毕洪颖
（齐齐哈尔二机床（集团）有限责任公司设计院）

　　数控立式曲线磨床作为数控磨床的一种，在市场中有一定的需求量，该类机床主要功能是对盘类零件内外圆曲线轮廓、偏心内孔和外圆等进行磨削加工。机床立式布局，设有三个数控轴，其中两个为直线进给轴，即水平进给X轴和垂直进给Z轴，两轴为十字滑架结构，分别带动磨头做两个方向的进给运动，另外一个轴为数控旋转轴C轴，带动工作台做定位转动。
　　技术背景
　　目前我国生产的很多数控立式曲线磨床普遍存在加工精度低的问题，随着科技进步和发展，已经不能满足很多特殊零件的加工需求，不能适应现代工业发展对零部件高精度和加工高效率的要求，我们针对这一问题进行详细分析后得出结论，找出存在问题的关键：首先可以排除直线数控轴的精度原因，因为该类机床采用伺服进给电动机与施加合理预紧力的滚珠丝杠通过联轴器直接联接，并通过直线导轨进行传动，通常情况下，数控进给X轴和Z轴的定位精度能达到0.006mm/1000mm，重复定位精度可达到0.004mm，完全可以满足机床的精度要求。在这种情况下，导致该类磨床精度不高的原因主要是传统的C轴传动机构本身存在缺陷，使工作台旋转定位精度低，从而导致整个机床加工精度不高。
　　传统的C轴传动机构主要有两种，一种是蜗轮蜗杆副传动，一种是齿轮副传动。这两种结构存在共同缺陷：①传动链长，通常由伺服电动机经过联轴器、蜗轮蜗杆副（齿轮副）、主轴到工作台，会导致传动刚性下降。②蜗轮蜗杆副（齿轮副）存在侧隙，即便使用双导程蜗杆，使用一段时间后由于磨损的原因也会产生侧隙。
　　在这种情况下，我们设计了一种新型数控立式曲线磨床的C轴结构，代替传统的C轴结构，提高了机床的工作台旋转定位精度，使得机床的整体精度有了根本性的提高。
　　结构及工作原理
　　（1）C轴结构如附图所示，在工作台的下面固定连接转轴，为了更好地定位转轴，在工作台的轴心位置设有定位轴，并在定位轴上端设有密封盖，力矩电动机转子与转轴通过转子定位盘进行连接，在转轴上端设有转台轴承，在转轴下端固定连接定心轴，在定心轴下端通过锁紧螺母固定旋转编码器（圆光栅）的动栅，旋转编码器（圆光栅）的定栅与定子转盘相连，力矩电动机的定子通过定子转盘与轴座固定连接，轴座通过螺钉和销钉与工作台底座牢固联接。

　　（2）C轴工作原理。在该C轴结构中，力矩电动机输出转矩直接驱动C轴转动，它是一种内装式、小惯量和高转矩输出电动机，该设计中采用脉冲数为36000/r、精确度为±2″高精度的旋转编码器，作为C轴旋转定位精度的反馈装置，C轴结构形成全闭环，C轴的精度从执行到输出都得到了有效保证。
　　该C轴结构将传统C轴结构过分依赖于机械传动结构保证精度，变化为由电信号和数控系统去控制精度。传统结构工作台的定位精度和重复定位精度都超过15″，并且使用一段时间后，由于传动机械的磨损，精度还会明显下降。采用该C轴结构后，工作台的定位精度达到8.5″，重复定位精度达到了5.2″，且工作台的旋转定位精度保持性大大优于传统的C轴结构。
　　结语
　　该种C轴结构与传统C轴结构相比具有如下优点：①由于取消机械传动副，大大缩短了传动链，由力矩电动机直接驱动主轴来带动工作台旋转，使结构简单化、集成化，提高了传动系统综合刚度。②由于不需要那些复杂的机械传动副，故不用去考虑其加工制造问题，更不存在磨损和侧隙问题，消除了反转时的反向间隙，同时也就避免了由于传动件加工精度的问题而影响转台精度，所以提高了C轴旋转定位精度，且具有长久的精度保持性。③制造和装配工艺简单，使用性能长期稳定，维护简单方便。
　　该种C轴结构在数控立式曲线磨床上的应用，不仅提高了机床整体精度，同时也使数控立式曲线磨床加工工件的范围得到了很大的扩展，使得数控立式曲线磨床得到更广泛的应用。

来源：《金属加工(冷加工)》2018年08期