白 豪，李冬英，潘 婷

（邵陽學院機械與能源工程學院，湖南邵陽422000）

1 前言

數(shù)控轉臺作為數(shù)控機床的關鍵功能部件，它的性能影響著機床整體的性能，為了提高數(shù)控轉臺的性能，國內外研究學者對數(shù)控轉臺做了大量的工作。近年來隨著國家對數(shù)控轉臺等功能部件的重視，國內學者在汲取國外的研究成果的同時，對數(shù)控轉臺的分度精度，靜動態(tài)特性，可靠性的方面開展深入攻關研究。使用自準直儀測量分度精度的方法，該方法只需要兩個自準直儀和一個反射鏡，即可得到1'~2'的測量精度，工作原理如圖1所示。張立新[4]等提出使用激光干涉儀對分度精度檢測方法，工作原理如圖2所示。

圖1自準直儀測量轉臺分度精度

2 數(shù)控轉臺分度精度研究

數(shù)控轉臺分度精度是衡量數(shù)控轉臺的關鍵性能指標，由于對數(shù)控機床的加工精度要求越來越高，為了提高分度精度，在精度理論方面研究者做了大量的工作。轉臺的基本結構形式、裝配誤差、材料剛度性能等是影響著數(shù)控轉臺的分度精度因素。韓國的Suh[1]等針對數(shù)控轉臺進行研究，建立了幾何誤差模型，提出來一種誤差測量和補償方法，并且通過實驗對誤差模型進行驗證。王成元[2]等針對轉臺中的力矩電動機驅動問題進行研究，對電機的轉矩進行分析和優(yōu)化，并在高精度數(shù)控機床中應用。

分度精度測量是數(shù)控轉臺性能測試的重要環(huán)節(jié)。分度精度測量的實質就是角度的測量，分度精度測量的方法有直接測量和間接測量法兩種。直接測量法是通過借助激光干涉儀、自準直儀、旋轉編碼器等測量儀器和測量設備直接檢測。間接測量是在理論分析與實際設備測量共同下的得到的測量值。生產(chǎn)過程中最常用的方法是使用檢測設備對數(shù)控轉臺的分度精度進行直接測量，周龍聲[3]提出了

圖2激光干涉儀對分度精度原理

3 數(shù)控轉臺動靜態(tài)特性研究

數(shù)控轉臺動靜態(tài)特性會對數(shù)控機床的加工精度直接產(chǎn)生影響，分析優(yōu)化轉臺的動靜態(tài)特性可以提高數(shù)控轉臺的性能。研究轉臺的動靜態(tài)特性通常是先根據(jù)轉臺的結構特征構建模型，然后利用有限元等仿真分析軟件獲得在不同影響因子下的性能參數(shù)，最后根據(jù)分析結果對進行優(yōu)化提高轉臺性能。鄭彬[5]等對加工中心的數(shù)控轉臺進行建模，利用有限元進行應力分析，根據(jù)分析結果對數(shù)控轉臺進行結構優(yōu)化設計。魏旭壕[6]等研究靜壓轉臺的液體靜壓系統(tǒng)時，提出了一種彈簧等效代替轉臺中的液壓油，構建了轉臺的仿真模型，以此來分析轉臺的固有頻率與彈簧剛度之間的關系。顧華峰[7]等研究數(shù)控轉臺的傳動系統(tǒng)時，依據(jù)動力學原理建立數(shù)學模型，使用MATLAB動態(tài)仿真構建數(shù)控轉臺的傳動系統(tǒng)仿真模型，通過仿真分析得到數(shù)控轉臺動態(tài)特征仿真曲線，并對數(shù)控轉臺傳動系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行分析。吳承云[8]研究了數(shù)控轉臺的臺面振動相關問題，分析了不同大小的螺栓預緊力對數(shù)控轉臺動態(tài)載荷響應的影響。

4 數(shù)控轉臺的可靠性研究

數(shù)控轉臺的可靠性是表示轉臺在一定的條件下和規(guī)定的時間之內，可以不發(fā)生故障的完成設定功能的能力[9]。機床可靠性最早是由前蘇聯(lián)AC·普羅尼科夫等學者提出，針對機床可靠性開展了專門的研究，建立起了機床可靠性的研究方式[10]，為世界機床可靠性研究提供了理論基礎。國內的可靠性研究起步較晚，隨著近年來我國經(jīng)濟實力的不斷增強，國家對高檔數(shù)控機床越來越重視，學者開始對數(shù)控轉臺的可靠性進行深入研究。在數(shù)控轉臺的故障分析、失效機理分析及可靠性評價等方面取得了一些成果，形成了相應的可靠性理論基礎。南京工業(yè)大學的王剛[11]等以TK13250E型數(shù)控回轉工作臺為研究對象，分析其功能原理，提出故障模式、影響及危害性分析(FMECA)方法，分析結果表明轉臺中蝸輪蝸桿的故障類型較多，并且根據(jù)故障模式提出了改進措施。國防科技大學的于乃輝[12]等以加工中心為研究對象，提出了可靠性試驗方法與評估方法；重慶大學的張根保[13]等分析了故障模式及失效機理，在此基礎上建立了一種多試驗應力共同作用的試驗剖面，在較短時間內將數(shù)控轉臺存在的潛在故障激發(fā)出來，根據(jù)試驗后出現(xiàn)的故障，強化裝配中的薄弱環(huán)節(jié)，提高轉臺可靠性。

5 結語

本文從數(shù)控轉臺的關鍵性能參數(shù)出發(fā)，對數(shù)控轉臺的分度精度，靜動態(tài)特性，可靠性方面的研究進行了綜述。