专利名称：卧式加工中心数控新型分度工作台的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种新型分度工作台，尤其是一种卧式加工中心数控新型分度工 作台。
背景技术：
卧式加工中心是机电一体化高技术产品，也是数控机床中科技含量较高的一 种加工中心，其中的分度工作台又是卧式加中心最关键功能部件，该部件的制造 技术难度较大。通常卧式加工中心的分度工作台是用一台伺服电机来驱动蜗杆一 蜗轮副(或蜗杆_蜗轮副+齿轮副)带动工作台旋转，实现工作台的角位移，达 到分度的目的。分度工作台分度精度、定位精度和重复定位精度取决分度机构中 端齿盘的精度，端齿盘的精度越高，分度台的分度精度也就越高。目前卧式加工 中心中最典型的两种高精度的分度工作台的结构，一个是采用蜗杆一蜗轮副分度
机构，另一个是采用蜗杆一蜗轮副+齿轮副的分度机构。这两种结构具有共同特 点，它们都是用一台电机专门来驱动分度机构，并且都是用端齿盘来进行精确定 位的。不同之处在于第一种的结构简单，只用了一对蜗杆一蜗轮副，传动链较短； 第二种除用了一对蜗杆一蜗轮副外，还多用了一对齿轮副，传动链较长。但目前 技术中的分度工作台一般都结构复杂，必须专门使用一台电机来来驱动分度机 构，因此成本较高。并且传统技术中采用的蜗杆和蜗轮的材料容易磨损，导致精 度下降，造成使用寿命的降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种卧式加工中心数控新型分度工作台，以解决目前技 术存在的结构复杂，成本较高，容易磨损，使用寿命低的问题。 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为
一种卧式加工中心数控新型分度工作台，包括上滑鞍、下滑鞍和工作台，所 述上滑鞍上安有下齿盘，上滑鞍中心安装有可上下滑动的活塞，所述的活塞与上 滑鞍之间有油路或气路，活塞中转动安装有支撑轴，所述支撑轴上方安装有工作 台，所述工作台与下齿盘相对的位置处安装有上齿盘，所述下滑鞍中间安装有丝 杆，所述丝杆由电机驱动，所述的丝杆上有丝杆螺母，所述的丝杆螺母与下滑鞍上的螺母座固定连接，其特征在于所述的支撑轴底部连接有齿轮，所述的下滑 鞍中固定有与上滑鞍移动方向平行的齿条，所述齿轮与齿条相互啮合。
所述的卧式加工中心数控新型分度工作台，其特征在于所述的齿轮下连有 传感器。
本发明是卧式加工中心工作台的精密、自动分度机构。该机构利用了机床的 直线坐标运动，并将其转换为工作台的旋转运动，快速地完成机床的自动分度。 与传统的卧式加工中心分度工作台相比，本装置不需要专门为分度工作台配置一 台用于驱动分度机构的伺服电机，这不仅节省了 1台套的伺服机及其驱动单元， 而且对机床控制系统的控制功能的要求，从4坐标功能降低为3坐标功能。
本发明变直线座标运动为工作台的分度运动，用一台伺服电机兼顾直线座和 回转座标的驱动。本发明用于卧式加工中心，可减少一台伺服电机和一套伺服驱 动单元，并能实现用3轴控制系来控制必须用4座标控制系统才能控制的卧式加 工中心，可降低控制系统(含伺机服电机和伺服一动单元)的配套会用15%—
20%。
本发明与传统的卧式加工中心的分度工作台相比，由于本发明是借助直线驱 动装置，在原装置的基础上只增加了 1根齿条和1个齿轮，就构成了新型的分度 工作台，简化了传统的分度结构。从制造成本方面来看，蜗轮是用铜合金等贵金 属制成，齿轮、齿条是用普通钢材制成，两者的材料费用相差10多倍。而且蜗 轮副较齿轮副的制造难度大、精度低、加工费用高，约齿轮加工费用的10-15倍。 从分度精度及其保持性来看，蜗轮副较齿轮副是难制造、难调整，即便是采用变 螺距的蜗杆，蜗轮副传动机构的间隙调整也十分麻烦、易磨损，精度保性差。而 齿轮副制造容易，还可以通过淬火、磨削等工艺方法来提高制造精度，因此不容 易磨损，有较好的精度保持性。
图1为本发明剖视结构图。
图2为本发明上滑鞍结构图。
图3为本发明俯视结构图。
具体实施例方式
参见附图， 一种卧式加工中心数控新型分度工作台，包括上滑鞍6、下滑鞍7和工作台1，所述上滑鞍6上安有下齿盘5，上滑鞍6中心套有活塞3，活塞3 中套有支撑轴2，所述支撑轴2上方套有工作台1，所述工作台1与下齿盘5相 对的位置处安有上齿盘4，所述下滑鞍7上安有螺母座13，螺母座13中有丝杆 螺母12，所述丝杆螺母12套在滚珠丝杆11的一端，所述滚珠丝杆11另一端由 电机20驱动，所述工作台1底部连接有套有压縮弹簧15的发信杆14，所述发 信杆14通过开关碰撞杆17与行程开关18连接，所述的支撑轴2底部连接有齿 轮9，所述的下滑鞍7中固定有齿条8，所述齿轮9与齿条8相互啮合连接。所 述的齿轮9下连有传感器10。
工作台抬起过程如下当机床加工程序运行至分度指令时，控制管路的电磁 阀接通，压力油(或气)从管路进入液压缸下腔，活塞3在液(或气)压介质的 推动下带动支撑轴2向上运动、此时液压缸上腔中的压力油(或气)被挤入管路 流回油箱；工作台l、上齿盘3、及齿轮9被支撑轴2带动向上运动，直至活塞 3上升至顶端，此时上齿盘4与下齿盘5完全分离、齿轮9与齿条8已经啮合， 发信杆14在压縮弹簧15的作用下，上升紧贴住工作台的底部，并通过开关碰撞 杆17压下行程开关18的触点，发出工作抬起到位信号。
工作台分度过程如下当工作台抬起到位信号到达，X轴伺服电机起动并 带动滚珠丝杆11旋转，丝杆螺母12通过螺母座13带动上滑鞍6沿下滑鞍7的 导轨作直线动动。由于齿轮9与己被固定在下滑鞍7上的齿条8已经啮合，因此 装在支撑轴2上的齿轮9在上滑鞍6的带动下作在直线运作动的同时必须还要 按与齿条啮合线作回转动动，上滑鞍6才能完成直线运动。在齿轮9的回转时带 动了支撑轴2、工作台1和上齿盘4同步回转，这就可以执行工作台的分度运动。 本结构还可以通过滚珠丝杆的正反转实现齿轮的正反转，使工作台可实现正负方 向的回转，完成正向和负向的分度的功能。
当工作台分度运动结束，控制油缸上腔管路的电磁阀接通，压力油(或气) 沿管路进入油缸上腔，活塞3在压力油(或气)的作用下向下运动，连同支撑轴 2带动工作1、上齿盘4和齿轮9一同向下运动，直至上齿盘4与下齿盘5完全 啮合，下腔的压力油(或气)被挤出送回油箱，行程开关18的触点复位。在上 腔压力油(气)的作用下，固定在工作台上的上齿盘4与固定在上滑鞍上的上齿 盘全部啮合，被牢牢夹紧在指令的角度上。本机构是利用座标的直线运动间接地实现工作台的回转分度运动，工作台分 度时它的最小转动角度，也就是端齿盘最小转角，通常称之为端齿盘的单位转角
(常用的有3° 、5°和r )，为实现单位转角的转动，与之关联的直线座标(如
上滑鞍6)相对应要移动一段距离，这个距离我们称它为单位转角行程。单位转 角行程是计算指令转角行程基本运算单位。
任何一台用齿盘定位的分度的卧式加工中心，其工作台的分度数是固定的。 常用齿盘的分度数有3° X120等分、5° X72等分和1° X360等分三种，.前两 种用得较多，后一种为细分齿盘，用得较少。从结构来说任何一台卧式加工中心， 所配置的齿盘的等分数决定了机床分度工作台的最小分度角(单位转角)，齿轮 与齿条的模数和齿轮的齿数决定了齿轮的周长和齿条的最小有效长度。因此单位 转角行程应等于齿轮节圆直径除以齿盘的等分数。
设单位转角行程为Ln，齿轮节圆直径为dm，齿盘等数为N,则单位转角行
程为
Ln=dm/N
采用本分度机构的任何一台卧式加工中心，Ln是一个定数。如一台卧式加 工中心工作台配置了 5° X72等分的齿盘，5°就是该机床工作台的最小分度角 (单位转角)，则单位转角行程L^dm/72。对这台机床而言，齿轮节圆直dm是 唯一的，所以1^= L5=dm/72是的定数。如另一台卧式加工中心它配置的是3。 X120等分的齿盘，该机床的单位转位行程Ln-Lfdm/120，对这台机床来讲，L3 还是一个定数。
机床工作时工作台转位(分度)是按程序指令执行的，通常是用B指令来 指令工作台的转位角度，如指令工作台正向旋转30° ，就用B30°这条指令来 指定工作台按顺时针方向转30° 。对于本结构的分度工作台来说，我们有必要 计算出对应指令转角的直线座标的行程，我们称之为工作台的指令转角行程，而 工作台的指令转角行程就是X轴(或Z轴)因工作台转位需要，而移动和的行 程。由于本机构选择了 X轴的伺服电动机来驱动分度机构，因此指令角行程就 是X向的行程。如工作台的指令角为30。，对于配置为5。 X72等分齿盘的卧 式加工中心，指令转角行程X应等于指令角与单位转角之商乘以单位转角行程， 即X=(指令转角/单位角)L5= (30/5) L5=6L5如指令角为负值时，则工作台须反时针旋。此时X^6L5。指令转角行程是
与指令转角、单位转角、单位转角行程有关的线性函数。计算指令角行程的通式 为
X=± (指令转角/机床最小分度角)Ln 顺时针旋转取正值，反之取负值。
权利要求
1、一种卧式加工中心数控新型分度工作台，包括上滑鞍、下滑鞍和工作台，所述上滑鞍上安有下齿盘，上滑鞍中心安装有可上下滑动的活塞，所述的活塞与上滑鞍之间有油路或气路，活塞中转动安装有支撑轴，所述支撑轴上方安装有工作台，所述工作台与下齿盘相对的位置处安装有上齿盘，所述下滑鞍中间安装有丝杆，所述丝杆由电机驱动，所述的丝杆上有丝杆螺母，所述的丝杆螺母与下滑鞍上的螺母座固定连接，其特征在于所述的支撑轴底部连接有齿轮，所述的下滑鞍中固定有与上滑鞍移动方向平行的齿条，所述齿轮与齿条相互啮合。
2、 如权利要求1所述的卧式加工中心数控新型分度工作台，其特征在于 所述的齿轮下连有传感器。
全文摘要
本发明涉及一种卧式加工中心数控新型分度工作台，包括上滑鞍、下滑鞍和工作台，所述上滑鞍上安有下齿盘，上滑鞍中心套有活塞，活塞中套有支撑轴，所述支撑轴上方套有工作台，所述工作台安有上齿盘，所述下滑鞍上安有螺母座，螺母座中有丝杆螺母，所述丝杆螺母套在滚珠丝杆的一端，所述滚珠丝杆由电机驱动，所述工作台底部连接有套有压缩弹簧的发信杆，所述发信杆通过开关碰撞杆与行程开关连接，所述的支撑轴底部连接有齿轮，所述的下滑鞍中固定有齿条，所述齿轮与齿条相互啮合连接。本发明结构简单，成本较低，所用零件不易磨损，能够保持较好的精度，而且使用寿命较长。
文档编号B23Q1/25GK101422863SQ20081024309
公开日2009年5月6日 申请日期2008年11月28日 优先权日2008年11月28日
发明者许祥泰 申请人:安徽池州家用机床股份有限公司