专利名称：大型万能切削机床的数控回转工作台的制作方法
技术领域：
本实用新型属于机械制造装备的技术领域，涉及大型机械切削机床的附属工艺装
备。更具体地说，本实用新型涉及一种大型万能切削机床的数控回转工作台。
背景技术：
在机械制造工业中，加工大型工件(重量甚至超过数十吨的工件)的孔和平面时， 一般都是在落地铣镗床上进行，并采用与之配套的回转工作台。这种大型的回转工作台，可 用作承载工件作直线运动、回转运动以及90。粗定位分度。工件可以在一次装夹中完成钻 孔、镗孔、铰孔、锪平面及平面铣削等加工。 但是，随着机械产业的技术进步，加工大型工件的落地铣镗床逐步为数控落地铣 镗床、数控落地镗铣床等机电一体化设备所替代，传统的回转工作台已经不能胜任数控工 作母机的要求。 传统的回转工作台产品为全机械的传动。以一种常用的机械式的大型回转工作台 为例 该工作台由一功率为5. 5千瓦的交流电机通过安装在滑座侧面的一个12级交换
齿轮变速箱，来实现直线和回转运动，滑座的直线移动或工作台回转运动由机械手柄人工
操作选择。变速机构共有12根轴36个齿轮，通过手柄A、B变换可实现12级进给速度及快
速运动。在第II轴设有手动微调机构，借助于手柄实现微调运动，供定位用。 机床直线运动测量系统为床身前右侧平导轨上装有长度标尺，借助于游标可读出
0. 1毫米的数值；回转运动测量系统为在工作台底部四角上装有反射镜面，在滑座的后外
侧面有光学的对准装置，获得回转90。的粗定位，90。的定位精度为12"。 工作台面及滑座的夹紧或放松均为手动实现，在滑座的两侧底部装有4个手动滑
座夹紧装置，将滑座紧固于床身上，在滑座顶面圆导轨外部对称分布4个手动工作台夹紧
装置，将工作台紧固于滑座上。 上述结构的回转工作台，其缺点是自动化水平低；机械结构繁琐、传动链长；精 度低、故障率高；操作复杂、维修不便。 目前，机械制造工业急需与工作母机配套使用的辅机，即数控多轴联动的、闭环控 制的回转工作台，以提高大型工作主机的使用性能、加工精度和扩大其加工工艺范围。
实用新型内容本实用新型所要解决的问题是提供一种具有机电一体化技术的大型万能切削机
床的数控回转工作台，其目的是实现大型切削机床的回转工作台的数字联动控制和闭环自 动控制，扩大主机的工作范围。为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为 本实用新型所提供的这种大型万能切削机床的数控回转工作台，包括床身、工作 台、滑座、直线运动机构及回转运动机构，所述的滑座设在床身的直导轨上，所述的滑座通过所述的直线运动机构驱动；所述的工作台通过圆导轨设在滑座上，所述的工作台通过所 述的回转运动机构驱动，所述的直线运动机构中设直线运动减速箱及直线运动伺服电机； 所述的回转运动机构中设回转运动减速箱及回转运动伺服电机；设数字控制系统，所述的 直线运动伺服电机和回转运动伺服电机分别通过数字信号线路与所述的数字控制系统连 接。 为使本实用新型更加完善，还进一步提出了以下更为详尽和具体的技术方案，以 获得最佳的实用效果，更好地实现发明目的，并提高本实用新型的新颖性和创造性 所述的数控回转工作台设有数控电气柜，所述的数字控制系统设在数控电气柜 中。 所述的数控回转工作台设有按钮站，所述的按钮站通过按钮站支架支撑在地面 上，所述的按钮站上设有显示屏及操作按钮，所述的按钮站通过信号线路与所述的数控电 气柜连接。 所述的直线运动机构为所述的直线运动伺服电机通过所述的直线运动减速箱与 滚珠丝杠连接，所述的滚珠丝杠支承所述的床身上，并与所述床身上导轨平行，所述的滑座 下方设与滑座紧固为一体的丝杆螺母，所述的滚珠丝杠与丝杆螺母形成滚珠丝杠螺母副， 由滚珠丝杠螺母副驱动滑座作直线进给运动和快速移动。 所述的床身和滑座之间装有直线光栅尺，所述的直线光栅尺通过信号线路与所述 的数字控制系统连接。 所述的回转运动机构为所述的工作台下设与其紧固连接的工作台大齿圈，所述 的回转运动伺服电机与所述的回转运动减速箱输入轴连接，所述的回转运动减速箱固定在 所述的滑座上，所述的回转运动减速箱的输出轴上两只小齿轮分别与所述的工作台大齿圈 相啮合。 在所述的工作台的旋转中心位置设有圆盘光栅，所述的圆盘光栅通过信号线路与 所述的数字控制系统连接。 所述的滑座与床身配合的直导轨采用聚四氟乙烯贴塑导轨；所述的滑座上方与工 作台结合的导轨，采用聚四氟乙烯贴塑导轨，并且在滑座上对称安装有八个工作台卸荷用 的滚动导轨块。 所述的数控回转工作台设有一个独立于主机之外的液压泵站，所述的液压泵站与 所述的数控回转工作台的液压油路和润滑油路连通，所述的液压泵站的电气控制线路与所 述的数控电气柜连接。 所述的滑座的两侧底部的两个与液压泵站油路连通的液压油缸夹紧装置，将滑座 固定于床身上；所述的滑座顶面圆导轨外部对称分布的四个与液压泵站油路连通的液压夹 紧装置，将工作台紧固于滑座上。 本实用新型采用上述技术方案，采用先进的机电一体化技术、数字控制技术，数控 回转工作台的直线运动和回转运动均采用伺服电机驱动，无级调速，调速范围大，直线运动 采用直线光栅尺、回转运动有园盘光栅、实现全死循环控制；可根据镗削、铣削等不同工序 进行数控编程，工件可以在一次装夹中自动完成钻孔、镗孔、铰孔、锪平面及铣削大平面、曲 面、圆柱面、键槽及对工件多面进行切削加工，进行分度、换向等运动。克服了现有技术的缺 点，具有设计新颖，风格独特，结构先进、合理；自动化水平高，精度稳定可靠；生产效率高、操作维修方便的优点。
下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明 图1为本实用新型的结构示意图； 图2为图1所示结构的俯视示意图； 图3为图1所示结构的右视示意图； 图4为本实用新型的机构简图。
图中标记为 1、床身，2、工作台，3、滑座，4、回转运动减速箱，5、回转运动伺服电机，6、小齿轮， 7、工作台大齿圈，8、滚动导轨块，9、数控电气柜，10、直线光栅尺，11、液压泵站，12、圆盘光 栅，13、直线运动减速箱，14、直线运动伺服电机，15、按钮站，16、按钮站支架，17、滚珠丝杠 螺母副，18、滚珠丝杆，19、液压夹紧装置，20、液压管路，21、数字控制系统。
具体实施方式下面对照附图，通过对实施例的描述，对本实用新型的具体实施方式
如所涉及的 各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造 工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本实用新型的 发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。 本实用新型专利涉及一种大型万能金属切削加工机床不可缺少的主要辅机，涉及
加工大型工件的落地铣镗床、数控落地铣镗床、落地镗铣床、数控落地镗铣床等普通、数控 型工作母机与之配套使用辅机，即数控回转工作台，它可用作最大承载40吨的工件作直线
运动和回转运动以及任意角度的分度运动。以扩大工作母机的使用性能和工艺范围，縮短 辅助时间，提高劳动生产率。 如图1至图4所表达的本实用新型的结构，是一种大型万能切削机床的数控回转 工作台，包括床身1、工作台2、滑座3、直线运动机构及回转运动机构，所述的滑座3设在床 身1的直导轨上，所述的滑座3通过所述的直线运动机构驱动；所述的工作台2通过圆导轨 设在滑座3上，所述的工作台2通过所述的回转运动机构驱动。 床身1是回转工作台的基础件，必须具有足够的刚度和强度。本实用新型设计为 床身1上布置有三条矩型平导轨，导向导轨位于中部，具有较强的承载能力和抗变形能力。 保证运动的平稳。 滑座3是回转工作台的中间层，下方有三条矩型平导轨与床身1的导轨相结合，实 现直线运动。上方有与工作台2圆形导轨结合的圆形导轨。 工作台2是回转工作台的顶层零件，台面上有纵向T型槽和分布在两侧的横向短 T型槽，可充分利用台面T型槽来装夹工件。工作台中心设有①400H7定位孔，以便定位时 用。工作台2可以最大承载40吨工件作切削加工，同时进行直线运动、回转运动以及任意 角度的分度运动，本身具有二轴数控二轴联动的功能。 为了解决在本说明书背景技术部分所述的目前公知技术存在的问题并克服其缺 陷，实现大型切削机床的回转工作台的数字联动控制和闭环自动控制，扩大主机的工作范围的发明目的，本实用新型采取的技术方案即核心的发明要点为 如图1至图4所示，本实用新型所提供的这种大型万能切削机床的数控回转工作 台，所述的直线运动机构中设直线运动减速箱13及直线运动伺服电机14 ;所述的回转运动 机构中设回转运动减速箱4及回转运动伺服电机5 ;设数字控制系统21，所述的直线运动伺 服电机14和回转运动伺服电机5分别通过数字信号线路与所述的数字控制系统21连接。 本实用新型的自动化水平高。数控回转工作台可配合数控主机，实现六轴数控四 轴联动，根据镗削、铣削等不同工序进行数控编程，进行立体三维加工。工件可以在一次装 夹中自动完成钻孔、镗孔、铰孔、锪平面及铣削大平面、曲面、圆柱面、键槽及对工件多面进 行切削加工，进行分度、换向等运动。产品具有设计结构新颖、先进、合理；机电一体化水平 高，精度稳定可靠；生产效率高、操作维修方便的优点。 以下是本实用新型提供的具体实施示例，供本领域的技术人员在实施本实用新型
时参考和选用 —、数控电气柜 本实用新型所述的数控回转工作台设有数控电气柜9，所述的数字控制系统21设 在数控电气柜9中。 上述数控回转工作台应用先进的数控技术，数控系统可采用西门子840D系统、伺
服电机和驱动器。通过直线光栅尺、圆盘光栅等实现运动位置和速度的全闭环控制，数控回
转工作台实现二轴数控二轴联动，直线、回转、分度运动还设有手摇盘(可移动手持单元)，
作微调对刀使用。
二、操纵按钮站 本实用新型所述的数控回转工作台设有按钮站15，所述的按钮站15通过按钮站 支架16支撑在地面上，所述的按钮站15上设有显示屏及操作按钮，所述的按钮站15通过 信号线路与所述的数控电气柜9连接。 数控回转工作台的操纵按钮都集中在一个操作方便的按钮站15上，按钮站15面 板上设有10. 4〃彩色CRT显示屏，编程方便、运动数字显示清晰。并设有一个放置按钮站的 活动的按钮站支架16。 用户可根据需要，将按钮站15移到一个操作比较方便的位置上，对其进行操作；
用户如有特殊要求，也可将按钮站15操纵集中在主机床的按钮站上对其进行操作。按钮站
集中操作方便、直观。
三、直线运动与回转运动 滑座3的直线运动与工作台2的回转运动为数控分离传动，传动链短，传动精度
高，操作简单，故障率低，维修方便。 四、本实用新型所述的直线运动机构为 以上所述的直线运动伺服电机14通过所述的直线运动减速箱13与滚珠丝杠18 连接，所述的滚珠丝杠18支承所述的床身l上，并与所述床身l上导轨平行，所述的滑座3 下方设与滑座3紧固为一体的丝杆螺母，所述的滚珠丝杠18与丝杆螺母形成滚珠丝杠螺母 副17，由滚珠丝杠螺母副17驱动滑座3作直线进给运动和快速移动。 床身1和滑座3之间装有直线光栅尺10，对直线运动位置进行检测，五、直线运动 位置的检测[0053] 本实用新型所述的床身1和滑座3之间装有直线光栅尺10，所述的直线光栅尺10 通过信号线路与所述的数字控制系统21连接。 直线运动伺服电机14通过直线运动减速箱13与滚珠丝杠18连接，由滚珠丝杠螺 母副17驱动工作台滑座3作直线进给、快速移动运动，床身l和滑座3之间装有直线光栅尺 IO，对直线运动位置进行检测，实现闭环控制，检测信号经系统处理后对直线运动进行自动 补偿，实现闭环控制，确保定位精度；直线运动行程为1500或2000mm，直线进给速度2. 5 150mm/min， 2000mm/min。 六、本实用新型所述的回转、分度运动机构为 以上所述的工作台2下设与其紧固连接的工作台大齿圈7，所述的回转运动伺服 电机5与所述的回转运动减速箱4输入轴连接，所述的回转运动减速箱4固定在所述的滑 座3上，所述的回转运动减速箱4的输出轴上两只小齿轮6分别与所述的工作台大齿圈7 相啮合。 由回转运动伺服电机5驱动回转运动减速箱4，回转运动减速箱4的两只小齿轮6 分别与工作台2上的工作台大齿圈7相啮合，实现双齿轮消隙，伺服系统可以控制工作台2 速度从零增至最大，实现无级调速，而不需要齿轮机构的机械换档。 数控系统作插补或分度运动时，两个电机可以从主从操作模式转换为电气预载操 作模式，可使数控旋转轴消除反向间隙。 七、工作台2旋转运动位置的检测 本实用新型在所述的工作台2的旋转中心位置设有圆盘光栅12，所述的圆盘光栅 12通过信号线路与所述的数字控制系统21连接。 在工作台旋转中心位置12装有圆盘光栅，对工作台2旋转运动位置进行检测，通 过数字控制系统21的闭环控制，还设有电子手摇盘作微调用。工作台2可以实现任意角度 的准确分度，360。的双向定位精度为28"，双向重复定位精度为16〃 ，单向重复定位精度 为8〃 。作插补或分度运动时，电机可以从主从操作模式转换为电气预载操作模式，双齿轮 可使旋转轴消除反向间隙。 八、导轨的减摩措施 本实用新型所述的滑座3与床身1配合的直导轨采用聚四氟乙烯贴塑导轨；所述 的滑座3上方与工作台2结合的导轨，采用聚四氟乙烯贴塑导轨，并且在滑座3上对称安装 有八个工作台卸荷用的滚动导轨块8。 采用聚四氟乙烯贴塑导轨，使动静摩擦系数相近，减少爬行，提高运动精度。滑座 3上方与工作台2结合的导轨，同样采用聚四氟乙烯贴塑导轨，并且在滑座上对称安装有八 个工作台卸荷用的滚动导轨块8，保证工作台重载下回转运动精度。 九、液压泵站的设置 本实用新型所述的数控回转工作台设有一个独立于主机之外的液压泵站ll，所述 的液压泵站11与所述的数控回转工作台的液压油路和润滑油路连通，所述的液压泵站11 的电气控制线路与所述的数控电气柜9连接。 液压泵站11提供整个回转工作台的液压油和润滑油；液压系统的调整压力为 2. 0 3. OMpa。 十、液压夹紧装置的设置[0069] 本实用新型所述的滑座3的两侧底部的两个与液压泵站11的液压管路20连通的 液压夹紧装置19，将滑座3固定于床身1上；所述的滑座3顶面圆导轨外部对称分布的四 个与液压泵站11的液压管路20连通的液压夹紧装置19，将工作台2紧固于滑座3上。 滑座3与床身1的夹紧和放松，通过滑座3的两侧底部两个液压油缸夹紧装置，将 滑座3固定于床身1上； 工作台2与滑座3的夹紧和放松，是通过滑座3顶面圆导轨外部对称分布的四个 液压夹紧装置19，将工作台2紧固于滑座3上。 本实用新型的夹紧和放松，是在按钮站上对其进行操作，采用机电液一体化技术。 上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受 上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改 进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型 的保护范围之内。
权利要求一种大型万能切削机床的数控回转工作台，包括床身(1)、工作台(2)、滑座(3)、直线运动机构及回转运动机构，所述的滑座(3)设在床身(1)的直导轨上，所述的滑座(3)通过所述的直线运动机构驱动；所述的工作台(2)通过圆导轨设在滑座(3)上，所述的工作台(2)通过所述的回转运动机构驱动，其特征在于所述的直线运动机构中设直线运动减速箱(13)及直线运动伺服电机(14)；所述的回转运动机构中设回转运动减速箱(4)及回转运动伺服电机(5)；设数字控制系统(21)，所述的直线运动伺服电机(14)和回转运动伺服电机(5)分别通过数字信号线路与所述的数字控制系统(21)连接。
2. 按照权利要求1所述的大型万能切削机床的数控回转工作台，其特征在于所述的 数控回转工作台设有数控电气柜(9)，所述的数字控制系统(21)设在数控电气柜(9)中。
3. 按照权利要求2所述的大型万能切削机床的数控回转工作台，其特征在于所述的 数控回转工作台设有按钮站(15)，所述的按钮站(15)通过按钮站支架(16)支撑在地面上， 所述的按钮站(15)上设有显示屏及操作按钮，所述的按钮站(15)通过信号线路与所述的 数控电气柜(9)连接。
4. 按照权利要求2所述的大型万能切削机床的数控回转工作台，其特征在于所述的 直线运动机构为所述的直线运动伺服电机(14)通过所述的直线运动减速箱(13)与滚珠 丝杠(18)连接，所述的滚珠丝杠(18)支承所述的床身(1)上，并与所述床身(1)上导轨平 行，所述的滑座(3)下方设与滑座(3)紧固为一体的丝杆螺母，所述的滚珠丝杠(18)与丝 杆螺母形成滚珠丝杠螺母副(17)，由滚珠丝杠螺母副(17)驱动滑座(3)作直线进给运动和 快速移动。
5. 按照权利要求4所述的大型万能切削机床的数控回转工作台，其特征在于所述的 床身(1)和滑座(3)之间装有直线光栅尺(IO)，所述的直线光栅尺(10)通过信号线路与所 述的数字控制系统(21)连接。
6. 按照权利要求1所述的大型万能切削机床的数控回转工作台，其特征在于所述的 回转运动机构为所述的工作台(2)下设与其紧固连接的工作台大齿圈(7)，所述的回转运 动伺服电机(5)与所述的回转运动减速箱(4)输入轴连接，所述的回转运动减速箱(4)固 定在所述的滑座(3)上，所述的回转运动减速箱(4)的输出轴上两只小齿轮(6)分别与所 述的工作台大齿圈(7)相啮合。
7. 按照权利要求6所述的大型万能切削机床的数控回转工作台，其特征在于在所述 的工作台(2)的旋转中心位置设有圆盘光栅(12)，所述的圆盘光栅(12)通过信号线路与所 述的数字控制系统(21)连接。
8. 按照权利要求1所述的大型万能切削机床的数控回转工作台，其特征在于所述的 滑座(3)与床身(1)配合的直导轨采用聚四氟乙烯贴塑导轨；所述的滑座(3)上方与工作 台(2)结合的导轨，采用聚四氟乙烯贴塑导轨，并且在滑座(3)上对称安装有八个工作台卸 荷用的滚动导轨块(8)。
9. 按照权利要求2所述的大型万能切削机床的数控回转工作台，其特征在于所述的 数控回转工作台设有一个独立于主机之外的液压泵站(ll)，所述的液压泵站(11)与所述 的数控回转工作台的液压油路和润滑油路连通，所述的液压泵站(11)的电气控制线路与 所述的数控电气柜(9)连接。
10. 按照权利要求9所述的大型万能切削机床的数控回转工作台，其特征在于所述的滑座(3)的两侧底部的两个与液压泵站(11)油路连通的液压油缸夹紧装置(19)，将滑座 (3)固定于床身(1)上；所述的滑座(3)顶面圆导轨外部对称分布的四个与液压泵站(11) 油路连通的液压夹紧装置(19)，将工作台紧固于滑座上。
专利摘要本实用新型公开了一种大型万能切削机床的数控回转工作台，直线运动机构中设直线运动减速箱(13)及直线运动伺服电机(14)；回转运动机构中设回转运动减速箱(4)及回转运动伺服电机(5)；设数字控制系统(21)，所述的直线运动伺服电机(14)和回转运动伺服电机(5)分别通过数字信号线路与所述的数字控制系统(21)连接。本实用新型采用先进的机电一体化技术、数字控制技术，直线运动和回转运动均采用伺服电机驱动，无级调速，调速范围大，具有设计新颖，风格独特，结构先进、合理；自动化水平高，精度稳定可靠；生产效率高、操作维修方便的优点。
文档编号B23Q1/44GK201471165SQ20092018624
公开日2010年5月19日 申请日期2009年7月6日 优先权日2009年7月6日
发明者吴维祥, 曹华兴, 林颖萍, 江元雄, 饶世胜 申请人:芜湖日升重型机床有限公司