專利名稱：一種數(shù)控直驅(qū)車銑復(fù)合回轉(zhuǎn)工作臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)控加工領(lǐng)域，更具體地講，涉及一種操作方便，傳動機構(gòu)簡單，效率 高的數(shù)控直驅(qū)車銑復(fù)合回轉(zhuǎn)工作臺。
背景技術(shù)：
裝備制造業(yè)是國防現(xiàn)代化建設(shè)的重要基礎(chǔ)，尤其是軍工、航空、航天等行業(yè)高精度 復(fù)雜零件的重要加工設(shè)備長期依賴進口。高速、高精度及復(fù)合加工，最大限度地一次性裝夾 完成所有零件的表面加工，是這類車銑復(fù)合加工機床的特點。數(shù)控直驅(qū)車銑復(fù)合回轉(zhuǎn)工作 臺是復(fù)合加工機床最理想、最重要的功能部件。數(shù)控車銑復(fù)合回轉(zhuǎn)工作臺，現(xiàn)有技術(shù)是利用伺服控制系統(tǒng)進行控制，采用單、雙伺 服電機通過一套或者多套帶有多級齒輪、齒圈或其他方式的減速機對工作臺進行驅(qū)動?，F(xiàn)舉例說明其中一種采用雙伺服電機，雙傳動結(jié)構(gòu)的車銑復(fù)合回轉(zhuǎn)工作臺，其工 作方式是
一、作為車削主軸高速回轉(zhuǎn)時，首先將銑削傳動機構(gòu)與工作臺脫開，同時將用于車削的 傳動機構(gòu)連接上，一般為一套低減速比的變速箱，然后用伺服電機來帶動工作臺高速回轉(zhuǎn)， 進行車削加工。此時工作臺一般只能旋轉(zhuǎn)，不能進行分度等工作；
二、作為低速銑削分度工作臺時，首先將車削傳動機構(gòu)與工作臺脫開，又通過另外一套 用于銑削的減速機構(gòu)來連接，用低速大扭矩伺服電機驅(qū)動來完成分度或者大扭矩的銑削工 作。上述回轉(zhuǎn)工作臺存在機械傳動機構(gòu)復(fù)雜，效率低，噪音大的缺點，它對傳動部件的 加工、熱處理、裝配工藝的設(shè)備要求高，易磨損，維護困難等，而且對電氣控制技術(shù)的要求 高，需要大功率、大慣量伺服電機來提高其動態(tài)響應(yīng)能力。如果想要解決這些問題，最主要的是改變其機械結(jié)構(gòu)和傳動方式，而最佳方案是 直接采用高速大扭矩直驅(qū)旋轉(zhuǎn)電機直聯(lián)工作臺來解決?，F(xiàn)階段的數(shù)控直驅(qū)回轉(zhuǎn)工作臺轉(zhuǎn)速 不能滿足車銑復(fù)合回轉(zhuǎn)工作臺的要求，如果想要提高轉(zhuǎn)速，最主要的是提高直驅(qū)電機本身 的額定轉(zhuǎn)速，而額定轉(zhuǎn)速一旦提高后，對電機的功耗、散熱、轉(zhuǎn)臺軸承部件、旋轉(zhuǎn)密封部件等 其他方面的要求也相應(yīng)提高。如何解決上述問題，并設(shè)計成一種可行的方案并形成產(chǎn)品，是 本發(fā)明需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種效率高、傳動結(jié)構(gòu)簡單，且具有很好的散 熱和密封性能的數(shù)控直驅(qū)車銑復(fù)合回轉(zhuǎn)工作臺。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一下技術(shù)方案一種數(shù)控直驅(qū)車銑復(fù)合回轉(zhuǎn)工作 臺，包括圓形工作轉(zhuǎn)臺，其下端面的中部設(shè)有同其垂直設(shè)置的旋轉(zhuǎn)軸；轉(zhuǎn)臺底座，其中部設(shè) 有同所述旋轉(zhuǎn)軸相配合的中空圓形腔體，所述圓盤形工作轉(zhuǎn)臺的下端面置于所述轉(zhuǎn)臺底座 的上端面，并同其密封貼合；軸承，其外圈同所述轉(zhuǎn)臺底座的腔體內(nèi)壁固定連接，所述工作轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)軸伸入所述軸承的內(nèi)圈中，所述工作轉(zhuǎn)臺同其內(nèi)圈固定連接，
所述轉(zhuǎn)臺底座的腔體內(nèi)還設(shè)有電機定子、電機轉(zhuǎn)子和用于固定電機轉(zhuǎn)子的圓柱形中空 連接套，所述電機定子沿所述旋轉(zhuǎn)軸的軸向固定于旋轉(zhuǎn)軸下端的腔體內(nèi)壁上，所述連接套 的上端面同所述旋轉(zhuǎn)軸的下端面固定連接，所述電機轉(zhuǎn)子固定于所述連接套的外壁上，當(dāng) 電機定子通電后，帶動所述電機轉(zhuǎn)子和工作轉(zhuǎn)臺同速旋轉(zhuǎn)；所述連接套的中空部位設(shè)有用 于工作轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角定位的角度定位裝置和用于鎖緊所述工作轉(zhuǎn)臺的鎖緊機構(gòu)。所述角度定位裝置包括角度編碼器、編碼器支架和固定支架，所述編碼器支架的 上端同所述連接套的上端固定連接，其下端同角度編碼器的轉(zhuǎn)子固定連接；所述固定支架 的上端同所述角度編碼器的定子固定連接，其下端同固定于所述轉(zhuǎn)臺底座下部的固定支座 固定連接，所述固定支架同所述連接套之間設(shè)有環(huán)形間隙。所述鎖緊機構(gòu)包括置于所述環(huán)形間隙內(nèi)的脹緊套及設(shè)置于所述固定支架內(nèi)部的 液壓流道，當(dāng)液壓流道打入液壓油時，所述脹緊套將所述連接套鎖定。所述工作轉(zhuǎn)臺同所述轉(zhuǎn)臺底座的接觸面上設(shè)有多道環(huán)形迷宮密封，所述轉(zhuǎn)臺底座 上內(nèi)設(shè)置有一端同外界空氣壓縮機相連通的空氣流道，所述空氣流道的另一端設(shè)置于所述 轉(zhuǎn)臺底座上端面的中部。所述轉(zhuǎn)臺底座同所述電機定子的接觸面上設(shè)有環(huán)形溝槽，所述環(huán)形溝槽的同外界 的水冷卻機組成閉合回路，用于電機定子的冷卻。所述軸承為徑向/軸向組合滾子軸承，所述軸承的外圈上固定有用于感應(yīng)軸承溫 度的溫控傳感器。所述溫控傳感器為PTC溫控傳感器，所述PTC溫控傳感器沿所述軸承外圈均布有 三個
本發(fā)明具有如下優(yōu)點
1.具有很好的動態(tài)性能，由于采用直接驅(qū)動方式，工作轉(zhuǎn)臺和電機之間無運動形式的 轉(zhuǎn)換，直接位置測量，易實現(xiàn)高精度，高動態(tài)性能的定位過程。2.運行平穩(wěn)，由于采用直驅(qū)傳動方式，轉(zhuǎn)臺運行平穩(wěn)，隨動性好，噪音低，從而使零 件的加工非常容易獲得高的表面質(zhì)量和更高的幾何精度。3.結(jié)構(gòu)簡潔，效率高，零背隙
由于采用旋轉(zhuǎn)力矩電機直接連接工作臺，中間連接件只有軸承部件，沒有復(fù)雜的齒輪、 齒圈等減速機構(gòu)，極大的簡化了結(jié)構(gòu)，大大提高了傳動效率，而且電機直聯(lián)工作臺，背隙為 零，不需要額外調(diào)整。4.故障率低維修方便
由于對軸承等關(guān)鍵部件都有溫控保護裝置，對電機定子設(shè)有冷卻裝置，這些都保證了 轉(zhuǎn)臺故障率低且易于維修。5.節(jié)能環(huán)保
由于采用了直接驅(qū)動技術(shù)，簡化了機械結(jié)構(gòu)，無摩擦，提高了效率，大大減少了制造工 作臺零部件的機械加工，而且力矩電機有著超長的使用壽命，磨損極低，這些特點都極大的 節(jié)約了能源和材料，具有較高的節(jié)能環(huán)保性能。


圖1所示為本發(fā)明工作原理圖2所示為本發(fā)明的復(fù)合回轉(zhuǎn)工作臺的結(jié)構(gòu)圖； 圖3所示為圖2中的電機定子的冷卻結(jié)構(gòu)圖； 圖4所示為圖2中溫控傳感器安裝圖； 圖5所示為圖2中工作轉(zhuǎn)臺和轉(zhuǎn)臺底座的接觸密封結(jié)構(gòu)圖。圖中附圖標記表示為
1、工作轉(zhuǎn)臺 2、轉(zhuǎn)臺底座 3、軸承31、軸承外圈 32、軸承內(nèi)圈 4、連接套5、脹緊 套6、編碼器支架7、角度編碼器的轉(zhuǎn)子8、溫控傳感器9、電機定子10、電機轉(zhuǎn)子11、固 定支架12、角度編碼器的定子13、固定支座14、液壓流道 15、環(huán)形溝槽 16、冷卻水 流道 17、冷卻水入口 18、冷卻水出口 19、安裝支架 20、環(huán)形迷宮密封 21、空氣流道 22、旋轉(zhuǎn)軸23、伺服控制系統(tǒng)24、精密水冷卻機 25、液壓箱 26、空氣壓縮機 27、密封 氣體。
具體實施例方式以下將結(jié)合附圖，使用以下實施例對本發(fā)明進行進一步闡述。圖2中示出了本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，上面為圓盤形工作轉(zhuǎn)臺1，工作轉(zhuǎn)臺1的下端面上設(shè) 有旋轉(zhuǎn)軸22，旋轉(zhuǎn)軸22垂直于工作轉(zhuǎn)臺1的上下端面，工作轉(zhuǎn)臺1下方為轉(zhuǎn)臺底座2，其中 部設(shè)有同所述旋轉(zhuǎn)軸22相配合的中空圓形腔體，工作轉(zhuǎn)臺1的下端面置于轉(zhuǎn)臺底座2的上 端面，并同其密封貼合。如圖4所示，旋轉(zhuǎn)軸22上設(shè)置有軸承3，其中軸承的外圈31通過螺 釘固定于轉(zhuǎn)臺底座2的腔體內(nèi)壁，其內(nèi)圈32通過螺釘與工作轉(zhuǎn)臺1固定連接，其中的軸承3 為高速徑向/軸向組合滾子軸承，在軸承的外圈31上均布有三個串聯(lián)的PTC溫控傳感器， 溫控傳感器8通過安裝支架19固定在軸承外圈31的工藝絲孔中，它可以準確的感應(yīng)軸承 3在使用過程中的溫度，并在超過極限溫度時報警，能很好的起到保護軸承3的作用。三個 溫度傳感器8經(jīng)過串聯(lián)與外部電氣控制系統(tǒng)連接，實時反饋溫度信息。 轉(zhuǎn)臺底座2的 腔體內(nèi)還設(shè)有電機定子9、電機轉(zhuǎn)子10和用于固定電機轉(zhuǎn)子10的圓柱形中空連接套4，電 機定子9沿旋轉(zhuǎn)軸22的軸向固定于旋轉(zhuǎn)軸22下端的腔體內(nèi)壁上，連接套4的上端面同旋 轉(zhuǎn)軸22的下端面固定連接，電機轉(zhuǎn)子10固定于所述連接套4的外壁上，當(dāng)電機定子9通電 后，帶動電機轉(zhuǎn)子10和工作轉(zhuǎn)臺1同速旋轉(zhuǎn)；在連接套4的中空部位設(shè)有用于工作轉(zhuǎn)臺1 轉(zhuǎn)角定位的角度定位裝置和用于鎖緊工作轉(zhuǎn)臺的鎖緊機構(gòu)。其中的角度定位裝置包括角 度編碼器、編碼器支架6和固定支架11，編碼器支架6的上端同連接套4的上端固定連接， 其下端同角度編碼器的轉(zhuǎn)子7固定連接； 固定支架11的上端同角度編碼器的定子12 固定連接，其下端同固定于轉(zhuǎn)臺底座2下部的固定支座13固定連接，固定支架11同連接套 4之間設(shè)有環(huán)形間隙。其中的鎖緊機構(gòu)包括置于環(huán)形間隙內(nèi)的脹緊套5及設(shè)置于固定支架11內(nèi)部的液 壓流道14，當(dāng)液壓流道14打入液壓油時，脹緊套5將連接套4鎖定，從而控制工作轉(zhuǎn)臺1的 旋轉(zhuǎn)。進行車削和大扭矩銑削時，電機的性能直接影響到工作轉(zhuǎn)臺1的性能。旋轉(zhuǎn)直驅(qū) 電機對溫度的要求較高，除了線圈有極限溫度要求之外，溫度還直接影響電機的扭矩和功
5耗。而超過極限轉(zhuǎn)矩，存在退磁危險或在極短的時間內(nèi)就會出現(xiàn)電機內(nèi)部熱損現(xiàn)象。這時， 就需要對電機進行必要的冷卻。如圖3所示，一般采用的方法是將含有添加劑的冷卻水，通 過外部精密水冷卻機24恒溫控制后，并以一定壓力從冷卻水入口 17注入到電機定子9的 外環(huán)和轉(zhuǎn)臺底座2之間的冷卻層，并流經(jīng)不同層面的冷卻水流道16，最后由冷卻水出口 18。 在水冷系統(tǒng)冷卻條件下，直驅(qū)電機標稱轉(zhuǎn)矩對于未冷卻條件下電機轉(zhuǎn)矩將提高50%。如圖5所示，在工作轉(zhuǎn)臺1和轉(zhuǎn)臺底座2上設(shè)有相互交錯的多道環(huán)形迷宮密封20， 在迷宮的徑向、軸向之間留有很小的間隙，由空氣壓縮機26輸出的并經(jīng)過氣源元件處理的 密封氣體27可以在工作轉(zhuǎn)臺內(nèi)部實現(xiàn)壓力氣體密封，即可以保證外部水、水汽、切屑、雜物 無法進入轉(zhuǎn)臺內(nèi)腔，又可以保證內(nèi)部壓力氣體密封時不至于外泄的太快，造成浪費。同時， 密封氣體27還可以帶走一部分轉(zhuǎn)臺內(nèi)腔電機產(chǎn)生的熱量。當(dāng)需要進行車削、聯(lián)動銑削或者分度工作時，其工作原理是首先在工作轉(zhuǎn)臺1上 安裝好需要加工的零件，伺服控制系統(tǒng)23控制液壓箱25電磁閥換向來導(dǎo)通液壓，將工作轉(zhuǎn) 臺1的鎖緊機構(gòu)松開，電機轉(zhuǎn)子10在系統(tǒng)控制下進行旋轉(zhuǎn)，通過徑向/軸向組合滾子軸承 帶動工作轉(zhuǎn)臺1回轉(zhuǎn)，進行車削或者聯(lián)動銑削等；需要分度時可通過閉環(huán)角度編碼器反饋 來精確定位。如果需要在工作臺鎖緊的情況下進行銑削，鉆孔等工作，原理同上，只是最后工作 轉(zhuǎn)臺經(jīng)過閉環(huán)角度編碼器的定子將其轉(zhuǎn)子定位后，即控制了整個工作轉(zhuǎn)臺的角度位置，伺 服控制系統(tǒng)23控制液壓箱電磁閥換向?qū)ㄒ簤簛礞i緊固定電機轉(zhuǎn)子10的鎖緊套內(nèi)壁，進 而達到鎖緊工作臺的目的。雖然本發(fā)明已經(jīng)通過具體實施方式
對其進行了詳細闡述，但是，本專業(yè)普通技術(shù) 人員應(yīng)該明白，在此基礎(chǔ)上所做出的未超出權(quán)利要求保護范圍的任何形式和細節(jié)的變化， 均屬于本發(fā)明所要保護的范圍。
權(quán)利要求
一種數(shù)控直驅(qū)車銑復(fù)合回轉(zhuǎn)工作臺，包括 圓盤形工作轉(zhuǎn)臺，其下端面的中部設(shè)有同其垂直設(shè)置的旋轉(zhuǎn)軸； 轉(zhuǎn)臺底座，其中部設(shè)有同所述旋轉(zhuǎn)軸相配合的中空圓形腔體，所述工作轉(zhuǎn)臺的下端面置于所述轉(zhuǎn)臺底座的上端面，并同其密封貼合； 軸承，其外圈同所述轉(zhuǎn)臺底座的腔體內(nèi)壁固定連接，所述工作轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)軸伸入所述軸承的內(nèi)圈中，所述工作轉(zhuǎn)臺同其內(nèi)圈固定連接，其特征在于 所述轉(zhuǎn)臺底座的腔體內(nèi)還設(shè)有電機定子、電機轉(zhuǎn)子和用于固定電機轉(zhuǎn)子的圓柱形中空連接套，所述電機定子沿所述旋轉(zhuǎn)軸的軸向固定于旋轉(zhuǎn)軸下端的腔體內(nèi)壁上，所述連接套的上端面同所述旋轉(zhuǎn)軸的下端面固定連接，所述電機轉(zhuǎn)子固定于所述連接套的外壁上，當(dāng)電機定子通電后，帶動所述電機轉(zhuǎn)子和工作轉(zhuǎn)臺同速旋轉(zhuǎn)； 所述連接套的中空部位設(shè)有用于工作轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角定位的角度定位裝置和用于鎖緊所述工作轉(zhuǎn)臺的鎖緊機構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控直驅(qū)車銑復(fù)合回轉(zhuǎn)工作臺，其特征在于所述角度定位 裝置包括角度編碼器、編碼器支架和固定支架，所述編碼器支架的上端同所述連接套的上 端固定連接，其下端同角度編碼器的轉(zhuǎn)子固定連接；所述固定支架的上端同所述角度編碼 器的定子固定連接，其下端同固定于所述轉(zhuǎn)臺底座下部的固定支座固定連接，所述固定支 架同所述連接套之間設(shè)有環(huán)形間隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)控直驅(qū)車銑復(fù)合回轉(zhuǎn)工作臺，其特征在于所述鎖緊機構(gòu) 包括置于所述環(huán)形間隙內(nèi)的脹緊套及設(shè)置于所述固定支架內(nèi)部的液壓流道，當(dāng)液壓流道 打入液壓油時，所述脹緊套將所述連接套鎖定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一權(quán)利要求所述的數(shù)控直驅(qū)車銑復(fù)合回轉(zhuǎn)工作臺，其特征在 于所述工作轉(zhuǎn)臺同所述轉(zhuǎn)臺底座的接觸面上設(shè)有多道環(huán)形迷宮密封，所述轉(zhuǎn)臺底座上內(nèi) 設(shè)置有一端同外界空氣壓縮機相連通的空氣流道，所述空氣流道的另一端設(shè)置于所述轉(zhuǎn)臺 底座上端面的中部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)控直驅(qū)車銑復(fù)合回轉(zhuǎn)工作臺，其特征在于所述轉(zhuǎn)臺底座 同所述電機定子的接觸面上設(shè)有環(huán)形溝槽，所述環(huán)形溝槽的同外界的水冷卻機組成閉合回 路，用于電機定子的冷卻。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的數(shù)控直驅(qū)車銑復(fù)合回轉(zhuǎn)工作臺，其特征在于所述軸承為徑 向/軸向組合滾子軸承，所述軸承的外圈上固定有用于感應(yīng)軸承溫度的溫控傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的數(shù)控直驅(qū)車銑復(fù)合回轉(zhuǎn)工作臺，其特征在于所述溫控傳感 器為PTC溫控傳感器，所述PTC溫控傳感器沿所述軸承外圈均布有三個。
全文摘要
本發(fā)明公開一種數(shù)控直驅(qū)車銑復(fù)合回轉(zhuǎn)工作臺包括圓盤形工作轉(zhuǎn)臺、中空轉(zhuǎn)臺底座、軸承，其外圈同所述轉(zhuǎn)臺底座的腔體內(nèi)壁固定連接，所述工作轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)軸伸入所述軸承的內(nèi)圈中，所述工作轉(zhuǎn)臺同其內(nèi)圈固定連接，所述轉(zhuǎn)臺底座的腔體內(nèi)還設(shè)有電機定子、電機轉(zhuǎn)子和用于固定電機轉(zhuǎn)子的圓柱形中空連接套，所述電機定子沿所述旋轉(zhuǎn)軸的軸向固定于旋轉(zhuǎn)軸下端的腔體內(nèi)壁上，所述連接套的上端面同所述旋轉(zhuǎn)軸的下端面固定連接，所述電機轉(zhuǎn)子固定于所述連接套的外壁上；所述連接套的中空部位設(shè)有角度定位裝置和鎖緊機構(gòu)；本發(fā)明具有效率高、傳動結(jié)構(gòu)簡單，且具有很好的散熱和密封性能。
文檔編號B23Q1/26GK101954596SQ201010502830
公開日2011年1月26日 申請日期2010年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月11日
發(fā)明者何文, 劉毅, 劉青春, 曲維康, 王家曉 申請人:煙臺環(huán)球機床附件集團有限公司