煙臺中環(huán)機(jī)電技術(shù)開發(fā)有限公司是由我國機(jī)床附件行業(yè)從事技術(shù)開發(fā)幾十年的，享受國務(wù)院特殊津貼的專家和工程師們于1999年共同創(chuàng)建的。秉承知識與經(jīng)驗(yàn)源自社會回報(bào)社會的理念，依托原企業(yè)雄厚的加工技術(shù)能力，專業(yè)致力于激光加工與機(jī)器人自動化輔助裝置、測量儀器及各種專用設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)。下面由中環(huán)的小編來為大家分析一下全球分度轉(zhuǎn)臺的技術(shù)現(xiàn)狀分析與亟待解決的技術(shù)難題：

分度轉(zhuǎn)臺、數(shù)控分度回轉(zhuǎn)臺、轉(zhuǎn)矩電機(jī)、氣動、氣浮轉(zhuǎn)臺、液壓轉(zhuǎn)臺作為機(jī)床的重要核心部件，是確保機(jī)床加工各種精密零件的核心裝備之一，廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械零件的加工，隨著社會的進(jìn)步，技術(shù)的發(fā)展，裝備的需求，對機(jī)械零件的加工精度要求越來越高，現(xiàn)在轉(zhuǎn)臺技術(shù)領(lǐng)域主要的困惑就是轉(zhuǎn)臺的分度精度、同心度、平面度的各項(xiàng)精度怎樣滿足高精度機(jī)械零件的加工要求。成為當(dāng)前轉(zhuǎn)臺領(lǐng)域的技術(shù)難題。各國該領(lǐng)域的無數(shù)專家，想出了很多解決方案，但都不盡人意，怎樣解決轉(zhuǎn)臺的超精度分度和定位準(zhǔn)確，同時(shí)又能滿足精密機(jī)械零件在加工過程中確保轉(zhuǎn)臺不會產(chǎn)生角度位移和平面度、同心度誤差，成為目前轉(zhuǎn)臺領(lǐng)域的世界性技術(shù)難題，怎樣解決這些技術(shù)難題，解決方案肯定有，只有想不到?jīng)]有做不到。為此作者首先對目前全球各種轉(zhuǎn)臺的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行如下分析，僅供參考。

首先從常規(guī)應(yīng)用廣泛的蝸輪蝸桿傳動轉(zhuǎn)臺進(jìn)行分析：

一、目前常用的轉(zhuǎn)臺其內(nèi)部傳動方式為蝸輪蝸桿傳動，由于蝸輪和蝸桿的傳動接觸面為滑動摩擦，因此摩擦阻力大，傳動效率低，蝸輪與蝸桿兩個(gè)零件接觸部的表面硬度：蝸輪材質(zhì)較軟而蝸桿材質(zhì)硬度大，所以易導(dǎo)致蝸輪磨損，從而導(dǎo)致分度誤差越來越大，再加上蝸輪齒的等分度誤差，也就是公法線誤差，導(dǎo)致分度誤差大，所以該型結(jié)構(gòu)傳動的轉(zhuǎn)臺分度精度不高。另外，由于蝸輪和蝸桿只能嚙合2.5-3齒，且不能使蝸桿螺旋面的兩面與蝸輪齒的兩面同時(shí)緊密嚙合，所以輸出轉(zhuǎn)矩不大，和反向間隙過大，而無法解決，所以導(dǎo)致該型轉(zhuǎn)臺在加工零件時(shí)產(chǎn)生較大的角度偏擺。為了有效控制加工零件時(shí)的角度偏擺，人們想到了用氣動和油壓剎車鎖緊輸出端的工作臺，來克服加工零件時(shí)的刀具切削力，使之不產(chǎn)生角度偏擺，但在剎車鎖緊時(shí)，由于轉(zhuǎn)臺本身的反向間隙大和輸出轉(zhuǎn)矩小，所以剎車鎖緊固然能增大停止轉(zhuǎn)矩抗衡加工零件時(shí)的切削阻力，但在剎車鎖緊時(shí)，會產(chǎn)生較大的角度位移，從而使加工零件在未加工時(shí)就已經(jīng)產(chǎn)生了較大誤差，所以該型轉(zhuǎn)臺不能滿足高精度零件的加工需求，但其優(yōu)點(diǎn)是制造成本低、外型尺寸小。不管現(xiàn)在通過蝸桿螺旋逐漸增厚，也就是變位蝸桿，還是蝸桿徑向偏心可調(diào)來克服蝸輪磨損后的精度丟失，但始終無法解決超高精密分度的問題，還有就是由于蝸輪和蝸桿材料的不同，其熱脹系數(shù)的差異，導(dǎo)致長期使用使溫度升高，從而使其分度精度大大降低。

二、為了解決以上蝸輪蝸桿傳動轉(zhuǎn)臺的先天技術(shù)不足問題，人們想到了通過鼠牙齒嚙合的技術(shù)方案，其原理是通過將鼠牙齒圈固定在轉(zhuǎn)臺工作臺底面，另一齒圈固定在轉(zhuǎn)臺箱體上通過蝸輪蝸桿帶動抬起的工作臺旋轉(zhuǎn)分度，然后落下與固定在箱體上的齒圈進(jìn)行上下齒圈嚙合，此種方式的轉(zhuǎn)臺，其分度精度和重復(fù)精度都很高，也有足夠的靜止轉(zhuǎn)矩抗衡加工刀具的切削阻力，但其小分度只能是整數(shù)，且在工作臺通過液壓頂升，再旋轉(zhuǎn)分度再落下的過程中，會產(chǎn)生工作臺平面和中心軸，軸心誤差的技術(shù)問題，從而使裝夾在工作臺上的零件的基準(zhǔn)面和軸心不能達(dá)到其精度要求，特別是多面箱體要求面與面上的，孔的同心度要求高時(shí)該型轉(zhuǎn)臺不能滿足其要求。再者該型轉(zhuǎn)臺在工作臺頂升抬起，再旋轉(zhuǎn)分度再落下嚙合上下齒圈時(shí)，由于工作臺再旋轉(zhuǎn)分度時(shí)所產(chǎn)生的分度誤差，會導(dǎo)致在與下齒圈嚙合時(shí)兩齒圈的對齒偏離，此時(shí)工作臺和上齒圈一起落下時(shí)，上齒圈和下齒圈會產(chǎn)生強(qiáng)行嚙合，使兩齒圈的齒面，強(qiáng)行摩擦，而使齒面磨損導(dǎo)致其分度精度和重復(fù)精度降低。

該型工作臺的優(yōu)點(diǎn)是分度精度高，且有足夠的靜止轉(zhuǎn)矩克服加工時(shí)刀具的切削阻力，缺點(diǎn)是不能滿足任意分度的要求，在分度過程中不能有效保證工作臺基準(zhǔn)面和主軸同心度。

三、對于以上兩種形式的轉(zhuǎn)臺分析發(fā)現(xiàn)其對高精度零件的加工要求上的先天不足，光學(xué)專家和數(shù)控專家想到了利用光柵閉環(huán)和計(jì)算機(jī)數(shù)字化處理來滿足轉(zhuǎn)臺任意分度精度的技術(shù)問題。其實(shí)施方式無外兩種。一種是在常規(guī)蝸輪蝸桿傳動機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)臺輸出主軸上加裝圓形光刪通過系統(tǒng)計(jì)算機(jī)來實(shí)施高精度分度。另一種是通過力矩電機(jī)主軸上安裝圓形光柵，通過閉環(huán)反饋位置信號給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，達(dá)到精準(zhǔn)分度和定位，雖然這兩種形式的解決方案都可達(dá)到分度和定位精度的超精準(zhǔn)，但這兩種形式的解決方案仍然存在分度和重復(fù)定位精準(zhǔn)后怎樣克服剎車鎖緊時(shí)，其精度不發(fā)生改變的技術(shù)問題。

在章節(jié)中闡述了通過蝸輪蝸桿傳動形式的機(jī)械缺陷，雖然在輸出軸加裝了圓形光柵閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，可滿足分度精度和重復(fù)定位的高要求，但由于其輸出轉(zhuǎn)矩小，為了滿足加工時(shí)的刀具切削和振動阻力就必須通過分度和定位后氣壓或液壓剎車來鎖緊工作臺或主軸，但在鎖緊時(shí)就會產(chǎn)生角度偏擺，從而使原本通過光柵閉環(huán)系統(tǒng)得來的精度發(fā)生變化，所以實(shí)際上還是降低了其精度。再者光柵的安裝和使用對轉(zhuǎn)臺本身的裝配精度和使用環(huán)境要求非常高。例如轉(zhuǎn)臺在工作過程中自身會產(chǎn)生溫升，停機(jī)時(shí)溫度會下降，在溫度下降的過程中空氣中的水份就會帶著灰塵逐漸冷凝在圓形光柵上，從而使圓形光柵閉環(huán)的反饋信息產(chǎn)生較大的不確定性，給系統(tǒng)分度和重復(fù)定位帶來更大的誤差，更重要的是其精度丟失不可預(yù)見。那么有圓形光柵閉環(huán)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩電機(jī)呢？雖然轉(zhuǎn)矩電機(jī)沒有機(jī)械傳動部分，但其輸出的轉(zhuǎn)矩更小，更要通過剎車鎖緊來滿足加工零件所需力矩要求，同樣會產(chǎn)生鎖緊后角度偏差和光柵受冷凝水霧的影響，使其各項(xiàng)精度降低的問題，那么用以上兩種方案同樣不能滿足精密零件的加工要求，關(guān)鍵是光柵受到污染后，其反饋的位置信息的錯誤信號不可預(yù)見，這就會使加工零件的報(bào)廢率高。從以上情況分析，雖然光柵閉環(huán)能滿足分度精度和重復(fù)定位精度超高，但在實(shí)際應(yīng)用中的問題是擺在各位機(jī)械專家面前的難題。

解決目前轉(zhuǎn)臺領(lǐng)域以上所述的技術(shù)難題，從而滿足高精密零件加工要求，首先從機(jī)械傳動上著手，并結(jié)合數(shù)控伺服系統(tǒng)才能解決當(dāng)前的困擾。一，解決機(jī)械傳動部分的磨損問題。二，機(jī)械傳動部分滿足強(qiáng)大的輸出轉(zhuǎn)矩，使其足以抗衡其加工零部件時(shí)的刀具切削和振動，而使工作臺不產(chǎn)生角度和平面及同心度的變動。三，機(jī)械傳動部分的反向間隙盡可能小，盡量是零反向間隙。四，傳動機(jī)構(gòu)的嚙合精度誤差達(dá)0.003㎜-0.005㎜內(nèi)。通過大量長期的實(shí)踐證明，轉(zhuǎn)臺只有有效解決這種機(jī)械的技術(shù)難題，才能配合伺服數(shù)控系統(tǒng)，既實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺分度精度和重復(fù)定位精度超精密的情況下，又能滿足高精密零件的加工需求，使通過轉(zhuǎn)臺加工的零件達(dá)到圖紙要求。不然轉(zhuǎn)臺精度再高也只能用于檢測，而不能應(yīng)用在實(shí)際的高精密加工中。

下面簡要介紹作者所在公司，是如何解決轉(zhuǎn)臺領(lǐng)域的相關(guān)難題：一種空間共軌傳動技術(shù)及其機(jī)構(gòu)創(chuàng)新的發(fā)明傳動裝置。

Wg系列回轉(zhuǎn)臺原理簡介

Wg系列回轉(zhuǎn)臺采用兩級傳動，總傳動比為1:180，其傳動機(jī)構(gòu)為有別于傳統(tǒng)蝸輪蝸桿的新型蝸輪蝸桿傳動件（如圖2所示）。新型蝸輪蝸桿傳動機(jī)構(gòu)運(yùn)用軌道共軛原理，蝸桿軌道與蝸輪上傳動銷運(yùn)動軌跡共軛，實(shí)現(xiàn)蝸桿軌道槽面與蝸輪傳動銷線-線接觸，兩傳動部件之間作用為滾動摩擦。

除了采用全新傳動機(jī)構(gòu)外，Wg系列回轉(zhuǎn)臺運(yùn)用了自主設(shè)計(jì)的預(yù)緊處理，以消除傳動過程中存在的小間隙。如圖3所示，對兩根一級（以傳動等級命名）新型蝸桿分別施加不同方向的旋轉(zhuǎn)力矩，通過一級新型蝸輪的傳遞，使得作為一級新型蝸輪主軸的螺旋軌道呈軸對稱的兩根二級新型蝸桿旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)方向相反。在兩根二級新型蝸桿同時(shí)不同向旋轉(zhuǎn)時(shí)，蝸桿軌道槽面會與二級新型凸輪傳動銷緊密接觸，實(shí)現(xiàn)無間隙線-線接觸滾動摩擦傳動。預(yù)緊處理之后，傳動部件之間已無間隙，鎖緊剛性聯(lián)軸器，回轉(zhuǎn)臺即可使用。

二、Wg系列回轉(zhuǎn)臺優(yōu)勢技術(shù)論證

由于Wg系列回轉(zhuǎn)臺采用獨(dú)特的傳動機(jī)構(gòu)、創(chuàng)新式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和預(yù)緊處理，其相較于傳統(tǒng)蝸輪蝸桿回轉(zhuǎn)臺，具有以下幾大優(yōu)勢：

1、Wg系列回轉(zhuǎn)臺采用線-線接觸的新型蝸輪蝸桿傳動機(jī)構(gòu)，通過二級傳動，實(shí)現(xiàn)足夠大的轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)輸出和靜止轉(zhuǎn)矩，使其足以克服零件加工時(shí)的切削力和振動力對工作臺的角度和平面偏擺位移的產(chǎn)生，從而保證零件的加工位置準(zhǔn)確。由于新型蝸輪蝸桿傳動機(jī)構(gòu)為滾動摩擦，相較于傳統(tǒng)傳動機(jī)構(gòu)的滑動摩擦，摩擦力可以小到忽略不計(jì)，因此其能耗低，箱內(nèi)油溫升幅小，噪音小，轉(zhuǎn)臺效率高。

2、Wg系列回轉(zhuǎn)臺不僅采用全新蝸輪蝸桿傳動機(jī)構(gòu)，摩擦為滾動摩擦，而且各配合傳動部件采用相同材料，經(jīng)過表面滲氮處理，受力處硬度一致，這樣很大程度減少了摩擦帶來的損耗，大幅提高回轉(zhuǎn)臺使用壽命的同時(shí)，還保證回轉(zhuǎn)臺兩年精度質(zhì)量。

3、Wg系列回轉(zhuǎn)臺采用獨(dú)特的傳動機(jī)構(gòu)，創(chuàng)新式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并通過自主設(shè)計(jì)的預(yù)緊方式處理之后，其主要性能優(yōu)勢為其高精度?；剞D(zhuǎn)臺采用了兩級精確傳動，預(yù)緊處理消除了傳動過程中接觸處存在的間隙，其重復(fù)定位精度小于等于2″，回程誤差達(dá)到2″，一級產(chǎn)品分度誤差2″。本公司三級精度產(chǎn)品已通過湖北省計(jì)量測試技術(shù)研究院精度質(zhì)量認(rèn)證。

4、Wg系列回轉(zhuǎn)臺運(yùn)用217編碼器伺服電機(jī)作為動力輸入。由于其傳動比高，摩擦損失小，蝸桿槽壁厚度大且同時(shí)與多個(gè)傳動銷深度嚙合，因而Wg系列回轉(zhuǎn)臺相較于同類型產(chǎn)品，其輸出轉(zhuǎn)矩大，在零件精加工時(shí)完全不用剎車鎖緊，承載力達(dá)到8噸(已通過試驗(yàn)證實(shí))。

以上技術(shù)解決方案所產(chǎn)生的Wg系列轉(zhuǎn)臺，不僅有效解決了轉(zhuǎn)臺領(lǐng)域的各項(xiàng)技術(shù)難題，且通過三年的長期使用驗(yàn)證，其各項(xiàng)精度保持基本不變，且滿足了大工件精密加工的需求，但不足是，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、生產(chǎn)工藝難度大、成本高，制造小型號的轉(zhuǎn)臺難度大。