回转工作台

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。液压马达传动蜗杆、蜗轮，经减速齿轮使工作台9进行分度回转运动。工作台分度回转角度的大小由指令给出，本图所示分度工作台共有八个等分，即为45°的整数倍。当工作台的回转角度接近所要分度的角度时，减速挡块使微动开关动作，发出减速信号，液压回路的回油路产生一定背压使液压马达减速；当工作台回转角度到达要求的角度时，准停挡块压合微动开关（粗定位），发出信号，切断液压马达进油路，液压马达停止转动。同时压力油进入升夹油缸上腔，推动活塞8带着工作台下降，于是上、下齿盘重新啮合（精定位），完成定位夹紧。
　　由于齿盘定位时，液压马达已先停转；当工作台下降时，齿盘将带动工作台作微小转动来纠正准停时的位置偏差，蜗轮将作微量转动，并带动蜗杆（压缩弹簧1）产生微量的轴向移动。 2.数控回转工作台
　 数控机床加工某些零件时，除需要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。数控回转工作台可用来实现圆周进给运动。数控回转工作台（简称数控转台）除了可以实现圆周进给运动之外，还可以完成分度运动。
　 数控转台的外形和分度工作台没有多大差别，但在结构上则具有一系列的特点。由于数控转台能实现进给运动，所以它在结构上和数控机床的进给驱动机构有许多共同之处。不同点是驱动机构实现的是直线进给运动，而数控转台实现的是圆周进给运动。数控转台可分为开环和闭环两种 。
　 开环数控转台
　　　图2为转矩9.8Nm的步进电机3，经过齿轮2（Z₁=21）、齿轮6（Z₂=45）、蜗杆4和蜗轮15实现圆周进给运动。齿轮2和齿轮6的啮合间隙是靠调整偏心环1来消除的。齿轮6与蜗杆4用花键联接，其间隙应尽量小，以减小对分度定位精度的影响。蜗杆4为双导程蜗杆，用以消除蜗杆、蜗轮啮合间隙。蜗轮15下部的内、外两面装有夹紧瓦18和19，数控转台的底座21上固定的支座24内均布有6个油缸14，当油缸的上腔进压力油时，柱塞16下移，并通过钢球17推动夹紧瓦18和19，将蜗轮夹紧，从而将数控转台夹紧。当不需要夹紧时，只要卸掉油缸14上腔的压力油，弹簧20即可将钢球抬起，蜗轮被放松。作为数控转台时，不需要夹紧，功率步进电机将按指令脉冲的要求来确定数控转台的回转方向、回转速度、回转角度。

　　　　　　　　　　　　　　　图2 开环数控转台结构图
　　　数控转台的脉冲当量是指每个脉冲所回转的角度，一般都在0.001-0.03°/脉冲，设计时根据加工精度的要求和数控转台直径大小来选定。一般加工精度愈高，脉冲当量应选得愈小；数控转台直径愈大，脉冲当量应选得愈小。但也不能盲目追求过小的脉冲当量。脉冲当量δ选定后，根据步进电机的脉冲步距角θ就可决定减速齿轮和蜗轮副的传动比
　　　　　　　　　　　　　　　　
　式中，Z₁ ，Z₂ --分别为主动、被动齿轮齿数；Z₃，Z₄ --分别为蜗杆头数和蜗轮齿数。在决定 Z₁，Z₂ ，Z₃ ，Z₄ 时，一方面要满足传动比的要求，同时也要考虑到结构的限制。 　 闭环数控转台
　　　闭环数控转台的结构与开环数控转台大致相同，其区别在于：闭环数控转台有回转角度的测量元件(圆光栅或圆感应同步器)。所测量的结果反馈回去与指令值进行比较，按闭环原理进行工作，使转台定位精度更高。
　　　闭环数控转台的结构图3，该数控转台用伺服电机15通过减速齿轮14、16及蜗杆蜗轮副12、13带动工作台1回转，工作台的转角位置用圆光栅9测量。测量结果发出反馈信号与数控系统发出的指令信号进行比较，若有偏差经放大后控制伺服电机朝消除偏差方向转动，使工作台精确定位。工作台的夹紧放松原理与图1相同。数控转台的中心回转轴采用圆锥滚子轴承11及双列向心短圆柱滚子轴承10，并预紧消除其径向和轴向间隙，以提高工作台的刚度和回转精度。工作台支承在镶钢滚柱导轨2上，运动平稳而且耐磨。

　　　　　　　　　　　图3　闭环数控转台结构图
　　　有一些数控转台上，采用伺服电机轴端带测速发电机和旋转变压器，或带脉冲编码盘，直接反馈电机轴的转速和角位移，进行半闭环控制。