摘　要：对德国SCHIESS公司Φ5000mm精密转台进行改造设计，包括齿轮传动消隙、定心轴承与编码器的连接。
　　关键词：数控转台；结构；改造
　　鞍钢重型机械有限责任公司承揽水电设备外配水环制造，该零件Z大外圆直径Φ9070mm，在Φ7836.66mm直径位置有16个均匀分布的Φ390H7孔，分度精度要求为9.1″，加工该类零件使用大型立车。由于该件直径较大，立车工作台C轴分度精度很难达到工件精度要求，为此，决定用一台精密转台和落地镗床与其配套使用。为了节约资金，购买一套德国席士（SCHIESS）产重型精密转台的主要部件——底座转台、主轴，对其进行完善改造，达到定位精度8″、Z高转速300°/min、承载能力800kN的要求，以满足生产的需要。购入的转台传动系统、主轴支承零件不全，因此，需要在现有转台结构和尺寸的基础上进行改造设计。
　　1　传动系统设计
　　原转台结构采用双齿轮消隙的传动方式。根据测绘结果，设计的传动系统结构如图1所示。伺服电机经电机输出齿轮、传动齿轮驱动斜齿轮轴，斜齿轮轴上有两段螺旋角相等、旋向相反的斜齿轮，分别驱动齿轮2和齿轮3，再经齿轮轴1、2和传动齿轮1、4驱动输出齿轮1、2。输出齿轮1、2同时与固定在工作台上的齿圈相啮合，通过调整它们的角向位置即可实现消除传动间隙并且施加预加负荷。调整的方法是：将小模数齿轮从齿轮3中的内齿轮中脱开，转动输出齿轮2或1，使两输出齿轮可以和齿圈正确啮合，然后将小模数齿轮装入齿轮3的内齿轮中。转动调整螺母，使斜齿轮轴上移或下移。由于斜齿轮轴上的两段齿轮的旋向相反，因此轴向移动将使输出齿轮产生相反的转角，得到合适 的预紧力。上移或下移决定两输出齿轮与齿圈啮合的齿面。

图1 精密转台双齿轮传动机构

　　双齿轮消隙机构齿轮的预加负荷在一些文献上有推荐值，在改造实践中，可根据转台的定位精度、电机负载情况作调整。
　　调试结果表明，使用上述机构并施加适当的预加负荷，有效地消除了返向死区，定位精度误差为3.6″。
　　2　轴承结构和角度编码器的连接方式
　　转台上分布3条静压导轨，其中Z内圈的静压油垫位于Z靠近工作台的中心，中心直径约600mm，因此轴承的结构设计不考虑轴向卸荷，仅使用一只UP级NN4948K双列圆柱滚子轴承，以获得较高的回转精度。轴承内圈装在定位轴上，固定不动，外圈通过锥套安装在工作台上，和回转台一起转动（参见图2）。位置反馈元件安装在传动系统的Z末端可以得到理想的控制精度。转台角度编码器和转台直连，避免了传动链中开环部分的死区误差。进行编码器检修时，拆除涨套、销、螺钉后取下连接盘，编码器基座的固定螺钉露出，可方便地将编码器基座连同编码器一起拆出（编码器信号线长度需有不少于1m的裕量）。

图2 定心轴承结构和编码器连接示意图

　　转台的承载能力主要取决于静压导轨的承载能力和伺服电机的转矩。静压导轨的供油方式采用多头泵定量供油方式，其承载能力取决于供油压力，该转台设计的Z大承载能力为800000kN。因为本例转台只作分度工作，不承受切削力，计算进给伺服电机转矩M时无需考虑切削力矩Mt，附加摩擦力矩Mo是双齿轮消隙的预加负荷引起的转矩，因齿轮传动的效率很高，也可忽略不计，只需计算加速力矩Ma和摩擦力矩Mf，即M=Ma+Mf。
　　转台改造后验收时定位误差为3.6″，使用一年后复检，定位误差为2.8″，满足加工工艺要求，并有很好的精度保持性。