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諧波減速機應用于轉臺旋轉軸的設計

[ 發布日期:2016-05-30 點擊:5519 來源:洛陽普瑞森軸承,交叉滾子軸承,機器人軸承,工業機器人軸承生產廠家 【打印此文】 【關閉窗口】]


    隨著我經濟發展和產業轉型,別是工業4.0強計劃的實施,對數控加工中心的精度和功能也提出了更高的要求,傳統的三軸數控加工中心已很難滿足日益旺盛的復雜產品的加工行業。機床廠家都在對自己的數控機床進行改造升,在三軸機床的基礎上增加轉臺已成為經濟有的形式,目前轉臺常見的旋轉軸拖動方案為直驅電動機、蝸桿減速機。
    直驅電動機的優點是:結構簡單,傳動率高,精度高,動態響應性好;缺點是:成本較高,剛性較差,不耐瞬間沖擊,體積大。
    蝸桿減速機的優點是:輸出扭矩大,耐沖擊,剛性好,可反向自鎖;缺點是:體積較大,精度較低,振動較大,不耐磨損。
    而諧波減速機的精度高、體積小、承載大,別適合于應用到小型加工中心的旋轉軸上。本文介紹了種將諧波減速機與驅動電動機集成后應用于轉臺旋轉軸的方案。
    1、方案介紹
    普通三軸加工中心要實現加工具有復雜曲面的零件,或者要實現次裝夾多面加工,有辦法就是安裝個多軸轉臺。而現有的多軸轉臺大多精度低、體積大、很難應用于小型的加工中心上。而體集成化后的諧波減速機與驅動電動機,具有高精度、小體積、大扭矩、易安裝等優點,非常適合于安裝到小型加工中心的轉臺旋轉軸上。
    先將諧波減速機與驅動電動機進行體化集成設計,形成1個旋轉運動單元,如圖1所示。

諧波減速機與驅動電動機體化集成設計
圖1 諧波減速機與驅動電動機體化集成設計

    然后將集成后的單元應用于轉臺的旋轉軸,如圖2所示。

雙軸數控轉臺結構示意圖
圖2 雙軸轉臺三結構示意圖

    此轉臺具有體積小、輸出扭矩大的點,旋轉軸額定輸出扭矩達81N·m,高轉速可達45r/min,同時具備IP67的防護能力。
    2、實際應用
    目前此種轉臺的小批量樣機已試制完成,利用雷尼紹激光測量儀對其精度進行了測量,測量結果見表1。

表 1 旋轉軸精度測量結果

1 旋轉軸精度測量結果



    同時將其安裝到筆者公司生產的型號為JDLVM400T-A10的機床上(見圖3),進行了實際加工測試,測試內容為標準圓柱的加工和標準方體的聯動加工(見圖4)。加工完成后對加工樣件進行測量,通過測量結果來檢測該轉臺旋轉軸的加工能力、動態穩定性能、動態響應性能以及驅動電動機與減速機的匹配性。


圖3 JDLVM400T-A10加裝雙軸轉臺

    此種3+2的五軸機床,總體占地面積小、重量輕、結構緊湊、便于車間布置。主要應用于電子類小五金件的產品加工,不但可以實現復雜曲面的加工,也可以用于多夾位的合并,次裝夾,多面加工,減少中間轉運環節,提高生產率,提升產品良率。



圖4 加工測試內容
    3、結語
    通過測試發現除了由于諧波減速機在運行時會存在固有的機械振動,使得其在高表面質量要求的聯動加工方面存在定不足以外,其他各方面都有較優異的表現,相信在不斷優化和改進后,此種結構的轉臺必將有廣闊的應用市場。

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