的数控转台。采用弧面凸轮分度机构或者平面分度凸轮进行分度，实现固定角度等分分度，普通电机驱动，端齿盘定位（也有直接通过凸轮分度机构定位的），机械锁紧（如凸轮锁紧）。优点是：分度速度快，精度高，负荷大，刚性好，使用普通电机替代了高价的伺服电机，在价格上、控制上、维护上有很大优越性。缺点是：凸轮分度机构的加工制造要求高，加工设备专业化程度高，需要由专业制造厂家提供。国内的凸轮分度机构只有少数专业厂家能够制造并达到精度要求，与国外有一定差距。

力矩电机直接驱动的数控转台。顾名思义，此种转台是采用大扭矩力矩电机直接驱动的，利用液压或气压通用刹紧套实现转台的刹紧，绝对编码器作为反馈信号，在相关控制系统控制下，能够实现各种等分、不等分的连续回转运动，最小分度单位可达0.001°，转速高，如烟台环球机床附件集团有限公司生产的TK62500转台最高转速可达到130r/min。该转台的优点是：任意分度、转速高、载荷量大、故障点少、可靠性高，并且结构简单，易于生产厂家组织生产和实现批量化、专业化生产。缺点是驱动力矩小、体积较大。

以上叙述的几种数控转台是市场上常见的几种结构形式，还有其它结构或者是几种结构形式组合的数控转台结构，不能一一列举。

4、展望

我国的功能部件发展已经跟不上机床行业发展的步伐，成为民族机床工业发展的瓶颈。国家“十一五”规划中，对功能部件的发展予以了大力的支持，数控转台的开发研制和技术创新得到了发展的契机。数控转台的发展趋势是：在规格上向两头延伸，即开发小型和大型转台；在性能上将研制新结构，采用新材料，大幅度提高工作台转速和转台的承载能力；在形式上研制两轴联动和多轴并联回转的数控转台。国内厂家要加快自主创新，广泛应用新技术、新材料，瞄准国际先进水平，尽快缩短与国外先进水平的差距，走专业化、

产业化、社会协作化的路子，形成规格齐全、性能优越、形式多样的中高档次数控转台产品生产模式，在产品质量、性能、结构创新、精度稳定性、品牌信誉、外观造型等方面有所突破，做大做强中国数控转台产业。