CN202479808U - 一种数控机床二轴联动旋转工作台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种数控机床二轴联动旋转工作台，工作台包括倾斜轴座(1)、主轴(2)、旋转座(3)、旋转轴(4)；在倾斜轴座(1)设置主轴力矩伺服电机(5)直接与主轴(2)相连接；主轴(2)上设置有平均栅距为4μm的干涉扫描编码器(6)；在旋转座(3)上设置旋转轴力矩伺服电机(8)直接与旋转轴(4)相连接；旋转轴(4)上设置有平均栅距为4μm的干涉扫描编码器(9)。通过高性能力矩伺服电机直接驱动，动态、静态误差都有所降低；让工件的装夹变的更容易，并且具有足够的旋转角度，可以避免多次装夹，减少了多次装夹产生的累积误差，提高了加工精度。

Description

一种数控机床二轴联动旋转工作台

技术领域

本实用新型属于机械加工机床的技术领域，涉及数控加工中心的技术，更具体地说，本实用新型涉及一种数控机床二轴联动旋转工作台。 

背景技术

近年来，随着我国国民经济的迅速发展，对产品的质量和精度要求也不断上升，目前最常用的数控三轴联动机床由于其自身结构的原因，已无法满足现代产品加工精度及样式的要求。 

以往通过齿轮、皮带等机构的传动方式，其传动机构由于传动齿隙的原因，不但带来传动控制误差的加大，而且使得整个系统的结构谐振频率降低，在进行快速、精密的速度、位置控制时，由于传动齿隙的存在，控制系统的响应频率严重受限，使得运动控制容易出现震荡乃至控制失败。 

实用新型内容

本实用新型提供一种数控机床二轴联动旋转工作台，其目的是提高产品的加工精度和曲面加工的质量和效率。 

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数控机床二轴联动旋转工作台，所述的工作台包括倾斜轴座、主轴、旋转座、旋转轴，在所述的倾斜轴座设置主轴力矩伺服电机直接与主轴相连接；所述的主轴上设置有平均栅距为4μm的干涉扫描编码器Ⅰ；所述的主轴力矩伺服电机的上方安装有第一接近开关； 

在所述的旋转座上设置旋转轴力矩伺服电机直接与旋转轴相连接；所述的旋转轴上设置有平均栅距为4μm的干涉扫描编码器Ⅱ，所述的旋转轴力矩伺服 电机的一侧安装有第二接近开关。 

所述的主轴的后部位置设有摩擦环、压缩弹簧活塞，所述的活塞由液压或气动系统控制；所述的摩擦环的内圈与所述的主轴接触，外圈与所述的倾斜轴座接触。 

所述的旋转轴的后部位置设有摩擦环、压缩弹簧和活塞，所述的活塞由液压或气动系统控制；所述的摩擦环的内圈与所述的旋转轴接触，外圈与所述的旋转座接触。 

本实用新型采用上述技术方案，通过高性能力矩伺服电机直接驱动，系统增益可以进一步提高，控制对象的动态、静态误差都有所降低；让工件的装夹变的更容易，加工时无需特殊夹具，降低了夹具的成本，并且具有足够的旋转角度，可以避免多次装夹，减少了多次装夹产生的累积误差，提高了加工精度。由于是直接驱动，省去了中间齿轮、皮带等传动产生的能量损耗，因此传动效率有所提高，能量损耗降低了，则此结构的节能效果也有所提高；产生的机械噪音也有明显降低，并且此二轴旋转工作台没有高速转动，由转动和振动导致的磨损、松动、变形、疲劳失效等故障也大为降低，且此二轴旋转工作台结构简单，对安装、调试、维护的要求也大为降低；干涉扫描编码器利用精细光栅的衍射和干涉原理形成移动量和测量信号，其扫描信号基本没有高次谐波，能进行高倍率细分。通过干涉扫描编码器的信号反馈，驱动器进行微量的调整能够实现二轴的精确回转和定位，提高二轴位置精度；通过工作台上感测器的信号反馈，可以保证二轴的精确定位和回零。 

附图说明

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A—A方向的内部结构示意图； 

图3为图1所示结构的B—B方向的内部结构示意图。 

图中标记为： 

1、倾斜轴座，2、主轴，3、旋转座，4、旋转轴，5、主轴力矩伺服电机，6、干涉扫描编码器Ⅰ，7、第一接近开关，8、旋转轴力矩伺服电机，9、干涉扫描编码器Ⅱ，10、第二接近开关，11、摩擦环，12、压缩弹簧，13、活塞。 

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。 

如图1、图2及图3所表达的本实用新型的结构，为一种数控机床二轴联动旋转工作台。本实用新型采用三轴数控联动直线移动，滑台垒加双轴数控联动的旋转工作台结构，并兼顾机床整体刚性和运行灵敏度，着重增强三维曲面加工的成型原理及工艺性能优化，能显著提高三维曲面加工的质量和效率。 

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，实现提高产品的加工精度和曲面加工的质量和效率的发明目的，本实用新型采取的技术方案为： 

如图1至图3所示，本实用新型所提供的数控机床二轴联动旋转工作台，所述的工作台包括倾斜轴座1、主轴2、旋转座3、旋转轴4，在所述的倾斜轴座1设置高性能的主轴力矩伺服电机5直接与主轴2相连接；所述的主轴2上设置有平均栅距为4μm的干涉扫描编码器Ⅰ6；所述的主轴力矩伺服电机5的上方安装有第一接近开关7； 

在所述的旋转座3上设置高性能的旋转轴力矩伺服电机8直接与旋转轴4 相连接；所述的旋转轴4上设置有平均栅距为4μm的干涉扫描编码器Ⅱ9，所述的旋转轴力矩伺服电机8的一侧安装有第二接近开关10。 

本实用新型通过高性能力矩伺服电机直接驱动，改变了以往通过齿轮、皮带等机构的传动方式。以往的传动机构由于传动齿隙的原因，不但带来传动控制误差的加大，而且使得整个系统的结构谐振频率降低，在进行快速、精密的速度、位置控制时，由于传动齿隙的存在，控制系统的响应频率严重受限，使得运动控制容易出现震荡乃至控制失败。本实用新型采用高性能的力矩伺服电机进行直接驱动这一结构后，系统增益可以进一步提高，控制对象的动态、静态误差都有所降低。 

主轴2和旋转轴4上配置有干涉扫描编码器，利用精细光栅的衍射和干涉原理形成移动量和测量信号。其扫描信号基本没有高次谐波，能进行高倍率细分。通过干涉扫描编码器的信号反馈，驱动器进行微量的调整能够实现二轴的精确回转和定位，提高二轴位置精度。 

高性能的主轴力矩伺服电机5直接和主轴2相连接，力矩伺服电机的转子跟主轴2一起动作，定子跟倾斜轴座1相连接，主轴2上配置有平均栅距为4μm的干涉扫描编码器Ⅰ6，通过干涉扫描编码器Ⅰ6的信号反馈，对二轴进行精确定位。高性能的旋转轴力矩伺服电机直接和旋转轴4相连接，力矩伺服电机的转子跟旋转轴4一起动作，定子跟旋转座3相连接，旋转轴4上配置有平均栅距为4μm的干涉扫描编码器Ⅱ9，通过干涉扫描编码器Ⅱ9的信号反馈，对二轴进行精确定位。 

本实用新型采用的上述结构的关系，让工件的装夹变的更容易，加工时无需特殊夹具，降低了夹具的成本，并且此二轴旋转工作台有足够的旋转角度，可以避免多次装夹，减少了多次装夹产生的累积误差，提高了加工精度。 

本实用新型的传动效率高，由于是直接驱动，省去了中间齿轮、皮带等传动产生的能量损耗，因此传动效率有所提高，能量损耗降低了，则此结构的节能效果也有所提高。 

本实用新型由于采用直接驱动，跟以往的传动机构相比，产生的机械噪音也有明显降低，并且此二轴旋转工作台没有高速转动，由转动和振动导致的磨损、松动、变形、疲劳失效等故障也大为降低，且此二轴旋转工作台结构简单，对安装、调试、维护的要求也大为降低。 

本实用新型通过工作台上感测器的信号反馈，可以保证二轴的精确定位和回零。 

所述的主轴2的后部位置设有摩擦环11、压缩弹簧12活塞13，所述的活塞13由液压或气动系统控制；所述的摩擦环11的内圈与所述的主轴2接触，外圈与所述的倾斜轴座1接触。 

所述的旋转轴4的后部位置设有摩擦环11、压缩弹簧12和活塞13，所述的活塞13由液压或气动系统控制；所述的摩擦环11的内圈与所述的旋转轴4接触，外圈与所述的旋转座3接触。 

本实用新型的工作原理及具体工作过程为： 

将该二轴旋转工作台垒加安装在加工中心台面上，通过加工中心数控系统指令力矩伺服电机工作，力矩伺服电机直接带动主轴2和旋转轴4作回转运动，干涉扫描编码器安装在主轴2和旋转轴4上，驱动器通过信号反馈提供旋转方向的微间隙补偿，系统又通过第一接近开关7和第二接近开关10的反馈信号来控制主轴2和旋转轴4的回零和精确定位。 

加工中心数控系统又通过压力开关的反馈信号，控制液压或气动动作，保证主轴2和旋转轴4的锁紧和松开动作的准确性。 

主轴2和旋转轴4后部处都装有摩擦环11，通过控制液压或气动动作，推动活塞13运动，控制摩擦环11的轴向位移，摩擦环11的内圈与主轴2和旋转轴4接触，外圈与倾斜轴座1和旋转座3接触，当系统发出夹紧信号时，通过活塞13运动，推动摩擦环11运动，摩擦环11内外圈同时产生摩擦阻力，以抵抗加工时的切削扭矩，当压力达到规定压力后，反馈一个已夹紧信号，此时可进行定位加工，当系统发出放松信号时，夹紧压力小于规定值后，活塞13被压缩弹簧12向外推出，此时反馈一个已放松信号，此时工作台可进行旋转加工。 

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。 

Claims (4)

1.一种数控机床二轴联动旋转工作台，其特征在于：

所述的工作台包括倾斜轴座（1）、主轴（2）、旋转座（3）、旋转轴（4）；

在所述的倾斜轴座（1）设置主轴力矩伺服电机（5）直接与主轴（2）相连接；所述的主轴（2）上设置有平均栅距为4μm的干涉扫描编码器Ⅰ（6）；

在所述的旋转座（3）上设置旋转轴力矩伺服电机（8）直接与旋转轴（4）相连接；所述的旋转轴（4）上设置有平均栅距为4μm的干涉扫描编码器Ⅱ（9）。

2.按照权利要求1所述的数控机床二轴联动旋转工作台，其特征在于：所述的主轴力矩伺服电机（5）的上方安装有第一接近开关（7）；所述的旋转轴力矩伺服电机（8）的一侧安装有第二接近开关（10）。

3.按照权利要求1或2所述的数控机床二轴联动旋转工作台，其特征在于：所述的主轴（2）的后部位置设有摩擦环（11）、压缩弹簧（12）、活塞（13），所述的活塞（13）由液压或气动系统控制；所述的摩擦环（11）的内圈与所述的主轴（2）接触，外圈与所述的倾斜轴座（1）接触。

4.按照权利要求1或2所述的数控机床二轴联动旋转工作台，其特征在于：所述的旋转轴（4）的后部位置设有摩擦环（11）、压缩弹簧（12）活塞（13），所述的活塞（13）由液压或气动系统控制；所述的摩擦环（11）的内圈与所述的旋转轴（4）接触，外圈与所述的旋转座（3）接触。 

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