一种将谐波减速机与驱动电机集成后应用于转台旋转轴的设计.doc

一种将谐波减速机与电机集成后 应用于转台旋转轴的设计 王岱 邓宇 （北京精雕科技集团有限公司，北京 102308） 摘要：为了更好地满足小型机床上转台高精度、高刚性、大扭矩的要求，设计了一种转台旋转轴由谐波减速机与驱动电机一体化集成后的结构，对其结构和工作过程进行了介绍，并在实际的应用中也取得了预期效果。 关键词：谐波减速机；一体化集成设计；加工中心；旋转轴；转台 中图分类号：TH132.4 文献标识码：A The design of a rotating axis of the rotary table after the integration of the harmonic drive reducer and the motor Wangdai Dengyu （Beijing JingdiaoCo.,Ltd.，Beijing 102308，CHN） Abstract：In order to meet the requirements of high precision, high rigidity and high torque of the rotary table of the small machining center,design a rotary table rotating shaft by the harmonic drive reducer and the motor integrated structure, on its structure and working process were introduced, and it has achieved expected effect in practical application. Keywords：harmonic drive reducer; integrated design; machining center; rotating axis；rotary table. 随着我国经济发展和产业转型，特别是工业4.0强国计划的实施，对数控加工中心的精度和功能也提出了更高的要求，传统的三轴数控加工中心已很难满足日益旺盛的复杂产品的加工行业。机床厂家都在对自己的数控机床进行改造升级，在三轴机床的基础上增加转台已成为最经济有效的形式，目前转台最常见的旋转轴拖动方案为直驱马达、蜗杆减速机。 直驱马达的优点是：结构简单，传动效率高，精度高，动态响应性好；缺点是：成本较高，刚性较差，不耐瞬间冲击，体积大。 蜗杆减速机的优点是：输出扭矩大，耐冲击，刚性好，可反向自锁；缺点是：体积较大，精度较低，振动较大，不耐磨损。 而谐波减速机的精度高，体积小，承载大，特别适合于应用到小型加工中心的旋转轴上。本文介绍了一种将谐波减速机与驱动电机集成后应用于转台旋转轴的方案。 1、方案介绍 普通三轴加工中心要实现加工具有复杂曲面的零件，或者要实现一次装夹多面加工，有效办法就是安装一个多轴转台。而现有的多轴转台大多精度低、体积大、很难应用于小型的加工中心上。而一体集成化后的谐波减速机与驱动电机，具有高精度，小体积，大扭矩，易安装等优点，非常适合于安转到小型加工中心的转台旋转轴。 首先将谐波减速机与驱动电机进行一体化集成设计，形成一个旋转运动单元，如图1所示： 图1 谐波减速机与驱动电机一体化集成设计 1、谐波减速机；2、电机定子；3、外壳；4、电机转子；5、编码器；6、骨架油封；7、底部防护外壳；8、锁线接头 然后将集成后的单元应用于转台的旋转轴，如图2所示： 图2 双轴转台三维图示 1、倾斜轴 2、旋转轴 此转台具有体积小，输出扭矩大的特点，旋转轴额定输出扭矩达81Nm，最高转速可达45r/min，同时具备IP67的防护能力。 实际应用 目前此种转台的小批量样机已试制完成，利用雷尼绍激光测量仪对其精度进行了测量，测量结果见下表。 表1 旋转轴精度测量结果 同时将其安装到我公司生产的型号为JDLVM400T-A10的机床上（见图3），进行了实际加工测试，测试内容为标准圆柱的加工和标准方体的联动加工（见图4）。加工完成后对加工样件进行测量，通过测量结果来检测该转台旋转轴的加工能力，动态稳定性能，动态响应性能，以及驱动电机与减速机的匹配性。 图3 JDLVM400T-A10加装双轴转台图示 图4 加工测试内容 此种3+2的五轴机床，总体占地面积小、重量轻、结构紧凑、便于车间布置。主要应用于电子类小五金件的产品加工，不但可以实现复杂曲面的加工，也可以用于多夹位的合并，一次装