畢洪穎
（齊齊哈爾二機床（集團）有限責任公司設計院）

　　數控立式曲線磨床作為數控磨床的一種，在市場中有一定的需求量，該類機床主要功能是對盤類零件內外圓曲線輪廓、偏心內孔和外圓等進行磨削加工。機床立式布局，設有三個數控軸，其中兩個為直線進給軸，即水平進給X軸和垂直進給Z軸，兩軸為十字滑架結構，分別帶動磨頭做兩個方向的進給運動，另外一個軸為數控旋轉軸C軸，帶動工作臺做定位轉動。
　　技術背景
　　目前我國生產的很多數控立式曲線磨床普遍存在加工精度低的問題，隨著科技進步和發展，已經不能滿足很多特殊零件的加工需求，不能適應現代工業發展對零部件高精度和加工高效率的要求，我們針對這一問題進行詳細分析后得出結論，找出存在問題的關鍵：首先可以排除直線數控軸的精度原因，因為該類機床采用伺服進給電動機與施加合理預緊力的滾珠絲杠通過聯軸器直接聯接，并通過直線導軌進行傳動，通常情況下，數控進給X軸和Z軸的定位精度能達到0.006mm/1000mm，重復定位精度可達到0.004mm，完全可以滿足機床的精度要求。在這種情況下，導致該類磨床精度不高的原因主要是傳統的C軸傳動機構本身存在缺陷，使工作臺旋轉定位精度低，從而導致整個機床加工精度不高。
　　傳統的C軸傳動機構主要有兩種，一種是蝸輪蝸桿副傳動，一種是齒輪副傳動。這兩種結構存在共同缺陷：①傳動鏈長，通常由伺服電動機經過聯軸器、蝸輪蝸桿副（齒輪副）、主軸到工作臺，會導致傳動剛性下降。②蝸輪蝸桿副（齒輪副）存在側隙，即便使用雙導程蝸桿，使用一段時間后由于磨損的原因也會產生側隙。
　　在這種情況下，我們設計了一種新型數控立式曲線磨床的C軸結構，代替傳統的C軸結構，提高了機床的工作臺旋轉定位精度，使得機床的整體精度有了根本性的提高。
　　結構及工作原理
　　（1）C軸結構如附圖所示，在工作臺的下面固定連接轉軸，為了更好地定位轉軸，在工作臺的軸心位置設有定位軸，并在定位軸上端設有密封蓋，力矩電動機轉子與轉軸通過轉子定位盤進行連接，在轉軸上端設有轉臺軸承，在轉軸下端固定連接定心軸，在定心軸下端通過鎖緊螺母固定旋轉編碼器（圓光柵）的動柵，旋轉編碼器（圓光柵）的定柵與定子轉盤相連，力矩電動機的定子通過定子轉盤與軸座固定連接，軸座通過螺釘和銷釘與工作臺底座牢固聯接。

　　（2）C軸工作原理。在該C軸結構中，力矩電動機輸出轉矩直接驅動C軸轉動，它是一種內裝式、小慣量和高轉矩輸出電動機，該設計中采用脈沖數為36000/r、精確度為±2″高精度的旋轉編碼器，作為C軸旋轉定位精度的反饋裝置，C軸結構形成全閉環，C軸的精度從執行到輸出都得到了有效保證。
　　該C軸結構將傳統C軸結構過分依賴于機械傳動結構保證精度，變化為由電信號和數控系統去控制精度。傳統結構工作臺的定位精度和重復定位精度都超過15″，并且使用一段時間后，由于傳動機械的磨損，精度還會明顯下降。采用該C軸結構后，工作臺的定位精度達到8.5″，重復定位精度達到了5.2″，且工作臺的旋轉定位精度保持性大大優于傳統的C軸結構。
　　結語
　　該種C軸結構與傳統C軸結構相比具有如下優點：①由于取消機械傳動副，大大縮短了傳動鏈，由力矩電動機直接驅動主軸來帶動工作臺旋轉，使結構簡單化、集成化，提高了傳動系統綜合剛度。②由于不需要那些復雜的機械傳動副，故不用去考慮其加工制造問題，更不存在磨損和側隙問題，消除了反轉時的反向間隙，同時也就避免了由于傳動件加工精度的問題而影響轉臺精度，所以提高了C軸旋轉定位精度，且具有長久的精度保持性。③制造和裝配工藝簡單，使用性能長期穩定，維護簡單方便。
　　該種C軸結構在數控立式曲線磨床上的應用，不僅提高了機床整體精度，同時也使數控立式曲線磨床加工工件的范圍得到了很大的擴展，使得數控立式曲線磨床得到更廣泛的應用。

來源：《金屬加工(冷加工)》2018年08期