目 录第一章 数控转台的介绍.11.1 转台的介绍.11.2 转台分类.31.3 数控转台的结构.71.4 新型数控转台.81.5 国内外数控转台发展概况.8第二章 数控转台的总体设计.142.1 控转台工作台的结构和理.142.2 控转台工作台的方案设计.15第三章 关键零部件的设计计算 .163.1联轴器的选择.16 3.2涡轮蜗杆传动的设计.16 3.3分度凸轮传动的设计计算.203.4轴的设计.323.5滚动轴承的选择及寿命计算.36第四章 总结.37参考文献.38附录翻译.39第一章 数控转台的介绍1.1 转台介绍“转台”是回转工作台的简称。在计量工作中又称为分度台。广义而言，具有旋转工作台的仪器或设备，都可称作“转台”，如陀螺测试中使用的伺服转台、速率转台等专用仪器，然而，通常所说的“转台”，并非是这些专用仪器，而是指通用性很强的、应用范围很广的回转工作台而言，它既是机床加工中一种重要的分度附件。用作加工时，转台可以与普通钻、铣床，或者精密铣床、镗床、磨床、坐标镗床等配用，对钻模、分度板、齿轮、凸轮、样板、多面体、端齿盘，以及航空发动机的机匣、涡轮盘、复合钻模等等有精密角度要的零件进行检测。转台在机械、航空、仪表、电子等工业系统都有广泛的用途。转台的发展水平，很大程度上标志着一个国家的工艺水平。转台的种类和型号虽然繁多，但其基本结构大同小异，主要有四大系统：主轴系统、传动系统、锁紧系统、读数系统；二大零件：工作台和底座。主轴系统是转台的关键部件，工作台和检测元件就安装在主轴上，主轴系统的精度直接影响转台的分度精度；工作台和主轴系统依靠传动系统驱动，当旋转到所要求的角度时，必须用锁紧机构固定，然后进行测量或加工；工作台旋转的角度数值，是由读数系统给出的，它除了显示出检测元件和主轴系统的整度数之外，还具备一套测微机构，从而给出分、秒数值，使转台可以进行任意角度值的分度。典型转台见图1所示光学投影转台1-主轴系统 2-传动系统 3-锁紧系统 4-读数系统 5-工作台 6-底座图1.1 光学投影转台1.2 转台分类 由于转台型号繁多，品种多样，使用广泛，所以其分类方法也是多种多样的，可以从不同专业角度来对转台进行分类。1.按用途分类图1.2 正在工作中的光学投影台加工用转台作为机床附件中加工中使用的转台。该类转台要求有尺寸小、重量轻、刚性打、操作简单迅速和与加工相适应的精度。计量用转台在计量室中作为角度一起用于零件检测的转台。该类转台要求较高的分度精度和相应的技术指标，分度误差一般不大于10角秒。图1.3 正在检测的自动转台2.按结构形式分类水平转台工作台在水平方向回转360度的转台。该类转台型号最多，数量最大使用最普遍。（见图1.1）立式转台工作台在水平垂直方向回转360度的转台。该类转台型号较少，使用不多，它可以代替分度头，并可以与其他形式的转台拼配，实现特殊的使用要求。（见图1.4）双向转台转台可以在水平和垂直两种姿态下工作，扩大了应用范围，又称为立卧式转台。（见图1.5.1，1.5.2）图1.4 立式转台 图1.5.1双向转台 图1.5.2 双向转台图1.6 光学转台可倾斜转台工作台面除了水平方向可以回转360度之外，还可以在90度范围内实现倾斜运转，是转台具有三个自由度，大大增加了适应能力。（见图1.6） 图1.7 机械转台 由机械刻度和游标鼓轮读数分度值得转台。该类转台分度精度一般比较低，大多作为普通机床的附件用于加工。3.按读数形式分类：（1）机械转台（图1.7）（2）光学转台（图1.1、1.6、1.8）（3）数显转台(图1.9)（4）自动转台（图1.10） 图1.8 光学转台 图1.9数显转台 图1.10 自动转台4.按精度分类 低精度转台分度误差 60”; 普通精度转台分度误差10”60” 精密转台分度误差4”10” 高精度转台分度误差4”1” 超精密转台分度误差1” 5.按驱动形式分类： （1）手动转台（2）电动转台、（3）气动转台（4）液压转台（5）自动转台等6.按照回转轴数可以分为单轴转台和多轴并联转台。1.3 数控转台的结构 数控转台从机构上可以分为几个部分：驱动、传动、分度定位、刹紧等机构。数控转台通过传动部分。将有系统控制的驱动传递到需要转动角度的工作台面，实现数控转台的分度单位。（1）驱动 液压转台采用液压驱动齿条或者液压马达，通过齿条驱动齿轮或者液压马达驱动齿轮的方式进行动力提供；而电动转台则采用伺服电动机通过动力。（2）传动 有齿条齿轮传动、涡轮蜗杆传动记者方式。电动转台一般是通过一对齿轮（或者是用联轴器直接与蜗杆相连）将电动机动力传递到蜗杆，带动整体进行分度；液压转台采用液压马达驱动的传动机构，类似于电动转台；采用齿轮齿条的，则是通过由活塞驱动的齿条带动与之啮合的与台面相对固定的齿轮进行分度。（3）分度定位 等分转台一般采用端盘分度定位，任意分度转台一般采用高精度涡轮蜗杆分度定位。采用端齿盘分度定位的转台中，又有两联齿盘和三联齿盘之分，两联齿盘分度单位，机构相对简单，动、定两个齿盘直接啮合，分度运动时，动定齿盘实现进行脱开 啮合运动这一运动表现在转台台面上有一定量的抬起运动，台面的抬起量与定齿盘和动齿盘的相对运动量相一致。三联齿盘分度定位，从结构上比两联齿盘复杂动定齿盘不直接进行啮合，而是通过一公用齿盘进行啮合过度，齿盘的啮合与脱开是通过公用齿盘的移动来完成的，公用齿盘的抬起不表现在在的台面的运动来完成的，但啮合刚性比量联齿盘结稍差。采用端齿盘分度定位的等分转台，其分度定位端齿盘包括向心齿、直齿，弧面齿等形式，为达到高精度的分度，端齿盘一般采用淬硬钢齿面磨削的工艺方法，产品可达到高刚性和高精度的要求。但其分度等分受齿盘齿数的限制。采用涡轮蜗杆分度的转台，分度元件为涡轮蜗杆副。一般蜗杆材料选用淬火刚，涡轮材料一般采用耐磨铜合金，其分度等分不受限制分度定位精度直接取决于蜗杆涡轮的加工精度。（4）刹紧机构 等分转台的刹紧一般采用液压，飞相互啮合的齿盘施加一定的压力，使端齿盘可靠啮合定位。任意分度的数控转台，较多采用胀紧套或刹紧片用液压或者气压刹紧的方式，刹紧可靠性比较高。1.4 新型数控转台的出现随着机械工业的发展，数控转台家族的成员在不断的增加。为了适应现代机床自动夹具的要求，配油式数控转台应运而生。它在原有数控转台的基础上增加了配油功能，可以直接向安装在转台台面的不同夹具提供液压油，消除了管路或者线路的限制。配油式数控转台按照配油对象与转台台面连接方式不同，分为：板式连接和管式连接。板式连接：安装在台面上的配油对象不需要再配油管，只需将配油对象的输入油口与转台台面的输出油口对应后固定即可。缺点为，位置固定，内部配油管路复杂。管式连接（见图）：安装在台面上的配油对象，通过油管与转台台面的配油器连接实现配油。管式连接对配油对象没有位置限制，并且控制油路可以灵活组合，实现自动夹具的复杂动作。1.5 国内外数控转台发展概况由于我国工业起步比较落后，直到解放后，随着工业的发展，才有了自己的机床附件厂，生产一些机械转台。近十多年来由于精密机械、光学技术、电子技术的不断发展，逐步出现了光学转台、数显转台和数控转台，生产厂家也逐渐增多，他们大体可以分为二大系统：民用系统和军工系统。民用系统以原一机部的机床厂和机床附件为主；军工则以航空部队303所和625所为主。国内部分厂家生产的各种转台见表1.1表1.1 国内部分转台资料 在我国，数控机床与装备的发展亦得到了高度重视，近年来取得了相当大的进步，特别是在通用数控领域，以PC为平台的国产数控系统，已经逐步缩短了与世界先进水平的差距。作为机床的主要部分，分度类机床附件对机床的性能、质量、可靠性起着至关重要的作用，做为数控转台的开发和生产厂家，在近期的任务是进一步开发研制高精度、高刚性、高回转速度的多功能转台。 在国外，机械转台生产和使用的年代都比较久，生产厂家也比较多，其中有代表性的企业有日本的津田驹工业公司、西德霍夫曼公司、美国的莫尔（MOORE）专用工具公司等（见图1.11、1.12）。 图1.11自动转台 图1.12 超精密转台国外部分厂家生产的各种转台见表1.2。表1.2国外部分转台第二章 数控转台的总体设计2.1 数控回转工作台的机构和原理（1） 数控回转工作台是五轴联动的基础，它能够实现回转轴与摆动轴的两坐标定位。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，每次转位回转一定角度（6度、10度、15度、30度、45度、90