摘 要：下文中，笔者将从原有的数控机床卧式加工中心转台设计方面存在的不足与缺陷进行分析，并提出优化设计方案。优化后的卧式加工中心转台具有结构紧凑、简单，定位精度高，工作可靠，加工工艺性好，制造成本低，易于装拆、测量和调整，维护性好等优势。对工作台单元进行的几何精度检测、承载测试及切削试验表明，改进后的工作台定位精度、承载能力、切削刚性及可靠性等均满足使用要求，性能较原工作台有很大改善。

关键词：数控机床；卧式加工中心转台；设计优化

原卧式铣镗床工作台技术集成度相对较低，结构简单，使用中发现机床定位精度低，时常发生分度时工作台夹紧、松开失效等故障。为此，在分度工作台外形及尺寸不变的情况下，研发了一种新型数控卧式加工中心分度工作台，简化了其制造、装配、调整、测试流程，提高了定位精度和工作可靠性。

一、传统数控机床卧式加工中心转台设计方案中的缺陷

原分度工作台单元由工作台、上滑台、卸荷滑动导轨、径向定心圆锥滚子轴承、工作台夹紧机构等组成。分度工作台单元的承载导轨采用卸荷滑动导轨，分度操作时，导轨面通入压力油形成油膜，工作台浮起，伺服电动机通过传动系统及齿轮驱动工作台旋转。完成分度操作后，压力油卸荷，工作台被压下夹紧。由于采用卸荷滑动导轨，连接导轨油腔的液压管路较复杂，为了保证导轨面充分接触，同时保证工作台、上滑台及X轴导轨之间的位置精度要求，工作台需要反复装拆、测量和刮研，滑动导轨面的加工难度较大。由于碟形弹簧的特性在制造时不易保证，装配时初始压缩量不易测量和调整，使工作台夹紧力难以控制（夹紧力不足或过大），从而造成工作台时常出现夹不住或松不开现象。拉杆与活塞采用螺纹连接，无防松措施，长期使用后螺纹连接松动，致使工作台夹紧力不足，影响工件的加工质量，甚至损坏刀具。径向定心轴承采用一套圆锥滚子轴承。为了避免在工作台夹紧时与卸荷滑动导轨产生过定位，圆锥滚子轴承存在初始工作游隙，这将影响水平定位精度；工作台松夹抬起时，轴承径向游隙变大，无法精确保证工作台旋转分度时的定心。

二、数控机床卧式加工中心转台设计方案的优化

（一）卧式加工中心转台的结构优化

将原分度工作台卸荷滑动导轨、径向定心机构和工作台夹紧机构进行改进。改进后的分度工作台单元由工作台、上滑台、传动机构及齿轮副、轴向推力圆柱滚子轴承、径向定心及拉紧机构、工作台夹紧机构等组成。

工作台采用一套推力圆柱滚子轴承（P5）支承导轨，支承表面无需刮研，安装方便；轴承采用脂润滑，简化了润滑回路，可以長期免维护运行。测试表明，该导轨承载能力充分，回转灵活，摩擦力矩小，旋转精度高，不会出现滑动导轨粘连研合现象。径向定心机构和拉紧机构环套集成在工作台中心，简化了结构，改善了工艺性。径向定心采用一套圆柱滚子轴承，工作台松开、夹紧时径向游隙变化极小，轴承内、外圈轴向可作微量相对移动；由于径向游隙较小，工作台水平定位精度较高。拉紧机构采用中心下拉方式，由一个拉紧油缸组成，与原结构相比，拉紧力均匀、恒定，可无级调节。分度工作台的夹紧机构由6个柱塞式夹紧油缸和多瓣扇形摩擦片组成。6个夹紧油缸集成于上滑体内，结构紧凑、简单，加工工艺性好，夹紧力均匀；由于夹紧油缸中心直径增大，可提供更大的锁紧力矩。扇形摩擦片通过螺钉固定在与工作台下表面固连的套筒下表面，维修时只需将螺钉松开即可将工作台与上滑体分离，易于检修；多瓣扇形摩擦片与上滑台环形表面组成摩擦副，接触面积大，接触均匀，夹紧牢靠，提高了工作台夹紧可靠性和定位精度。

（二）卧式加工中心转台的运行优化

如图所示，拉紧油缸上腔经b口卸荷，释放工作台，同时夹紧油缸经a口卸荷，消除夹紧力，摩擦片与上滑体脱离，分度工作台松夹，压力信号延时时间到达后发出工作台松夹完成信号。当数控装置接收到工作台抬起完成信号后，伺服电动机通过传动系统及齿轮驱动工作台旋转分度，工作台到达规定的旋转角度后，伺服电动机停止旋转。拉紧油缸上腔经b口通压力油拉紧工作台，同时夹紧油缸经a口通压力油，柱塞将摩擦片均匀地夹压在上滑台环形表面，从而将分度工作台夹紧定位，压力信号延时时间到达后发出工作台定位夹紧完成信号。

综上所述，在分析数控机床卧式加工中心转台的问题基础上，对原有中心转台设计方案进行优化，将滑动导轨改为滚动导轨，变单向碟簧锁紧为轴向柱塞摩擦片式锁紧，并把原圆周分布的拉压缸移到了转轴中心与定心轴承环套集成，使工作台定位精度提高，锁紧更加可靠，有效提高了机床的性能。

参考文献

[1] 杨沛湛，王瑾，张东海，张军.应对龙门机床横梁热变形的结构分析与改进[J].制造技术与机床，2014（02）.

[2] 杨沛湛，张军，王瑾，解念所.机床刀具柜用连杆式抽屉锁闭机构[J].金属加工（冷加工），2014（06）.

作者简介：马琦，大连机床集团有限责任公司。