I nternal & O versea T rend
数控回转工作台
文 / 韩文渊 上海第三机床厂设计一科 （201600）
韩文渊(1959年11月~),男, 大专学历，长期从事机械设计工作，如木工机械、雕刻机等产品，现在上海第三机床厂主要从事各类加工中心的设计与制造。
摘要：介绍了数控回转工作台在机床上的应用，阐述了转台的类型、主要结构与特点及其发展。
Abstract: This article introduces the application of NC rotary table in machine tools and elaborates the types, the main structure, characteristics, and development of the NC rotary table 's.
2009年在北京举办的第11届中国国际机床展览会上，数控机床、加工中心、复合机床在装备制造业内已呈现出量大面广态势，这类工作母机在各类制造业已经普及应用，并清晰地表达出时代特征与发展潮流。机床运动无论是并联运动机床，还是运动叠加串联机床，对大多数金属加工机床来说，数控进给复合运动的加工，是以直线轴加上回转轴的联动来实现。为了应对日益增多的复杂零件加工、提高加工精度和效率，多轴机床（5轴或以上）和复合机床将会进一步创新发展。因此在现代加工中心的开发中，数控回转轴的设计与制造，成为研制机床的核心任务之一，而数控回转工作台（简称转台）既作为数控回转轴，同时也起着承载工件重量、夹持工件的功能，故要重视其创新设计。
加工中心转台分为数控回转工作台（连续分度）和分度工作台（齿牙分度）。数控回转工作台的作用有两个，一是进给分度，即在非切削时，工件在360˚范围内，进行分度旋转或任意分度定位；二是实现工作台圆周方向的进给运动，即在进行切削时，与X 、Y 、Z 三个坐标轴联动，进行复杂曲面的加工，细分度数一般为0.001˚（或0.0001˚）。分度工作台只做定位分度运动，常用结构是一对上下啮合的端齿盘，通过上下端齿盘的相对旋转，来实现工作台的有级分度。数控分度的角度范围根据端齿盘的齿数而定，通常最小分度为1˚（或5˚）。
在XH764B 、XH765A 、XH766A 、XH768B 型卧式加工中心中，回转工作台可作为B 轴，与X 、Y 、
Z 三个直线坐标轴，实现4联动，主要加工复杂箱体
类零件和模具，该系列卧式加工中心使用回转工作台，理论上功能模块有如下组合，见图1所示。
一、数控回转工作台在机床中的应用
62
装
备
机
械
图1
在XH714/1、XH716/1、XH718A 型立式加工中心中，回转工作台作为A 轴，与X 、Y 、Z 三个坐标轴的4联动，可加工叶片类等的复杂零件，见图2。
图
2
5轴加工中心的转台应用，常见有摇篮式转台，见图3（这里为单臂摇篮式结构）。图3所示是森精机的5轴立式加工中心（NMV5000DCG ），工作台为驱动5轴加工中心工作的回转2轴（水平B 轴+160˚～-180˚和竖直C 轴360˚），其中C 轴起着承载
与装夹工件的台面功能。
图3
现在复合机床主流形式是以车铣复合加工实现工序集约。以加工中心为基础设计的车铣复合机床，数控回转轴还具有车削主轴的功能，并起着工作台面的作用。图4所示是DMG 公司的DMU125FD duoBLOCK 5轴车铣复合加工中心，是以卧式加工中心为基础设计的复合机床。工作台作为C 轴，既要有高的转矩，也能实现高转速输出，该机工作台尺寸ø1250mm、承载2t 、铣削（即为数控回转轴）/车削转速20/500r/min，5轴的另一回转轴为B 轴，采用主轴头的摆动形式，B 轴摆动范围-30˚/+180˚（0˚=立式/180˚=卧式），回转速度30r/min。
图4
值得说明的是，图3所示的多轴机床，同时也是以5轴立式加工中心为基础的复合机床，其中C 轴台面规格ø500mm、承载300kg ；用于车削模式，该轴最高转速可达1 200r/min。
二、HS6000端齿分度型转台的结构
1˚分度，且带交换台面形式的回转工作台，形式
HS6000转台应用于卧式加工中心上，为齿牙
为轨道式交换。
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该转台台面规格有630mm 和800mm 两种，其中800mm 规格基体和630mm 规格相同（一个基体，两种台面），见图5。转台功能型式为三齿盘结构+液压抬起交换。
图
5
HS6000转台结构和传动系统示意，见图6，伺服电机分度总降速比：
i=1/1×1/30×17/204=1/360则转台理论最高转速：
n max
=n
电机max
. i 伺服电机的最高转速选定或限制应按转台允许的实际最高转速设定。
图6
由于端齿盘的齿数是360，故伺服电机转1r (360r/360=1r），端齿盘则转1个齿距，转台最小分度1˚。因此通过台面交换锁紧和回转端齿盘松开程序的PLC 控制，转台在360˚范围内，伺服电机可以进行任意正整数的角度分度定位。
如端齿盘的齿数采用72，则伺服电机需转5r (360r/72=5r) 5˚，转台按等差数列任意分度定位，公差，端齿盘转1个齿距，转台最小分度5˚。
转台承载轴承（或称为导轨）见图7，为平面滑动导轨形式承载，转台在工作状态下，端齿盘处于啮合锁紧条件下，所以传给中间支承体的径向力及颠覆力矩，通过三齿盘结构的圆周啮合，最终传
递到底座上。64
装
备
机
械
图
7
转台端齿盘为三片结构：⑴与底座固定的内侧端齿盘；⑵与回转中间支承体固定的带齿轮端齿盘；⑶上下移动的端齿盘。上下移动的端齿盘上移
为松开，下移为锁紧，见图8。它由8根导向轴与升降导向体连接，导向轴在底座内定位并上下移动，升降导向体连接松开锁紧油缸。
图
8
转台经机械传动系统细分，转台分度角度1˚，即分度传动链始末降速比1/360。采用二级降速，蜗轮副+齿轮副，伺服电机功率可以选择较小。又因
为转台的分度精度由端齿盘决定，这里传动链上的齿轮副背隙对分度精度不造成影响，齿轮副不采取消隙措施。不过在蜗杆轴上，使用了一组碟簧片，对传动链上的背隙进行单方向消隙，使齿轮副齿面有一个侧面始终啮合，只要始终顺着该方向回转，分度无间隙，又因碟簧片的弹性，三齿盘的端齿面会自动紧密啮合到位。见图9
所示。
图
9
转台采用单油缸通过中心轴，上升抬起台面导向体和工作台面，由机床的工作台面交换装置，拖动台面离开或进入台面导向体，见图10。工作台面下降，重力坐落在中间支承体上的下平面定位块，由径向定位销定位，单油缸拉动台面导向体，使工作台面与中间支承体紧密结合在一起。下平面定位块（6个）承受负载的轴向力，径向定位销（2件）承受负载的径向力。台面抬起时，定位块、定位销
中心有压缩空气吹出，清理台面定位孔。
转台中心位置采用了两个圆环形单油缸：一个用于台面抬起交换和下降锁紧，另一个用于端齿盘松开与啮合锁紧。转台的位置状态信号检测有5个：零位、台面抬起位置、台面下降位置、端齿盘松开位置及端齿盘啮合锁紧位置，见图11。
图11
转台台面交换PLC 动作流程见图12
所示。
图10
图12
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三、XH764A 、XH766A 型卧式加工中心采用的连续分度型转台
13，台面规格为XH764A 及XH765B 500mm ，为带交换台面型式的回型使用转台的结构见图
转工作台，交换形式为扁担式交换。
转台承载能力500kg ；分度定位制动扭矩为1650Nm 1500Nm ；油压。Fanuc 35 电机αkg/ cm 2；锁紧时最大切削扭矩12，减速比1:90，最高转速设定在11.1r/min。配旋转编码器RON275，定位精度±5″，重复定位精度±2″。
转台采用滚针保持架组合形式的滚动轴承方式。转台消隙方式为双蜗杆消隙结构。转台制动方式为径向定位制动，制动锁紧与松开状态检测，采用测油压力方法，锁紧油压推油缸活塞杆（件505
42），锁紧开关检知；当油压卸荷时，弹簧（件
）推活塞杆复位，松开开关检知。
图13
66
装
备
机
械
转台是交换形式的回转工作台，其核心是4个定位锥、套定位，锥座上卡爪锁紧拉钉来夹紧台面，锥、套以及拉钉结构见图14。当拉钉夹紧台面被松开后，机床的扁担交换装置抬起台面，脱离定位锥，扁担旋转交换台面，拉钉的松开和夹紧位置检测装置是通过外部液压系统的压力信号，对拉钉松开或夹紧后，PLC 控制其后续动作的延迟来进行。
图
14
15，台面规格为XH766A 及XH768B 630mm ，为单台面形式的回转工
型使用转台的结构，见图
作台。
图
15
该转台特点：
转台承载能力1200kg ；分度定位制动夹持压力6 500kg/ cm2；油压35kg/ cm2；锁紧时最大切削扭矩1 500Nm。
转台可选西门子电机IFK6101（额定3000 r/min ，15.5Nm ），或选Fanuc 电机α22，电机转速须设定在2 000 r/min，减速比1:180。配旋转编码器RON287，定位精度6″，重复定位精度±2″。
转台承载与受力，采用滚针保持架组合形式的滚动轴承方式，达到轴向与径向的双向受力。
转台消隙方式为齿轮副变中心距消隙，采用蜗轮副偏心套变中心距。经两级传动（齿轮副1:1+蜗轮副1:180）后，最高转速为（2 000r/min÷180）11.1 r/min。
转台制动方式为轴向定位制动，见图16。这个轴向液压制动特点：环形弹簧片固定在回转体上，自由状态下与底座有微小间隙，当环形油缸活塞推动弹簧片压住底座时，摩擦力产生制动扭矩，松开时活塞返回，弹簧片弹性恢复自由状态。
弹簧片
回转体
四、交换台面形式的转台结构
具有台面交换的转台，常见有两种型式：拉钉式夹紧交换转台和台面导向体夹紧式交换转台。对机床交换装置设计，也有两种形式：拉钉式夹紧转台——扁担式抬起旋转交换装置；台面导向体夹紧转台——轨道式平行移动交换装置。作为交换形式的转台，要求工作台面与转台具有精确定位以及松开和夹紧的功能。
对多台面的每一个台面而言，各个台面与转台定位锥的定位紧固，为降低制造难度与成本，制造安装应该定位，定位锥与定位套要逐个对应，见图18。
图
18
(1) 拉钉夹紧式的交换转台结构
XH764A 、XH765B 型转台的设计，要求4个
定位锥1（转台上面）和定位套28（台面上面），既能定位又能夹持台面，见图19。此结构是液压锁紧台面。当液压卸压后，油缸2在弹簧力502的作用下抬起，钢球303解除了对台面27上拉钉505的锁紧。机床的交换装置
松开间隙
环形活塞旋转编码器环形油缸底座
图16
制动锁紧与松开状态检测，采用压力继电器测油压力方法，原理是阀内藏微动开关，感应来自液压系统的压力，传递电气信号给电磁方向阀，切换锁紧与松开。动作顺序见图17。
制动松开锁紧检测
NO COM
原点LS2开关
NO COM
刹车油缸
可抬起台面，脱离定位锥，进行台面移动交换。
35×105Pa
NC SOL1
LS1
35bar
1. 制动松开SOL1=1，松开信号LSI=0（延迟1-2s ）；2. 转台分度旋转；
3. 制动锁紧SOL1=0，锁紧信号LS1=1（延迟1-2s ）；4. 机床加工工件。
图
17图19
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(2) 台面导向体夹紧式的交换转台结构前面HS6000型转台结构形式，为轨道式交换转台，已有详述。
XH766A 及XH768B 型的转台，也为轨道式交换转台，外形布局见图20。
工作台面
定位板
微动开关固定座
两侧伸缩护罩固定板
马达
泻油口油镜支架原点调整分度松开锁紧
交换松开锁紧吹气口入油口
图20
转台结构见图21所示。
A-A
D D
液压台面抬起进油口液压台面锁紧进油口
D-D
锥套吹气清洁
分度（端齿盘）松开进油口分度（端齿盘）锁紧进油口
分度松开检测分度锁紧检测
B
B
C C
图21
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装
备
机
械
该转台特点：
转台承载2 000kg ；台面夹紧压力53 900N ；端齿盘锁紧压力58 800N ；油压35 kg/ cm 2。M M =11 760 Nm；M =31 360 Nm（6个定位锥）。
X =
Z Y 电机IFK6083（额定3 000 r/min，13.3Nm ），总减速比1:360。端齿盘齿数360，定位精度±3″，重复定位精度±1″。
转台消隙方式为齿轮副变中心距消隙，蜗轮副偏心套消隙。经两级减速（齿轮副1:2+蜗轮副1:180）后，最高转速为3000r/min÷360=8.33
Nm r/min。
，转台快速驱动扭矩为13.3Nm ×360=4 786
转台原点调整见图22所示，采用微动开关和
减速撞块，其特点是通过调整减速撞块位置，设定回归机械原点。一般调整试车后，机械原点位置误差在1˚以内，便可锁定减速撞块位置，改由数控系统参数补正。
微动开关固定架顶杆减速撞块回转座
螺钉
底座
图22
台面导向体（即锁紧板），采用中心对称两个油缸来抬起台面，这样对于较大的台面托起以及下降夹紧台面，有个稳定可靠作用；锁紧板夹紧台面后，抗颠覆力矩更大。
转台承载轴承采用滚针保持架组合形式，再与
圆锥滚子轴承配对使用，具有径向、轴向双向受力以及承受颠覆力矩，转台旋转为滚动运动。
转台端齿盘为三齿盘结构形式，与HS6000转台不同的是，该端齿盘的锁紧松开，是由4个油缸协同进行，4个油缸面积之和大于HS6000油缸面积，
因此锁紧力大，可见图23中的 B-B旋转视图。
B-B 旋转
C-C 1.5:1
图23
转台轴承润滑：滚针保持架组合应用注塞泵原理，见图23的C-C 视图，通过端齿盘的往复运动，调蜗轮油浴润滑油进行循环；蜗杆支承轴承与蜗轮箱连通，共浴润滑。
转台台面与回转中间支承体，使用6个锥、套，用于定位和承受轴向和径向负载，见图24。采用多个锥、套定位结构方式，制造上面有难度，需要高精度工作母机。
A
定位柱垫片
定位定位锥座锥套
A
图24
分析锥、套定位结构：定位锥为基准，坐落在回转中间支承体上，并以锥销定位，定位套跟台面装配后，需要正确与定位锥啮合。由图24来看：轴向调整（修磨）垫片，径向通过工夹具和机床加工精度，来保证安装位置精度。
五、数控回转工作台的组成要素
通常对1000mm 规格以下的转台，连续分度转台的结构主要具有：承载轴承、减速蜗轮副、定位锁紧机构；对端齿分度转台，主要构成是三齿盘结构，也包括承载轴承、减速蜗轮副。下面分析比较这些结构要素。
(1) 负载支承轴承
转台作为数控回转轴，其回转台面承载轴承既要承受径向、轴向力以及颠覆力矩，还要具有低游隙和高的运行精度。现在有专业厂商生产这种轴承，可选购标准组合轴承来承载负载，组合轴承的形式见图25。
图25
也可以应用径向和推力滚针轴承的自行设计组合——滚针保持架组合，达到组合轴承作用，如XH765B 、XH766A 型使用转台，这样转台设计可以不受标准组合轴承结构与尺寸等约束。采用该方式用于转台负载支承，要注意轴承的游隙调整，特别是连续分度转台。从两个层面分析：用于轴向推力轴承，由于负重，游隙自然消除；径向轴承，游隙调整可通过修磨滚针内切圆或外切圆的直径（预放加工余量），见图26，来减少游隙，考虑设备因素，一般游隙调整，采用修磨内切圆。游隙大对转台精度不利，太紧会增加运动阻尼，产生噪声和发
热。考虑到设备与工艺能力，滚针保持架组合形式
外切圆
内切圆
滚针保持架组合
图
26
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的支承，保持架一般采用整体形式。
对转台规格小于500mm 以下，承载轴承可采用圆锥滚子轴承，由于主轴直径较小，容易配标准规格滚子轴承，见图27。
图
27
(2) 回转运动副消隙
连续分度运动转台的回转运动副必须消隙，主要是减速蜗轮副消隙技术；现在又发展直接驱动技术，应用力矩电机，实现高精度、高加速度的加工。
减速蜗轮副消隙，有三种方式：① 偏心套消隙，见图28。
图
28
② 双蜗杆消隙，见图29
。
图29
70
装
备
机
械
③ 双导程蜗杆消隙，见图30。
螺纹左侧面导程
螺纹右侧面导程
调整
消隙调整方向双导程产生初始位置
基准面
螺纹厚度逐渐增加效果
图30
转台设计应用蜗轮副减速，可以实现低速大扭矩加工，通过消隙技术，实现任意连续分度，减速比越大，机械分辨精度越高（细分度数越小）。偏心套结构是最简单、实用但不理想的消
隙方式，优点是制造工艺难度小；双蜗杆和双导程方式，制造工艺难度逐渐增大，双导程蜗杆消隙是最优形式。
因为双蜗杆是一种分体式布置，把蜗杆加工成两个部分，在蜗轮中心线上分体设计，一个蜗杆可以与轴整合在一起，而另一个蜗杆用键或其他方式与轴连接，并能轴向调整。用这种方式有许多不利因素：首先分体本身需要的间隙可能引起接触线中断，其次还会增加摩擦，并因蜗轮齿两侧的使用压力，而使得效率下降。
双导程蜗杆轴是一个整体件，提供了一个运动修正轮齿，可以按任意转向运行，并按零至最大值之间对这个轮齿任意调整侧隙，因此克服了上述缺点，比分体形式的双蜗杆精度更高。
英国霍尔罗伊德（Holroyd ）公司，对分体形式双蜗杆和双导程蜗杆的传动，有设备实施单侧面试验或传动试验：主动蜗杆按均匀速度旋转时，从动蜗轮相对其理想位置所做的连续测量，见图31，试验同时测量和记录实际齿距、偏心和齿形。
从图31可以看到，双导程蜗杆（蓝色虚线）比分体形式双蜗杆（红色虚线：分体等级1；黄色虚线：分体等级2），传动分度定位精度高。并且随着节圆直径（中心距）的变大，当在圆周上用线性矢量值（μm ）表示精度，误差也逐渐变大（实线表示）；而用角度（弧秒）表示精度，误差是逐
渐变小（虚线表示）。
误差（µm）精密度比较误差（弧秒）
图31
(3) 端齿分度的端齿盘
除了减速蜗轮副需消隙外，端齿盘也要考虑。转台端齿盘有二齿盘、三齿盘结构。二齿盘形式，回转工作台采用较少；现在大多应用三齿盘形式的齿牙分度。而要确保三齿盘各端齿面啮合的可靠紧密，无间隙，因此内外侧端齿盘要一体加工。
① HS6000转台承载轴承三齿盘的端齿面一体加工，见图32。
端齿面加工
端齿盘
带齿轮端齿盘铜垫块
定位ø490(H7/g6)
图32
② 滚针保持架组合承载轴承三齿盘的端齿面一体加工，见图33。
端齿盘
内侧端齿盘
外侧端齿盘
内外齿盘定位后底座制造
回一体加工端齿面
工艺保证等高转
体
端齿面加工
3定位
底座
滚针保持架组合垫块
2定位ø1定位ø
图33
(4) 分度定位加工的制动结构
对于连续分度的转台，除了参与4轴联动加工外，还有进行任意分度定位后加工（任意分度的最小设定，细分后一般为0.001˚，也可以为0.0001˚），此时要求转台具有定位制动装置，以提高定位的刚度与可靠性。方式无非是径向定位
止动和轴向定位止动，在转台设计中，这是个重要的功能要求。
径向定位止动：哈斯EC-630型卧式加工中心第4轴转台的液压制动示意见图34。
图
34
这是专为重切削条件下的转台度身定做，液压在6.9MPa 的压力下，注入圆盘间的密封腔，液压将外层盘体紧紧压在齿轮内表面上，外层盘体在装配时与齿轮壁面只有极小的间隙，因此0.013mm 或还要小的推动距离，可产生的制动扭矩达5 423Nm。
XH716/1型等立式加工中心使用的转台，也采用径向液压制动结构，见图35。
图35
图35所示的油压制动装置特点：制动作用点接近盘面，且制动套环能大面积锁定分度盘主轴的轴径，而锁紧时圆周表面同时抱合，减少了转盘止动的不稳定和台面起伏的可能，具有高刚性与耐重切削的特性。但径向制动装置制造难点是制动套环与转盘的制造装配同心，且要确保全圆周的均匀间隙在0.015mm 或更小，另外制动套环的材料及其锁紧松开弹性的可靠性，以及密封结
构形式和有效性。
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轴向定位制动装置见图17，为XH766A 及XH768B (5) 蜗轮副齿侧间隙的确认与调整
型的转台设计所应用的一种方式。
转台装配后，要做齿侧间隙的测量与调整，方法见图36；对定位锥拉紧台面，托起交换的结构形式转台。
量表
钢板
量表
100
200kg
图36
可以用平面钢板固定台面，以手扳动钢板一端，使转盘产生左右转动，此时量表测针置于台面外周的平面上，测量齿侧间隙；测量时以45˚为一个位置（或更小角度单位），分别测量8个位置（或更多位置），以侧隙最小的位置，作为调整位置，调整量以XH766A 型的转台为例，见表1，由此确保传动不能咬死，采用齿轮传动结构，做的再好，也不会达到零背隙。
需要说明，对齿牙分度转台，侧隙调整前，要先把三齿盘脱开，因为分度定位由两个单独结构要素：蜗轮副和端齿盘，所以蜗轮副保持适当的侧隙，使蜗轮可以微量摆动，恰好能满足三齿盘的端齿面紧密啮合。
表
1
72装
备
机
械
(6) 转台润滑
转台需要润滑的是传动副和轴承。采用脂润滑，还是油润滑，选择的不同，会影响转台结构布局和装配性能。XH764A 及XH766A 等转台的结构布局，通常采用油浴润滑。润滑部位和轨迹见图37。
润滑油渗透挤压油窗
密封
油浴润滑
图
37
蜗轮箱有油窗、入油口和放油口，齿轮箱也是同样，两者经蜗杆支承轴承连通，蜗轮和齿轮都是油浴润滑；支承轴承通过液位高低渗透，以及传动副的较高速（一般2000r/min）旋转，所形成的箱内挤压力润滑。由于高速旋转时间很短，
间隙长，箱内形成压力有限，图37所示头尾的密封，不会造成润滑油泄漏可能性。为了避免高速旋转形成箱内压力破裂噪声，转台可设计排气口，注意转台在加注润滑油后，转台不能倒置（一般情况
也不容许倒置）。
润滑油可选择轴承油或齿轮油，粘度等级为ISO100～150，考虑到蜗轮与轴承共浴润滑，油液清洁很重要，应该每6个月更换全部润滑油。
六、高速、高精度回转元件
零背隙回转运动结构，有两种方式：(1) 滚子蜗轮传动机构
应用在回转轴运动，与传统的蜗杆传动相比，具有较大优势，是个创新设计，见图38。
图38
美国捷力公司RMV250RT 型立式5轴联动加工中心，B/C轴应用了滚子蜗轮传动，见图39。C 轴台面直径ø250mm；B/C轴细分角度最小设定单位0.001˚；B/C轴减速比75/48；B/C轴最高转速50/100r/min
。
图
39
作为非传统蜗杆蜗轮副滚动传动，滚子蜗轮应用在回转轴上，进一步提高定位精度和回转速度，提高使用寿命；蜗轮上每一个滚子经预压后，紧密贴合在蜗杆上做滚动传动，毫无背隙。根据美国捷力公司资料，滚子蜗轮副滚动传动与传统蜗轮副摩擦传动的比较，见表2。
表2
(2) 采用直接驱动技术
力矩电机应用于转台设计，见图40。
图
40
随着高速加工技术的发展，对数控机床回转轴来说，要求能达到高精度、高加速度，而齿轮或蜗杆的传动，是达不到要求的。随着交流伺服技术的发展与进步，力矩电动机的扭矩，可以达到机床加工所需功率的实用程度，故力矩电动机直接驱动作为回转轴，在机床上很快得到了应用。
而转台设计，其构成要求，同前述基本相同，
见图41。由组合轴承+力矩电机+旋转编码器；当然为了进一步确保分度定位的正确不走动，还要有液压止动装置等组成。
图41
采用力矩电机技术，是时代的召唤，其应用趋势在加快，无论5轴或更多轴加工中心，还是车铣复合机床，由于结构紧凑、零背隙、高精度，力矩电机得到广泛使用。
特别在复合机床中，采用机械结构设计回转轴，往往需要两套传动系统，用液压或电磁来切换以实现车削模式和铣削模式，结构复杂，精度低。因此除了大型机床外，现在复合机床大多采用直接驱动技术，前述的图3与图4的转台（C 轴），均为力矩电机驱动。
转台应用力矩电机技术，并谋求技术创新和突破，实现大扭矩、高转速，是个值得考虑选项，在没有其他新技术出现下，应用力矩电机是机床发展的必然结果。
七、结束语
以上对多款数控回转工作台的类型、功能、结构与特点作了介绍，但由于笔者认知、视角有限，故阐述尚不尽完善。
在中国从制造业大国向制造业强国迈进的过程中，装备制造业的产业振兴，虽然任重道远、艺无
至境，但肯定会带来机床发展的大机遇。数控回转工作台作为加工中心、复合机床等装备机械的核心部件之一，随着新技术的不断发展，其开发设计制造，也需要不断创新，达到高精度、高效率、高可靠性、低成本的目的。综观转台的功能类型、设计结构，其自然形成了跨部门协作的产业链，在标配零部件、专业制造加工等方面，需要整体的技术进步，才能实现机床的快速发展。
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No.1 2010No.4 2009
I nternal & O versea T rend
数控回转工作台
文 / 韩文渊 上海第三机床厂设计一科 （201600）
韩文渊(1959年11月~),男, 大专学历，长期从事机械设计工作，如木工机械、雕刻机等产品，现在上海第三机床厂主要从事各类加工中心的设计与制造。
摘要：介绍了数控回转工作台在机床上的应用，阐述了转台的类型、主要结构与特点及其发展。
Abstract: This article introduces the application of NC rotary table in machine tools and elaborates the types, the main structure, characteristics, and development of the NC rotary table 's.
2009年在北京举办的第11届中国国际机床展览会上，数控机床、加工中心、复合机床在装备制造业内已呈现出量大面广态势，这类工作母机在各类制造业已经普及应用，并清晰地表达出时代特征与发展潮流。机床运动无论是并联运动机床，还是运动叠加串联机床，对大多数金属加工机床来说，数控进给复合运动的加工，是以直线轴加上回转轴的联动来实现。为了应对日益增多的复杂零件加工、提高加工精度和效率，多轴机床（5轴或以上）和复合机床将会进一步创新发展。因此在现代加工中心的开发中，数控回转轴的设计与制造，成为研制机床的核心任务之一，而数控回转工作台（简称转台）既作为数控回转轴，同时也起着承载工件重量、夹持工件的功能，故要重视其创新设计。
加工中心转台分为数控回转工作台（连续分度）和分度工作台（齿牙分度）。数控回转工作台的作用有两个，一是进给分度，即在非切削时，工件在360˚范围内，进行分度旋转或任意分度定位；二是实现工作台圆周方向的进给运动，即在进行切削时，与X 、Y 、Z 三个坐标轴联动，进行复杂曲面的加工，细分度数一般为0.001˚（或0.0001˚）。分度工作台只做定位分度运动，常用结构是一对上下啮合的端齿盘，通过上下端齿盘的相对旋转，来实现工作台的有级分度。数控分度的角度范围根据端齿盘的齿数而定，通常最小分度为1˚（或5˚）。
在XH764B 、XH765A 、XH766A 、XH768B 型卧式加工中心中，回转工作台可作为B 轴，与X 、Y 、
Z 三个直线坐标轴，实现4联动，主要加工复杂箱体
类零件和模具，该系列卧式加工中心使用回转工作台，理论上功能模块有如下组合，见图1所示。
一、数控回转工作台在机床中的应用
62
装
备
机
械
图1
在XH714/1、XH716/1、XH718A 型立式加工中心中，回转工作台作为A 轴，与X 、Y 、Z 三个坐标轴的4联动，可加工叶片类等的复杂零件，见图2。
图
2
5轴加工中心的转台应用，常见有摇篮式转台，见图3（这里为单臂摇篮式结构）。图3所示是森精机的5轴立式加工中心（NMV5000DCG ），工作台为驱动5轴加工中心工作的回转2轴（水平B 轴+160˚～-180˚和竖直C 轴360˚），其中C 轴起着承载
与装夹工件的台面功能。
图3
现在复合机床主流形式是以车铣复合加工实现工序集约。以加工中心为基础设计的车铣复合机床，数控回转轴还具有车削主轴的功能，并起着工作台面的作用。图4所示是DMG 公司的DMU125FD duoBLOCK 5轴车铣复合加工中心，是以卧式加工中心为基础设计的复合机床。工作台作为C 轴，既要有高的转矩，也能实现高转速输出，该机工作台尺寸ø1250mm、承载2t 、铣削（即为数控回转轴）/车削转速20/500r/min，5轴的另一回转轴为B 轴，采用主轴头的摆动形式，B 轴摆动范围-30˚/+180˚（0˚=立式/180˚=卧式），回转速度30r/min。
图4
值得说明的是，图3所示的多轴机床，同时也是以5轴立式加工中心为基础的复合机床，其中C 轴台面规格ø500mm、承载300kg ；用于车削模式，该轴最高转速可达1 200r/min。
二、HS6000端齿分度型转台的结构
1˚分度，且带交换台面形式的回转工作台，形式
HS6000转台应用于卧式加工中心上，为齿牙
为轨道式交换。
63
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该转台台面规格有630mm 和800mm 两种，其中800mm 规格基体和630mm 规格相同（一个基体，两种台面），见图5。转台功能型式为三齿盘结构+液压抬起交换。
图
5
HS6000转台结构和传动系统示意，见图6，伺服电机分度总降速比：
i=1/1×1/30×17/204=1/360则转台理论最高转速：
n max
=n
电机max
. i 伺服电机的最高转速选定或限制应按转台允许的实际最高转速设定。
图6
由于端齿盘的齿数是360，故伺服电机转1r (360r/360=1r），端齿盘则转1个齿距，转台最小分度1˚。因此通过台面交换锁紧和回转端齿盘松开程序的PLC 控制，转台在360˚范围内，伺服电机可以进行任意正整数的角度分度定位。
如端齿盘的齿数采用72，则伺服电机需转5r (360r/72=5r) 5˚，转台按等差数列任意分度定位，公差，端齿盘转1个齿距，转台最小分度5˚。
转台承载轴承（或称为导轨）见图7，为平面滑动导轨形式承载，转台在工作状态下，端齿盘处于啮合锁紧条件下，所以传给中间支承体的径向力及颠覆力矩，通过三齿盘结构的圆周啮合，最终传
递到底座上。64
装
备
机
械
图
7
转台端齿盘为三片结构：⑴与底座固定的内侧端齿盘；⑵与回转中间支承体固定的带齿轮端齿盘；⑶上下移动的端齿盘。上下移动的端齿盘上移
为松开，下移为锁紧，见图8。它由8根导向轴与升降导向体连接，导向轴在底座内定位并上下移动，升降导向体连接松开锁紧油缸。
图
8
转台经机械传动系统细分，转台分度角度1˚，即分度传动链始末降速比1/360。采用二级降速，蜗轮副+齿轮副，伺服电机功率可以选择较小。又因
为转台的分度精度由端齿盘决定，这里传动链上的齿轮副背隙对分度精度不造成影响，齿轮副不采取消隙措施。不过在蜗杆轴上，使用了一组碟簧片，对传动链上的背隙进行单方向消隙，使齿轮副齿面有一个侧面始终啮合，只要始终顺着该方向回转，分度无间隙，又因碟簧片的弹性，三齿盘的端齿面会自动紧密啮合到位。见图9
所示。
图
9
转台采用单油缸通过中心轴，上升抬起台面导向体和工作台面，由机床的工作台面交换装置，拖动台面离开或进入台面导向体，见图10。工作台面下降，重力坐落在中间支承体上的下平面定位块，由径向定位销定位，单油缸拉动台面导向体，使工作台面与中间支承体紧密结合在一起。下平面定位块（6个）承受负载的轴向力，径向定位销（2件）承受负载的径向力。台面抬起时，定位块、定位销
中心有压缩空气吹出，清理台面定位孔。
转台中心位置采用了两个圆环形单油缸：一个用于台面抬起交换和下降锁紧，另一个用于端齿盘松开与啮合锁紧。转台的位置状态信号检测有5个：零位、台面抬起位置、台面下降位置、端齿盘松开位置及端齿盘啮合锁紧位置，见图11。
图11
转台台面交换PLC 动作流程见图12
所示。
图10
图12
65
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三、XH764A 、XH766A 型卧式加工中心采用的连续分度型转台
13，台面规格为XH764A 及XH765B 500mm ，为带交换台面型式的回型使用转台的结构见图
转工作台，交换形式为扁担式交换。
转台承载能力500kg ；分度定位制动扭矩为1650Nm 1500Nm ；油压。Fanuc 35 电机αkg/ cm 2；锁紧时最大切削扭矩12，减速比1:90，最高转速设定在11.1r/min。配旋转编码器RON275，定位精度±5″，重复定位精度±2″。
转台采用滚针保持架组合形式的滚动轴承方式。转台消隙方式为双蜗杆消隙结构。转台制动方式为径向定位制动，制动锁紧与松开状态检测，采用测油压力方法，锁紧油压推油缸活塞杆（件505
42），锁紧开关检知；当油压卸荷时，弹簧（件
）推活塞杆复位，松开开关检知。
图13
66
装
备
机
械
转台是交换形式的回转工作台，其核心是4个定位锥、套定位，锥座上卡爪锁紧拉钉来夹紧台面，锥、套以及拉钉结构见图14。当拉钉夹紧台面被松开后，机床的扁担交换装置抬起台面，脱离定位锥，扁担旋转交换台面，拉钉的松开和夹紧位置检测装置是通过外部液压系统的压力信号，对拉钉松开或夹紧后，PLC 控制其后续动作的延迟来进行。
图
14
15，台面规格为XH766A 及XH768B 630mm ，为单台面形式的回转工
型使用转台的结构，见图
作台。
图
15
该转台特点：
转台承载能力1200kg ；分度定位制动夹持压力6 500kg/ cm2；油压35kg/ cm2；锁紧时最大切削扭矩1 500Nm。
转台可选西门子电机IFK6101（额定3000 r/min ，15.5Nm ），或选Fanuc 电机α22，电机转速须设定在2 000 r/min，减速比1:180。配旋转编码器RON287，定位精度6″，重复定位精度±2″。
转台承载与受力，采用滚针保持架组合形式的滚动轴承方式，达到轴向与径向的双向受力。
转台消隙方式为齿轮副变中心距消隙，采用蜗轮副偏心套变中心距。经两级传动（齿轮副1:1+蜗轮副1:180）后，最高转速为（2 000r/min÷180）11.1 r/min。
转台制动方式为轴向定位制动，见图16。这个轴向液压制动特点：环形弹簧片固定在回转体上，自由状态下与底座有微小间隙，当环形油缸活塞推动弹簧片压住底座时，摩擦力产生制动扭矩，松开时活塞返回，弹簧片弹性恢复自由状态。
弹簧片
回转体
四、交换台面形式的转台结构
具有台面交换的转台，常见有两种型式：拉钉式夹紧交换转台和台面导向体夹紧式交换转台。对机床交换装置设计，也有两种形式：拉钉式夹紧转台——扁担式抬起旋转交换装置；台面导向体夹紧转台——轨道式平行移动交换装置。作为交换形式的转台，要求工作台面与转台具有精确定位以及松开和夹紧的功能。
对多台面的每一个台面而言，各个台面与转台定位锥的定位紧固，为降低制造难度与成本，制造安装应该定位，定位锥与定位套要逐个对应，见图18。
图
18
(1) 拉钉夹紧式的交换转台结构
XH764A 、XH765B 型转台的设计，要求4个
定位锥1（转台上面）和定位套28（台面上面），既能定位又能夹持台面，见图19。此结构是液压锁紧台面。当液压卸压后，油缸2在弹簧力502的作用下抬起，钢球303解除了对台面27上拉钉505的锁紧。机床的交换装置
松开间隙
环形活塞旋转编码器环形油缸底座
图16
制动锁紧与松开状态检测，采用压力继电器测油压力方法，原理是阀内藏微动开关，感应来自液压系统的压力，传递电气信号给电磁方向阀，切换锁紧与松开。动作顺序见图17。
制动松开锁紧检测
NO COM
原点LS2开关
NO COM
刹车油缸
可抬起台面，脱离定位锥，进行台面移动交换。
35×105Pa
NC SOL1
LS1
35bar
1. 制动松开SOL1=1，松开信号LSI=0（延迟1-2s ）；2. 转台分度旋转；
3. 制动锁紧SOL1=0，锁紧信号LS1=1（延迟1-2s ）；4. 机床加工工件。
图
17图19
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(2) 台面导向体夹紧式的交换转台结构前面HS6000型转台结构形式，为轨道式交换转台，已有详述。
XH766A 及XH768B 型的转台，也为轨道式交换转台，外形布局见图20。
工作台面
定位板
微动开关固定座
两侧伸缩护罩固定板
马达
泻油口油镜支架原点调整分度松开锁紧
交换松开锁紧吹气口入油口
图20
转台结构见图21所示。
A-A
D D
液压台面抬起进油口液压台面锁紧进油口
D-D
锥套吹气清洁
分度（端齿盘）松开进油口分度（端齿盘）锁紧进油口
分度松开检测分度锁紧检测
B
B
C C
图21
68
装
备
机
械
该转台特点：
转台承载2 000kg ；台面夹紧压力53 900N ；端齿盘锁紧压力58 800N ；油压35 kg/ cm 2。M M =11 760 Nm；M =31 360 Nm（6个定位锥）。
X =
Z Y 电机IFK6083（额定3 000 r/min，13.3Nm ），总减速比1:360。端齿盘齿数360，定位精度±3″，重复定位精度±1″。
转台消隙方式为齿轮副变中心距消隙，蜗轮副偏心套消隙。经两级减速（齿轮副1:2+蜗轮副1:180）后，最高转速为3000r/min÷360=8.33
Nm r/min。
，转台快速驱动扭矩为13.3Nm ×360=4 786
转台原点调整见图22所示，采用微动开关和
减速撞块，其特点是通过调整减速撞块位置，设定回归机械原点。一般调整试车后，机械原点位置误差在1˚以内，便可锁定减速撞块位置，改由数控系统参数补正。
微动开关固定架顶杆减速撞块回转座
螺钉
底座
图22
台面导向体（即锁紧板），采用中心对称两个油缸来抬起台面，这样对于较大的台面托起以及下降夹紧台面，有个稳定可靠作用；锁紧板夹紧台面后，抗颠覆力矩更大。
转台承载轴承采用滚针保持架组合形式，再与
圆锥滚子轴承配对使用，具有径向、轴向双向受力以及承受颠覆力矩，转台旋转为滚动运动。
转台端齿盘为三齿盘结构形式，与HS6000转台不同的是，该端齿盘的锁紧松开，是由4个油缸协同进行，4个油缸面积之和大于HS6000油缸面积，
因此锁紧力大，可见图23中的 B-B旋转视图。
B-B 旋转
C-C 1.5:1
图23
转台轴承润滑：滚针保持架组合应用注塞泵原理，见图23的C-C 视图，通过端齿盘的往复运动，调蜗轮油浴润滑油进行循环；蜗杆支承轴承与蜗轮箱连通，共浴润滑。
转台台面与回转中间支承体，使用6个锥、套，用于定位和承受轴向和径向负载，见图24。采用多个锥、套定位结构方式，制造上面有难度，需要高精度工作母机。
A
定位柱垫片
定位定位锥座锥套
A
图24
分析锥、套定位结构：定位锥为基准，坐落在回转中间支承体上，并以锥销定位，定位套跟台面装配后，需要正确与定位锥啮合。由图24来看：轴向调整（修磨）垫片，径向通过工夹具和机床加工精度，来保证安装位置精度。
五、数控回转工作台的组成要素
通常对1000mm 规格以下的转台，连续分度转台的结构主要具有：承载轴承、减速蜗轮副、定位锁紧机构；对端齿分度转台，主要构成是三齿盘结构，也包括承载轴承、减速蜗轮副。下面分析比较这些结构要素。
(1) 负载支承轴承
转台作为数控回转轴，其回转台面承载轴承既要承受径向、轴向力以及颠覆力矩，还要具有低游隙和高的运行精度。现在有专业厂商生产这种轴承，可选购标准组合轴承来承载负载，组合轴承的形式见图25。
图25
也可以应用径向和推力滚针轴承的自行设计组合——滚针保持架组合，达到组合轴承作用，如XH765B 、XH766A 型使用转台，这样转台设计可以不受标准组合轴承结构与尺寸等约束。采用该方式用于转台负载支承，要注意轴承的游隙调整，特别是连续分度转台。从两个层面分析：用于轴向推力轴承，由于负重，游隙自然消除；径向轴承，游隙调整可通过修磨滚针内切圆或外切圆的直径（预放加工余量），见图26，来减少游隙，考虑设备因素，一般游隙调整，采用修磨内切圆。游隙大对转台精度不利，太紧会增加运动阻尼，产生噪声和发
热。考虑到设备与工艺能力，滚针保持架组合形式
外切圆
内切圆
滚针保持架组合
图
26
69
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的支承，保持架一般采用整体形式。
对转台规格小于500mm 以下，承载轴承可采用圆锥滚子轴承，由于主轴直径较小，容易配标准规格滚子轴承，见图27。
图
27
(2) 回转运动副消隙
连续分度运动转台的回转运动副必须消隙，主要是减速蜗轮副消隙技术；现在又发展直接驱动技术，应用力矩电机，实现高精度、高加速度的加工。
减速蜗轮副消隙，有三种方式：① 偏心套消隙，见图28。
图
28
② 双蜗杆消隙，见图29
。
图29
70
装
备
机
械
③ 双导程蜗杆消隙，见图30。
螺纹左侧面导程
螺纹右侧面导程
调整
消隙调整方向双导程产生初始位置
基准面
螺纹厚度逐渐增加效果
图30
转台设计应用蜗轮副减速，可以实现低速大扭矩加工，通过消隙技术，实现任意连续分度，减速比越大，机械分辨精度越高（细分度数越小）。偏心套结构是最简单、实用但不理想的消
隙方式，优点是制造工艺难度小；双蜗杆和双导程方式，制造工艺难度逐渐增大，双导程蜗杆消隙是最优形式。
因为双蜗杆是一种分体式布置，把蜗杆加工成两个部分，在蜗轮中心线上分体设计，一个蜗杆可以与轴整合在一起，而另一个蜗杆用键或其他方式与轴连接，并能轴向调整。用这种方式有许多不利因素：首先分体本身需要的间隙可能引起接触线中断，其次还会增加摩擦，并因蜗轮齿两侧的使用压力，而使得效率下降。
双导程蜗杆轴是一个整体件，提供了一个运动修正轮齿，可以按任意转向运行，并按零至最大值之间对这个轮齿任意调整侧隙，因此克服了上述缺点，比分体形式的双蜗杆精度更高。
英国霍尔罗伊德（Holroyd ）公司，对分体形式双蜗杆和双导程蜗杆的传动，有设备实施单侧面试验或传动试验：主动蜗杆按均匀速度旋转时，从动蜗轮相对其理想位置所做的连续测量，见图31，试验同时测量和记录实际齿距、偏心和齿形。
从图31可以看到，双导程蜗杆（蓝色虚线）比分体形式双蜗杆（红色虚线：分体等级1；黄色虚线：分体等级2），传动分度定位精度高。并且随着节圆直径（中心距）的变大，当在圆周上用线性矢量值（μm ）表示精度，误差也逐渐变大（实线表示）；而用角度（弧秒）表示精度，误差是逐
渐变小（虚线表示）。
误差（µm）精密度比较误差（弧秒）
图31
(3) 端齿分度的端齿盘
除了减速蜗轮副需消隙外，端齿盘也要考虑。转台端齿盘有二齿盘、三齿盘结构。二齿盘形式，回转工作台采用较少；现在大多应用三齿盘形式的齿牙分度。而要确保三齿盘各端齿面啮合的可靠紧密，无间隙，因此内外侧端齿盘要一体加工。
① HS6000转台承载轴承三齿盘的端齿面一体加工，见图32。
端齿面加工
端齿盘
带齿轮端齿盘铜垫块
定位ø490(H7/g6)
图32
② 滚针保持架组合承载轴承三齿盘的端齿面一体加工，见图33。
端齿盘
内侧端齿盘
外侧端齿盘
内外齿盘定位后底座制造
回一体加工端齿面
工艺保证等高转
体
端齿面加工
3定位
底座
滚针保持架组合垫块
2定位ø1定位ø
图33
(4) 分度定位加工的制动结构
对于连续分度的转台，除了参与4轴联动加工外，还有进行任意分度定位后加工（任意分度的最小设定，细分后一般为0.001˚，也可以为0.0001˚），此时要求转台具有定位制动装置，以提高定位的刚度与可靠性。方式无非是径向定位
止动和轴向定位止动，在转台设计中，这是个重要的功能要求。
径向定位止动：哈斯EC-630型卧式加工中心第4轴转台的液压制动示意见图34。
图
34
这是专为重切削条件下的转台度身定做，液压在6.9MPa 的压力下，注入圆盘间的密封腔，液压将外层盘体紧紧压在齿轮内表面上，外层盘体在装配时与齿轮壁面只有极小的间隙，因此0.013mm 或还要小的推动距离，可产生的制动扭矩达5 423Nm。
XH716/1型等立式加工中心使用的转台，也采用径向液压制动结构，见图35。
图35
图35所示的油压制动装置特点：制动作用点接近盘面，且制动套环能大面积锁定分度盘主轴的轴径，而锁紧时圆周表面同时抱合，减少了转盘止动的不稳定和台面起伏的可能，具有高刚性与耐重切削的特性。但径向制动装置制造难点是制动套环与转盘的制造装配同心，且要确保全圆周的均匀间隙在0.015mm 或更小，另外制动套环的材料及其锁紧松开弹性的可靠性，以及密封结
构形式和有效性。
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轴向定位制动装置见图17，为XH766A 及XH768B (5) 蜗轮副齿侧间隙的确认与调整
型的转台设计所应用的一种方式。
转台装配后，要做齿侧间隙的测量与调整，方法见图36；对定位锥拉紧台面，托起交换的结构形式转台。
量表
钢板
量表
100
200kg
图36
可以用平面钢板固定台面，以手扳动钢板一端，使转盘产生左右转动，此时量表测针置于台面外周的平面上，测量齿侧间隙；测量时以45˚为一个位置（或更小角度单位），分别测量8个位置（或更多位置），以侧隙最小的位置，作为调整位置，调整量以XH766A 型的转台为例，见表1，由此确保传动不能咬死，采用齿轮传动结构，做的再好，也不会达到零背隙。
需要说明，对齿牙分度转台，侧隙调整前，要先把三齿盘脱开，因为分度定位由两个单独结构要素：蜗轮副和端齿盘，所以蜗轮副保持适当的侧隙，使蜗轮可以微量摆动，恰好能满足三齿盘的端齿面紧密啮合。
表
1
72装
备
机
械
(6) 转台润滑
转台需要润滑的是传动副和轴承。采用脂润滑，还是油润滑，选择的不同，会影响转台结构布局和装配性能。XH764A 及XH766A 等转台的结构布局，通常采用油浴润滑。润滑部位和轨迹见图37。
润滑油渗透挤压油窗
密封
油浴润滑
图
37
蜗轮箱有油窗、入油口和放油口，齿轮箱也是同样，两者经蜗杆支承轴承连通，蜗轮和齿轮都是油浴润滑；支承轴承通过液位高低渗透，以及传动副的较高速（一般2000r/min）旋转，所形成的箱内挤压力润滑。由于高速旋转时间很短，
间隙长，箱内形成压力有限，图37所示头尾的密封，不会造成润滑油泄漏可能性。为了避免高速旋转形成箱内压力破裂噪声，转台可设计排气口，注意转台在加注润滑油后，转台不能倒置（一般情况
也不容许倒置）。
润滑油可选择轴承油或齿轮油，粘度等级为ISO100～150，考虑到蜗轮与轴承共浴润滑，油液清洁很重要，应该每6个月更换全部润滑油。
六、高速、高精度回转元件
零背隙回转运动结构，有两种方式：(1) 滚子蜗轮传动机构
应用在回转轴运动，与传统的蜗杆传动相比，具有较大优势，是个创新设计，见图38。
图38
美国捷力公司RMV250RT 型立式5轴联动加工中心，B/C轴应用了滚子蜗轮传动，见图39。C 轴台面直径ø250mm；B/C轴细分角度最小设定单位0.001˚；B/C轴减速比75/48；B/C轴最高转速50/100r/min
。
图
39
作为非传统蜗杆蜗轮副滚动传动，滚子蜗轮应用在回转轴上，进一步提高定位精度和回转速度，提高使用寿命；蜗轮上每一个滚子经预压后，紧密贴合在蜗杆上做滚动传动，毫无背隙。根据美国捷力公司资料，滚子蜗轮副滚动传动与传统蜗轮副摩擦传动的比较，见表2。
表2
(2) 采用直接驱动技术
力矩电机应用于转台设计，见图40。
图
40
随着高速加工技术的发展，对数控机床回转轴来说，要求能达到高精度、高加速度，而齿轮或蜗杆的传动，是达不到要求的。随着交流伺服技术的发展与进步，力矩电动机的扭矩，可以达到机床加工所需功率的实用程度，故力矩电动机直接驱动作为回转轴，在机床上很快得到了应用。
而转台设计，其构成要求，同前述基本相同，
见图41。由组合轴承+力矩电机+旋转编码器；当然为了进一步确保分度定位的正确不走动，还要有液压止动装置等组成。
图41
采用力矩电机技术，是时代的召唤，其应用趋势在加快，无论5轴或更多轴加工中心，还是车铣复合机床，由于结构紧凑、零背隙、高精度，力矩电机得到广泛使用。
特别在复合机床中，采用机械结构设计回转轴，往往需要两套传动系统，用液压或电磁来切换以实现车削模式和铣削模式，结构复杂，精度低。因此除了大型机床外，现在复合机床大多采用直接驱动技术，前述的图3与图4的转台（C 轴），均为力矩电机驱动。
转台应用力矩电机技术，并谋求技术创新和突破，实现大扭矩、高转速，是个值得考虑选项，在没有其他新技术出现下，应用力矩电机是机床发展的必然结果。
七、结束语
以上对多款数控回转工作台的类型、功能、结构与特点作了介绍，但由于笔者认知、视角有限，故阐述尚不尽完善。
在中国从制造业大国向制造业强国迈进的过程中，装备制造业的产业振兴，虽然任重道远、艺无
至境，但肯定会带来机床发展的大机遇。数控回转工作台作为加工中心、复合机床等装备机械的核心部件之一，随着新技术的不断发展，其开发设计制造，也需要不断创新，达到高精度、高效率、高可靠性、低成本的目的。综观转台的功能类型、设计结构，其自然形成了跨部门协作的产业链，在标配零部件、专业制造加工等方面，需要整体的技术进步，才能实现机床的快速发展。
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No.1 2010No.4 2009