回转工作台的结构原理与维修.doc

常州兰生我维修中心薛振东
数控机床的圆周进给由回转工作台完成，称为数控机床的第四轴：回转工作台可以与X、Y、Z三个坐标轴联动，从而加工出各种球、圆弧曲线等。回转工作台可以实现精确的自动分度，扩大了数控机床加工范围。
8.5.1  数控回转工作台 

数控回转工作台主要用于数控镗床和铣床，其外形和通用工作台几乎一样，但它的驱动是伺服系统的驱动方式。它可以与其他伺服进给轴联动。 

图8-24为自动换刀数控镗床的回转工作台。它的进给、分度转位和定位锁紧都是由给定的指令进行控制的。工作台的运动是由伺服电动机，经齿轮减速后由

1一蜗杆  2一蜗轮  3、4一夹紧瓦  5一小液压缸  6一活塞  7一弹簧  8一钢球  9一底座  10一圆光栅

11、12一轴承

蜗杆1传给蜗轮2。 

为了消除蜗杆副的传动间隙，采用了双螺距渐厚蜗杆，通过移动蜗杆的轴向位置宋调整间隙。这种蜗杆的左右两侧面具有不同的螺距，因此蜗杆齿厚从头到尾逐渐增厚。但由于同一侧的螺距是相同的，所以仍然可以保持正常的啮合。 

当工作台静止时，必须处于锁紧状态。为此，在蜗轮底部的辐射方向装有8对夹紧瓦4和3，并在底座9上均布同样数量的小液压缸5。当小液压缸的上腔接通压力油时，活塞6便压向钢球8，撑开夹紧瓦，并夹紧蜗轮2。在工作台需要回转时，先使小液压缸的上腔接通回油路，在弹簧7的作用下，钢球8抬起，夹紧瓦将蜗轮松开。 

回转工作台的导轨面由大型滚动轴承支承，并由圆锥滚柱轴承12及双列向心圆柱滚子轴承11保持准确的回转中心。数控回转工作台的定位精度主要取决于蜗杆副的传动精度，因而必须采用高精度蜗杆副。在半闭环控制系统中，可以在实际测量工作台静态定位误差之后，确定需要补偿角度的位置和补偿的值，记忆在补偿回路中，由数控装置进行误差补偿。在全闭环控制系统中，由高精度的圆光栅10发出工作台精确到位信号，反馈给数控装置进行控制。 

回转工作台设有零点，当它作回零运动时，先用挡铁压下限位开关，使工作台降速，然后由圆光栅或编码器发出零位信号，使工作台准确地停在零位。数控回转工作台可以作任意角度的回转和分度，也可以作连续回转进给运动。
分度工作台只能完成分度运动，不能实现圆周进给。分度工作台的分度只限于某些规定的角度。鼠齿盘式分度工作台是一种应用很广的分度装置。鼠齿盘分度机构的向心多齿啮合应用了误差平均原理，因此能获得较高的分度精度和定心精度，其分度精度可以达1"~3"。

图8-25是某数控铣床的鼠齿盘式分度工作台。

鼠齿盘式分度工作台是由工作台面、底座、压紧液压缸、鼠齿盘、伺服电动机、同步带轮和齿轮转动装置等零件组成。鼠齿盘是保证分度精度的关键零件，每个齿盘的端面带有数目相同的三角形齿，当两个齿盘啮合时，能够自动确定周向和径向的相对位置。 

鼠齿盘式分度工作台作分度运动时，其工作过程分为三个步骤： 

(1)分度工作台抬起  数控装置发出分度指令，工作台中央的压紧液压缸下腔通过油孔进压力油，活塞向上移动，通过钢球将分度工作台抬起，两齿盘脱开。抬起开关发出抬起完成信号。

(2)工作台回转分度  当数控装置接收到工作台抬起完成信号后，立即发出指令让伺服电动机旋转，通过同步齿形带及齿轮带动工作台旋转分度，直到工作台完成指令规定的旋转角度后，电动机停止旋转。

(3)分度工作台下降，并定位夹紧  当工作台旋转到位后，由指令控制液压电磁阀换向使压紧液压缸上腔通过油孔进入压力油。活塞带动工作台下降，鼠齿盘在新的位置重新啮合，并定位夹紧。夹紧开关发出夹紧完成信号。液压缸下腔的回油经过节流阀，以限制工作台下降的速度，保护齿面不受冲击。 

鼠齿盘式分度工作台作回零运动时，其工作过程基本与上相同。只是工作台回转挡铁压下工作台零位开关时，伺服电动机减速并停止。 

鼠齿盘式分度工作台与其他分度工作台相比，具有重复定位精度高、定位刚度好和结构简单等优点。鼠齿盘的磨损小，而且随着使用时间的延长，定位精度还会有进一步提高的趋势，因此在数控机床上得到了广泛应用。
8.5.4  回转工作台故障维修6例 

    例381~例382．工作台分度盘的故障维修 

    例381．故障现象某加工中心运行时，工作台分度盘不回落，发出7035#报警。

析及处理过程：工作台分度盘不回落与工作台下面的SQ25、SQ28传感器有关。由PLC输入状态信息知：传感器工作状态SQ28即E10.6为“1”，表明工作台分度盘旋转到位信号已经发出；SQ25即E10.0为“0”，说明工作台分度盘未回落，故输出A4.7始终为“0”，造成YS06电磁阀不吸合，工作台分度盘不能回落而发出7035#报警，即PLC输入状态信息E10.0为“1”。

    检查机床液压系统，发现YS06电磁阀已经带电但是阀心并没有换向，用手动YS06电磁阀后，工作台分度盘回落，PLC输入状态信息E10.0为“1”，报警解除。

    拆换新的换向阀后，故障排除。 

例382．故障现象：某加工中心运行时，工作台分度盘回落后，不夹紧，发出7036#报警。

分析及处理过程：工作台分度盘不夹紧与工作台下面的SQ25传感器有关。由PLC输入状态信息知：传感器工作状态SQ25即E10.0为“0”，表明工作台分度盘落下到位信号未发出，故输出A4.6始终为“0”，造成YS05电磁阀不吸合，而发出7036#报警。

检查工作台分度盘落下传感器SQ25和挡铁，发现挡铁松动，传感器与挡铁间隙太大，因此传感器SQ2未发出工作台分度盘落下到位信号。

重新紧固挡铁，调整挡铁与传感器之间间隙为0.15~02mm后，故障排除。 

例383~例384．工作台回零的故障维修 

例383．故障现象：TH6263加工中心，开机后工作台回零不旋转且出现05号、07号报警。

分析及处理过程：利用梯形图和状态信息首先对工作台夹紧开关8Q6的状态进行检查。138.0为“1”正常。手动松开工作台时，138.0由“1”变为“0”，表明工作台能松开。回零时，工作台松开了，地址211.1TABSC由“0”变为“1”，211.2TABSCl也由“0”变为“1”，二者均由“0”变为“1”。211.3TABSC2也由“0”变为“1”，然而经2000ms延时后，由“1”变成了“0”，致使工作台旋转信号无。是电动机过载，还是工作台液压有问题?经过反复几次试验，发现工作台液压存在问题。其正常工作压力为4.0~4.5MPa，在工作台松开抬起时，液压由4.0MPa下降到2.5MPa左右，泄压严重，致使工作台未完全抬起，松开延时后，无法旋转，产生过载。   

拆开工作台，解体检查，发现活塞支承环O形圈均有直线性磨损，其状态能通压力油液。液压缸内壁粗糙，环状刀纹明显，精度太差。更换液压缸套和密封圈，重装调整试车后，运行正常，故障消除。     

例384．故障现象：TH6363加工中心，开机后工作台回零不旋转且出现05号、07号报警。

分析及处理过程：此故障完全按上例方法检查。检查状态信息，同上例一样；查液压也正常。故障显示是过载，是电动机问题还是工作台机械故障?首先，我们检查电动机(此项检查较为容易)，将刀库电动机与工作台电动机交换(型号一致)，故障仍未消除，故判断故障肯定在机械方面。

将工作台卸开发现鼠齿盘中的6组碟簧损坏不少。更换碟簧后，工作台仍不旋转。仍利用梯形图和状态信息检查，发现139.31NP.M信息由“1”变为了“0”，139.5SALM.M由“0”变为了“1”，即简易定位装置在位信号灯不亮，不在位，且报警。手动旋转电动机使之进入在位区后，“INP”变为“1”，灯亮，故障消除。 

例385．数控回转工作台回参考点的故障维修 

故障现象：TH6363卧式加工中心数控回转工作台，在返回参考点(正向)时，经常出现抖动现象。有时抖动大，有时抖动小，有时不抖动；如果按正向继续做若干次不等值回转，则抖动很少出现。当做负向回转时，第一次肯定要抖动，而且十分明显，随之会明显减少，直至消失。

分析及处理过程：TH6363卧式加工中心，在机床调试时就出现过数控回转工作台抖动现象，并一直从电气角度来分析和处理，但始终没有得到满意的结果。有可能是机械因素造成的?转台的驱动系统出了问题?顺着这个思路，从传动机构方面找原因，对驱动系统的每个相关件逐个进行仔细的检查。终于发现固定蜗杆轴向的轴承右边的锁紧螺母左端没有紧靠其垫圈，有3mm的空隙，用手可以往紧的方向转两圈；这个螺母根本就没起锁紧作用，致使蜗杆产生窜动。

通过上述检查分析，转台抖动的原因是锁紧螺母松动造成的。锁紧螺母所以没有起作用，这是因为其直径方向开槽深度及所留变形量不够合理所致，使4个M4×6紧定螺钉拧紧后，不能使螺母产生明显变形，起到防松作用。在转台经过若干次正、负方向回转后，不能保持其初始状态，逐渐松动，而且越松越多，导致轴承内环与蜗杆出现3mm轴向窜动。这样回转工作台就不能与电动机同步动作。这不仅造成工作台的抖动，而且随着反向间隙增大，蜗轮与蜗杆相互碰撞，使蜗杆副的接触表面出现伤痕，影响了机床的精度和使用寿命。为此，我们将原锁紧螺母所开的宽2.5mm、深10mm的槽开通，与螺纹相切，并超过半径，调整好安装位置后，用2个紧定螺钉紧固，即可起到防松作用。经以上修改后，该机床投入生产使用至今，数控回转工作台再没有出现抖动现象。 

例386．回转工作台分度的故障维修 

故障现象：在机床使用过程中，回转工作台经常在分度后出现不能落入鼠牙定位盘内，机床停止执行下面指令。

分析及处理过程：回转工作台在分度后出现不能落入鼠牙定位盘内，发生顶齿现象，是因为工作台分度不准确所致。工作台分度不准确的原因可能有电气问题和机械问题，首先检查电动机和电气控制部分(因为此项检查较为容易)。检查电气部分正常，则问题出在机械部分，可能是伺服电动机至回转台传动链间隙过大或转动累计间隙过大所致。拆下传动箱，发现齿轮、蜗轮与轴键联接间隙过大，齿轮啮合间隙超差过多。经更换齿轮、重新组装，然后精调回转工作台定位块和伺服增益可调电位器后，故障排除。