畢洪穎
（齊齊哈爾二機床（集團）有限責(zé)任公司設(shè)計院）

　　數(shù)控立式曲線磨床作為數(shù)控磨床的一種，在市場中有一定的需求量，該類機床主要功能是對盤類零件內(nèi)外圓曲線輪廓、偏心內(nèi)孔和外圓等進行磨削加工。機床立式布局，設(shè)有三個數(shù)控軸，其中兩個為直線進給軸，即水平進給X軸和垂直進給Z軸，兩軸為十字滑架結(jié)構(gòu)，分別帶動磨頭做兩個方向的進給運動，另外一個軸為數(shù)控旋轉(zhuǎn)軸C軸，帶動工作臺做定位轉(zhuǎn)動。
　　技術(shù)背景
　　目前我國生產(chǎn)的很多數(shù)控立式曲線磨床普遍存在加工精度低的問題，隨著科技進步和發(fā)展，已經(jīng)不能滿足很多特殊零件的加工需求，不能適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展對零部件高精度和加工高效率的要求，我們針對這一問題進行詳細(xì)分析后得出結(jié)論，找出存在問題的關(guān)鍵：首先可以排除直線數(shù)控軸的精度原因，因為該類機床采用伺服進給電動機與施加合理預(yù)緊力的滾珠絲杠通過聯(lián)軸器直接聯(lián)接，并通過直線導(dǎo)軌進行傳動，通常情況下，數(shù)控進給X軸和Z軸的定位精度能達到0.006mm/1000mm，重復(fù)定位精度可達到0.004mm，完全可以滿足機床的精度要求。在這種情況下，導(dǎo)致該類磨床精度不高的原因主要是傳統(tǒng)的C軸傳動機構(gòu)本身存在缺陷，使工作臺旋轉(zhuǎn)定位精度低，從而導(dǎo)致整個機床加工精度不高。
　　傳統(tǒng)的C軸傳動機構(gòu)主要有兩種，一種是蝸輪蝸桿副傳動，一種是齒輪副傳動。這兩種結(jié)構(gòu)存在共同缺陷：①傳動鏈長，通常由伺服電動機經(jīng)過聯(lián)軸器、蝸輪蝸桿副（齒輪副）、主軸到工作臺，會導(dǎo)致傳動剛性下降。②蝸輪蝸桿副（齒輪副）存在側(cè)隙，即便使用雙導(dǎo)程蝸桿，使用一段時間后由于磨損的原因也會產(chǎn)生側(cè)隙。
　　在這種情況下，我們設(shè)計了一種新型數(shù)控立式曲線磨床的C軸結(jié)構(gòu)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的C軸結(jié)構(gòu)，提高了機床的工作臺旋轉(zhuǎn)定位精度，使得機床的整體精度有了根本性的提高。
　　結(jié)構(gòu)及工作原理
　?。?）C軸結(jié)構(gòu)如附圖所示，在工作臺的下面固定連接轉(zhuǎn)軸，為了更好地定位轉(zhuǎn)軸，在工作臺的軸心位置設(shè)有定位軸，并在定位軸上端設(shè)有密封蓋，力矩電動機轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸通過轉(zhuǎn)子定位盤進行連接，在轉(zhuǎn)軸上端設(shè)有轉(zhuǎn)臺軸承，在轉(zhuǎn)軸下端固定連接定心軸，在定心軸下端通過鎖緊螺母固定旋轉(zhuǎn)編碼器（圓光柵）的動?xùn)?，旋轉(zhuǎn)編碼器（圓光柵）的定柵與定子轉(zhuǎn)盤相連，力矩電動機的定子通過定子轉(zhuǎn)盤與軸座固定連接，軸座通過螺釘和銷釘與工作臺底座牢固聯(lián)接。

　?。?）C軸工作原理。在該C軸結(jié)構(gòu)中，力矩電動機輸出轉(zhuǎn)矩直接驅(qū)動C軸轉(zhuǎn)動，它是一種內(nèi)裝式、小慣量和高轉(zhuǎn)矩輸出電動機，該設(shè)計中采用脈沖數(shù)為36000/r、精確度為±2″高精度的旋轉(zhuǎn)編碼器，作為C軸旋轉(zhuǎn)定位精度的反饋裝置，C軸結(jié)構(gòu)形成全閉環(huán)，C軸的精度從執(zhí)行到輸出都得到了有效保證。
　　該C軸結(jié)構(gòu)將傳統(tǒng)C軸結(jié)構(gòu)過分依賴于機械傳動結(jié)構(gòu)保證精度，變化為由電信號和數(shù)控系統(tǒng)去控制精度。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)工作臺的定位精度和重復(fù)定位精度都超過15″，并且使用一段時間后，由于傳動機械的磨損，精度還會明顯下降。采用該C軸結(jié)構(gòu)后，工作臺的定位精度達到8.5″，重復(fù)定位精度達到了5.2″，且工作臺的旋轉(zhuǎn)定位精度保持性大大優(yōu)于傳統(tǒng)的C軸結(jié)構(gòu)。
　　結(jié)語
　　該種C軸結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)C軸結(jié)構(gòu)相比具有如下優(yōu)點：①由于取消機械傳動副，大大縮短了傳動鏈，由力矩電動機直接驅(qū)動主軸來帶動工作臺旋轉(zhuǎn)，使結(jié)構(gòu)簡單化、集成化，提高了傳動系統(tǒng)綜合剛度。②由于不需要那些復(fù)雜的機械傳動副，故不用去考慮其加工制造問題，更不存在磨損和側(cè)隙問題，消除了反轉(zhuǎn)時的反向間隙，同時也就避免了由于傳動件加工精度的問題而影響轉(zhuǎn)臺精度，所以提高了C軸旋轉(zhuǎn)定位精度，且具有長久的精度保持性。③制造和裝配工藝簡單，使用性能長期穩(wěn)定，維護簡單方便。
　　該種C軸結(jié)構(gòu)在數(shù)控立式曲線磨床上的應(yīng)用，不僅提高了機床整體精度，同時也使數(shù)控立式曲線磨床加工工件的范圍得到了很大的擴展，使得數(shù)控立式曲線磨床得到更廣泛的應(yīng)用。

來源：《金屬加工(冷加工)》2018年08期