数控转台研究现状

白 豪，李冬英，潘 婷

（邵阳学院机械与能源工程学院，湖南邵阳422000）

1 前言

数控转台作为数控机床的关键功能部件，它的性能影响着机床整体的性能，为了提高数控转台的性能，国内外研究学者对数控转台做了大量的工作。近年来随着国家对数控转台等功能部件的重视，国内学者在汲取国外的研究成果的同时，对数控转台的分度精度，静动态特性，可靠性的方面开展深入攻关研究。使用自准直仪测量分度精度的方法，该方法只需要两个自准直仪和一个反射镜，即可得到1'~2'的测量精度，工作原理如图1所示。张立新[4]等提出使用激光干涉仪对分度精度检测方法，工作原理如图2所示。

图1自准直仪测量转台分度精度

2 数控转台分度精度研究

数控转台分度精度是衡量数控转台的关键性能指标，由于对数控机床的加工精度要求越来越高，为了提高分度精度，在精度理论方面研究者做了大量的工作。转台的基本结构形式、装配误差、材料刚度性能等是影响着数控转台的分度精度因素。韩国的Suh[1]等针对数控转台进行研究，建立了几何误差模型，提出来一种误差测量和补偿方法，并且通过实验对误差模型进行验证。王成元[2]等针对转台中的力矩电动机驱动问题进行研究，对电机的转矩进行分析和优化，并在高精度数控机床中应用。

分度精度测量是数控转台性能测试的重要环节。分度精度测量的实质就是角度的测量，分度精度测量的方法有直接测量和间接测量法两种。直接测量法是通过借助激光干涉仪、自准直仪、旋转编码器等测量仪器和测量设备直接检测。间接测量是在理论分析与实际设备测量共同下的得到的测量值。生产过程中最常用的方法是使用检测设备对数控转台的分度精度进行直接测量，周龙声[3]提出了

图2激光干涉仪对分度精度原理

3 数控转台动静态特性研究

数控转台动静态特性会对数控机床的加工精度直接产生影响，分析优化转台的动静态特性可以提高数控转台的性能。研究转台的动静态特性通常是先根据转台的结构特征构建模型，然后利用有限元等仿真分析软件获得在不同影响因子下的性能参数，最后根据分析结果对进行优化提高转台性能。郑彬[5]等对加工中心的数控转台进行建模，利用有限元进行应力分析，根据分析结果对数控转台进行结构优化设计。魏旭壕[6]等研究静压转台的液体静压系统时，提出了一种弹簧等效代替转台中的液压油，构建了转台的仿真模型，以此来分析转台的固有频率与弹簧刚度之间的关系。顾华峰[7]等研究数控转台的传动系统时，依据动力学原理建立数学模型，使用MATLAB动态仿真构建数控转台的传动系统仿真模型，通过仿真分析得到数控转台动态特征仿真曲线，并对数控转台传动系统的稳定性进行分析。吴承云[8]研究了数控转台的台面振动相关问题，分析了不同大小的螺栓预紧力对数控转台动态载荷响应的影响。

4 数控转台的可靠性研究

数控转台的可靠性是表示转台在一定的条件下和规定的时间之内，可以不发生故障的完成设定功能的能力[9]。机床可靠性最早是由前苏联AC·普罗尼科夫等学者提出，针对机床可靠性开展了专门的研究，建立起了机床可靠性的研究方式[10]，为世界机床可靠性研究提供了理论基础。国内的可靠性研究起步较晚，随着近年来我国经济实力的不断增强，国家对高档数控机床越来越重视，学者开始对数控转台的可靠性进行深入研究。在数控转台的故障分析、失效机理分析及可靠性评价等方面取得了一些成果，形成了相应的可靠性理论基础。南京工业大学的王刚[11]等以TK13250E型数控回转工作台为研究对象，分析其功能原理，提出故障模式、影响及危害性分析(FMECA)方法，分析结果表明转台中蜗轮蜗杆的故障类型较多，并且根据故障模式提出了改进措施。国防科技大学的于乃辉[12]等以加工中心为研究对象，提出了可靠性试验方法与评估方法；重庆大学的张根保[13]等分析了故障模式及失效机理，在此基础上建立了一种多试验应力共同作用的试验剖面，在较短时间内将数控转台存在的潜在故障激发出来，根据试验后出现的故障，强化装配中的薄弱环节，提高转台可靠性。

5 结语

本文从数控转台的关键性能参数出发，对数控转台的分度精度，静动态特性，可靠性方面的研究进行了综述。