加工中心数控转台.docx
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加工中心数控转台
1目录···············································第1页
2摘要···············································第2页
3引言···············································第3页
4背景介绍···········································第4页
5数控转台的分类·····································第4页
6数控转台的工作原理及动作流程·······················第4页
7数控转台蜗轮蜗杆副的间隙调整方法···················第6页
8数控转台的故障诊断及排除····························第7页
9举例················································第8页
10思考题·············································第10页
摘要
本文简要介绍了数控机床转台的机械结构及在数控机床中的命名和精度选择的方法。
通过数控转台的动作流程，回转工作台零点调整，圆光栅或编码器参数设置，来满足数控回转工作台准确的定位、任意角度的回转和分度、连续回转进给运动，以实现切削加工的需要。
以此技术文案，简单介绍数控机床转台工作原理，并利用FANUC操作系统为基础举例阐述数控转台的间隙调整方法、参数设置及常见的案例分析与故障排除。
使初次维修调整者为之借鉴，快速熟悉转台原理之用。
摘要：
关键词：
加工中心回转轴鼠齿分度CNC
引言
目前加工车间所拥有的数控转台共计11台套，使用的结构形式有4种，型号为APR-400GS、CNC-401T、HTI-801GS、HR800，由台湾亘阳国际精机股份有限公司和台湾潭兴数控有限公司制造，具有操作简单，精度高与数控系统连接可自动分度、分割、跟随联动等特点，在其上安装夹具、光栅尺等连接模块可实现更高的配置，满足更多需求。
同时对维修保养调整方面也就提出了更高要求，而车间的数控转台在湿式的环境中使用8年以上，大大缩短转台的寿命，也达到了数控机床的使用年限，硬件磨损加剧、间隙逐渐变大、精度丧失等现象频发。
由于人员流动变更比较快，对数控转台结构及调整维修方法了解的人员就更加少了，维修调整只局限于部分人员，这样对刚从事维修的人员快速掌握转台原理、调整方法就迫切需要了，所以本人根据车间现状，依据使用说明书整理出一份文案，并立举维修案例供大家学习，参考。
一、背景介绍：
目前，车间数控转台在湿式的环境中使用8年以上，大大缩短转台的寿命，也达到了数控机床的使用年限，硬件磨损加剧、间隙逐渐变大、精度丧失等现象频发，现在车间经常出现的故障立举如下：
1）分度盘不转动；
2）精度不良；
3）切削时会抖动；
4）刹车松开锁紧异常。
依以上故障原因，特从数控转台的动作原理，案例分析等方面着手介绍。
二、数控转台的分类:
数控加工中心的圆周进给及分度是由回转工作台实施完成，称为数控机床的第四轴：
数控转台可以实现定位面以外的平面内的切削加工，或者与X、Y、Z三个坐标轴联动，从而加工出各种球、圆弧曲线等。
数控转台可以实现精确的自动分度，扩大了数控机床加工范围。
1）依回转轴的轴名分：
数控转台回转轴依据机床的空间轴命名为A、B、C轴，平行于X轴的称为A轴，平行于Y轴的称为B轴，以此类推，来命名回转轴，也是为了编程时明确定义回转轴，在参数1020中设置。
2）依分度精度分：
5度；3度；1度；1/1000度之分，后面作具体介绍。
三、数控转台的工作原理及动作过程：
数控镗床的回转工作台，它的进给、分度转位和定位锁紧都是由给定的指令进行控制的。
工作台的运动是由伺服电动机，经齿轮减速后带动涡轮蜗杆副使转台转动。
为了消除蜗杆副的传动间隙，常采用
（1）双螺距渐厚蜗杆，通过移动蜗杆的轴向位置调整间隙。
这种蜗杆的左右两侧面具有不同的螺距，因此蜗杆齿厚从头到尾逐渐增厚。
但由于同一侧的螺距是相同的，所以仍然可以保持症常的啮合；
（2）蜗杆偏心轴套调整中心矩来达到消除蜗杆副间隙的目的。
当工作台静止时，必须处于锁紧状态。
为此，转台锁紧结构有两种形式：
一是鼠齿盘式分度工作台，在鼠齿盘下方连接四只液压缸，液压缸带动上下齿轮面啮合达到定位夹紧的目的。
鼠齿式夹紧有5度、3度、1度多种形式，此种结构蜗轮蜗杆副间隙调整不要太小，在相应形式的度数范围内就可以了。
回转工作台的导轨面由大型滚动轴承支承，并由圆锥滚柱轴承12及双列向心圆柱滚子轴承11保持准确的回转中心，蜗轮安装在回转轴上，实现回转分度，分度工作台只能完成分度运动，不能实现圆周进给。
分度工作台的分度只限于某些规定的角度。
鼠齿盘式分度工作台是一种应用很广的分度装置。
鼠齿盘分度机构的向心多齿啮合应用了误差平均原理，因此能获得较高的分度精度和定心精度，其分度精度可以达1"～3"。
鼠齿盘式分度工作台作分度运动时，其工作过程分为三个步骤（如图）：
（1）分度工作台鼠齿抬起 数控装置发出分度指令，工作台中央的压紧液压缸下腔通过油孔进压力油，活塞向上移动，通过钢球将分度工作台抬起，两齿盘脱开。
抬起开关发出抬起完成信号。
（2）工作台回转分度 当数控装置接收到工作台抬起完成信号后，立即发出指令让伺服电动机旋转，通过齿轮传动带动蜗轮蜗杆副使工作台旋转分度，直到工作台完成指令规定的旋转角度后，电动机停止旋转。
（3）鼠齿盘下降，并定位夹紧 当工作台旋转到位后，由指令控制液压电磁阀换向使压紧液压缸上腔通过油孔进入压力油。
活塞带动工作台下降，鼠齿盘在新的位置重新啮合，并定位夹紧。
夹紧开关发出夹紧完成信号。
液压缸下腔的回油经过节流阀，以限制工作台下降的速度，保护齿面不受冲击。
鼠齿盘式分度工作台作回零运动时，其工作过程基本与上相同。
只是工作台回转挡铁压下工作台零位开关时，伺服电动机减速并停止。
鼠齿盘式分度工作台与其他分度工作台相比，具有重复定位精度高、定位刚度好和结构简单等优点。
鼠齿盘的磨损小，而且随着使用时间的延长，定位精度还会有进一步提高的趋势，因此在数控机床上得到了广泛应用。
鼠齿式回转工作台有台面抬起啮合与台面不动鼠齿啮合两种。
第二种是1/1000度的，由一只环形液压缸压紧离合片夹紧。
回转工作台的导轨面由大型滚动轴承支承，并由圆锥滚柱轴承12及双列向心圆柱滚子轴承11保持准确的回转中心。
数控回转工作台的定位精度主要取决于蜗杆副的传动精度，因而必须采用高精度蜗杆副。
在半闭环控制系统中，可以在实际测量工作台静态定位误差之后，确定需要补偿角度的位置和补偿的值，记忆在数控系统的存储器中，由数控装置进行误差补偿。
在全闭环控制系统中，由高精度的圆光栅10发出工作台精确到位信号，反馈给数控装置进行控制。
回转工作台设有零点，当它作回零运动时，先用挡铁压下限位开关，使工作台降速，然后由圆光栅或编码器发出零位信号，使工作台准确地停在零位。
数控回转工作台可以作任意角度的回转和分度，也可以作连续回转进给运动。
四、数控转台的蜗轮蜗杆的齿隙调整方法：
蜗轮与蜗杆间隙调整方法：
1.让转台松开，关掉电源及压缩空气；
2.如图，用手转动工作台面，此时看百分表的转动情况测量蜗轮蜗杆副的间隙；
3.看转台具体的结构算出间隙的大小；
4.以45°为单位，分别测量8个位置，以间隙最小的地方作为调整位置；
5.将分度盘上的蜗杆盖打开，放松偏心管上的四只紧固螺丝；
6.将体上的顶紧螺钉正转或反转调整，再紧固螺钉依2的方法重复几次，达到要调整的精度，再将顶紧顶住偏心管固定即可。
7.将检测的数据存于NC参数中，具体参数如下：
1）1420伺服电机快速移动速度；
2）1428返回参考点的速度；
3）1620加减速时间常数；
4）1826到位宽度；
5）1828移动中允许的位置误差；
6）1829停止时允许的位置误差；
7）1851反向间隙补偿量。
原点的调整方法：
1.通过数控机床的手轮方式或JOG方式依右图的方法走动X、Y、Z轴，测量基准面或定位销；
2.将基准面或定位销调平，修该NC参数1815，或补偿参数调整；
3.编辑机床程序试运转。
五、数控转台的故障诊断及排除：
当转台运作中途突然停机而无法运转时，请依下列方式解决。
故障状态
可能原因
检查项目
排除方法
参考资料
分度盘不转动
1
★马达不转动
★马达转动
★马达烧坏，线路短路或进水
★齿轮松脱
★检查电缆接线
★检查齿轮箱
★重新安装
★接线图
★原理图
2
★分度盘转动不顺或转动时有异响
★负载超重
★模具校正不良
★齿轮箱内齿轮
★马达参数设定
★润滑油
★蜗杆或齿轮箱内齿轮
★刹车未完全松开
★检查工件重量与惯量
★检查马达负载电流
★检查低速运转情况
★检查齿轮箱组装情况
★检查背隙
★马达本身旋转状况
★润滑油的情况
★检查油压系统及管路
★降低负载
★拆下模具测试
★重新装配调整
★更换润滑油
★更换齿轮及蜗杆副
3
★电流数值增大
★刹车未松开
负载超重
★参数设定错误
★润滑油失效
★检查油压管路
★检查电器信号
★检查油压阀动作
★检查工件重量与惯量
★检查程式与参数
★降低负载
★修正程式与参数
★更换新的润滑油
精度不良
4
★定位精度不良
★本体尺寸精度不良
★蜗轮啮合面不良
★表面变形
★测量蜗轮蜗杆背隙
★调整背隙
★更换涡轮蜗杆
切削时会抖动
5
★刹车固定，加工时抖动
★连续切削时会抖动
★外部力量引起
★刹车功能不良
★刹车压力不足
★蜗轮蜗杆背隙过大
★驱动齿轮间隙过大
★蜗杆锁紧螺母松动
★检查切削状况
★检查刹车装置，刹车感应装置
★测量蜗杆背隙
★检查齿轮间隙
★检查蜗杆锁紧螺母及轴承
★改正切削条件
★降低切削力
★调整锁紧压力
★调整蜗杆蜗轮背隙
★调整齿轮间隙
★更换轴承及锁紧螺母锁紧
刹车松开锁紧异常
6
★刹车无法锁紧
★无刹车信号
★刹车信号延迟
★无油压
★O型圈漏油
★压力继电器
★信号线断
★延迟时间过长
★管路堵塞
★漏油
★检查液压系统
★检查油泄漏情况
★检查压力继电器
★检查液压系统夹紧压力是否到达3MPa
★检查刹车信号线
★检查延迟参数
★检查O型环
★更换O型环
★更换压力开关
★调整液压系统压力至3MPa
★更换信号线路
调整参数
★修理漏油点
六、举例：
1.故障现象：
某加工中心运行时，工作台分度盘回落后，不夹紧，发出1036#报警。
分析及处理过程：
工作台分度盘不夹紧与工作台下面的SQ25传感器有关。
由PLC输入状态信息知：
传感器工作状态SQ25即E10.0为“0”，表明工作台分度盘落下到位信号未发出，故输出A4.6始终为“0”，造成YS05电磁阀不吸合，而发出1036#报警。
检查工作台分度盘落下传感器SQ25和挡铁，发现挡铁松动，传感器与挡铁间隙太大，因此传感器SQ2未发出工作台分度盘落下到位信号。
重新紧固挡铁，调整挡铁与传感器之间间隙为0.15~0.2mm后，故障排除。
2.故障现象：
某加工中心，开机后工作台回零不旋转且出现05号、07号报警。
分析及处理过程：
利用梯形图和状态信息首先对工作台夹紧开关8Q6的状态进行检查。
138.0为“1”正常。
手动松开工作台时，138.0由“1”变为“0”，表明工作台能松开。
回零时，工作台松开了，地址211.1TABSC由“0”变为“1”，211.2TABSCl也由“0”变为“1”，二者均由“0”变为“1”。
211.3TABSC2也由“0”变为“1”，然而经2000ms延时后，由“1”变成了“0”，致使工作台旋转信号无。
是电动机过载，还是工作台液压有问题?
经过反复几次试验，发现工作台液压存在问题。
其正常工作压力为4.0～4.5MPa，在工作台松开抬起时，液压由4.0MPa下降到2.5MPa左右，泄压严重，致使工作台未完全抬起，松开延时后，无法旋转，产生过载。
拆开工作台，解体检查，发现活塞支承环O形圈均有直线性磨损，其状态能通压力油液。
液压缸内壁粗糙，环状刀纹明显，精度太差。
更换液压缸套和密封圈，重装调整试车后，运行正常，故障消除。
2.故障现象：
卧式加工中心数控回转工作台，在返回参考点（正向）时，经常出现抖动现象。
有时抖动大，有时抖动小，有时不抖动；如果按正向继续做若干次不等值回转，则抖动很少出现。
当做负向回转时，第一次肯定要抖动，而且十分明显，随之会明显减少，直至消失。
分析及处理过程：
卧式加工中心，在机床调试时就出现过数控回转工作台抖动现象，并一直从电气角度来分析和处理，但始终没有得到满意的结果。
有可能是机械因素造成的?
转台的驱动系统出了检查。
终于发现固定蜗杆轴向的轴承右边的锁紧螺母左端没有紧靠其垫圈，有3mm的问题?
顺着这个思路，从传动机构方面找原因，对驱动系统的每个相关件逐个进行仔细的空隙，用手可以往紧的方向转两圈；这个螺母根本就没起锁紧作用，致使蜗杆产生窜动。
通过上述检查分析，转台抖动的原因是锁紧螺母松动造成的。
锁紧螺母所以没有起作用，这是因为其直径方向开槽深度及所留变形量不够合理所致，使4个M4×6紧定螺钉拧紧后，不能使螺母产生明显变形，起到防松作用。
在转台经过若干次正、负方向回转后，不能保持其初始状态，逐渐松动，而且越松越多，导致轴承内环与蜗杆出现3mm轴向窜动。
这样回转工作台就不能与电动机同步动作。
这不仅造成工作台的抖动，而且随着反向间隙增大，蜗轮与蜗杆相互碰撞，使蜗杆副的接触表面出现伤痕，影响了机床的精度和使用寿命。
为此，我们将原锁紧螺母所开的宽2.5mm、深10mm的槽开通，与螺纹相切，并超过半径，调整好安装位置后，用2个紧定螺钉紧固，即可起到防松作用。
经以上修改后，该机床投入生产使用至今，数控回转工作台再没有出现抖动现象。
七、思考题：
1）数控转台蜗轮蜗杆的间隙如何调整，如何补偿？
2）鼠齿式夹紧结构的动作原理如何？
3）鼠齿式的结构的蜗轮蜗杆调整的注意事项？
参考文献：
（1）CNC401T电脑分度盘使用说明书台湾亘阳2002
（2）FANUC功能接口说明书北京FANUC
（3）FANUC参数说明书北京FANUC
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