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　　摘　要：對德國SCHIESS公司Φ5000mm精密轉(zhuǎn)臺進行改造設(shè)計，包括齒輪傳動消隙、定心軸承與編碼器的連接。
　　關(guān)鍵詞：數(shù)控轉(zhuǎn)臺；結(jié)構(gòu)；改造
　　鞍鋼重型機械有限責(zé)任公司承攬水電設(shè)備外配水環(huán)制造，該零件Z大外圓直徑Φ9070mm，在Φ7836.66mm直徑位置有16個均勻分布的Φ390H7孔，分度精度要求為9.1″，加工該類零件使用大型立車。由于該件直徑較大，立車工作臺C軸分度精度很難達到工件精度要求，為此，決定用一臺精密轉(zhuǎn)臺和落地鏜床與其配套使用。為了節(jié)約資金，購買一套德國席士（SCHIESS）產(chǎn)重型精密轉(zhuǎn)臺的主要部件——底座轉(zhuǎn)臺、主軸，對其進行完善改造，達到定位精度8″、Z高轉(zhuǎn)速300°/min、承載能力800kN的要求，以滿足生產(chǎn)的需要。購入的轉(zhuǎn)臺傳動系統(tǒng)、主軸支承零件不全，因此，需要在現(xiàn)有轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)和尺寸的基礎(chǔ)上進行改造設(shè)計。
　　1　傳動系統(tǒng)設(shè)計
　　原轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)采用雙齒輪消隙的傳動方式。根據(jù)測繪結(jié)果，設(shè)計的傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。伺服電機經(jīng)電機輸出齒輪、傳動齒輪驅(qū)動斜齒輪軸，斜齒輪軸上有兩段螺旋角相等、旋向相反的斜齒輪，分別驅(qū)動齒輪2和齒輪3，再經(jīng)齒輪軸1、2和傳動齒輪1、4驅(qū)動輸出齒輪1、2。輸出齒輪1、2同時與固定在工作臺上的齒圈相嚙合，通過調(diào)整它們的角向位置即可實現(xiàn)消除傳動間隙并且施加預(yù)加負(fù)荷。調(diào)整的方法是：將小模數(shù)齒輪從齒輪3中的內(nèi)齒輪中脫開，轉(zhuǎn)動輸出齒輪2或1，使兩輸出齒輪可以和齒圈正確嚙合，然后將小模數(shù)齒輪裝入齒輪3的內(nèi)齒輪中。轉(zhuǎn)動調(diào)整螺母，使斜齒輪軸上移或下移。由于斜齒輪軸上的兩段齒輪的旋向相反，因此軸向移動將使輸出齒輪產(chǎn)生相反的轉(zhuǎn)角，得到合適 的預(yù)緊力。上移或下移決定兩輸出齒輪與齒圈嚙合的齒面。

圖1 精密轉(zhuǎn)臺雙齒輪傳動機構(gòu)

　　雙齒輪消隙機構(gòu)齒輪的預(yù)加負(fù)荷在一些文獻上有推薦值，在改造實踐中，可根據(jù)轉(zhuǎn)臺的定位精度、電機負(fù)載情況作調(diào)整。
　　調(diào)試結(jié)果表明，使用上述機構(gòu)并施加適當(dāng)?shù)念A(yù)加負(fù)荷，有效地消除了返向死區(qū)，定位精度誤差為3.6″。
　　2　軸承結(jié)構(gòu)和角度編碼器的連接方式
　　轉(zhuǎn)臺上分布3條靜壓導(dǎo)軌，其中Z內(nèi)圈的靜壓油墊位于Z靠近工作臺的中心，中心直徑約600mm，因此軸承的結(jié)構(gòu)設(shè)計不考慮軸向卸荷，僅使用一只UP級NN4948K雙列圓柱滾子軸承，以獲得較高的回轉(zhuǎn)精度。軸承內(nèi)圈裝在定位軸上，固定不動，外圈通過錐套安裝在工作臺上，和回轉(zhuǎn)臺一起轉(zhuǎn)動（參見圖2）。位置反饋元件安裝在傳動系統(tǒng)的Z末端可以得到理想的控制精度。轉(zhuǎn)臺角度編碼器和轉(zhuǎn)臺直連，避免了傳動鏈中開環(huán)部分的死區(qū)誤差。進行編碼器檢修時，拆除漲套、銷、螺釘后取下連接盤，編碼器基座的固定螺釘露出，可方便地將編碼器基座連同編碼器一起拆出（編碼器信號線長度需有不少于1m的裕量）。

圖2 定心軸承結(jié)構(gòu)和編碼器連接示意圖

　　轉(zhuǎn)臺的承載能力主要取決于靜壓導(dǎo)軌的承載能力和伺服電機的轉(zhuǎn)矩。靜壓導(dǎo)軌的供油方式采用多頭泵定量供油方式，其承載能力取決于供油壓力，該轉(zhuǎn)臺設(shè)計的Z大承載能力為800000kN。因為本例轉(zhuǎn)臺只作分度工作，不承受切削力，計算進給伺服電機轉(zhuǎn)矩M時無需考慮切削力矩Mt，附加摩擦力矩Mo是雙齒輪消隙的預(yù)加負(fù)荷引起的轉(zhuǎn)矩，因齒輪傳動的效率很高，也可忽略不計，只需計算加速力矩Ma和摩擦力矩Mf，即M=Ma+Mf。
　　轉(zhuǎn)臺改造后驗收時定位誤差為3.6″，使用一年后復(fù)檢，定位誤差為2.8″，滿足加工工藝要求，并有很好的精度保持性。