烟台中环机电技术开发有限公司是由我国机床附件行业从事技术开发几十年的，享受国务院特殊津贴的专家和工程师们于1999年共同创建的。秉承知识与经验源自社会回报社会的理念，依托原企业雄厚的加工技术能力，专业致力于激光加工与机器人自动化辅助装置、测量仪器及各种专用设备的研发、生产、销售和服务。下面由中环的小编来为大家分析一下全球分度转台的技术现状分析与亟待解决的技术难题：

分度转台、数控分度回转台、转矩电机、气动、气浮转台、液压转台作为机床的重要核心部件，是确保机床加工各种精密零件的核心装备之一，广泛应用于各种机械零件的加工，随着社会的进步，技术的发展，装备的需求，对机械零件的加工精度要求越来越高，现在转台技术领域主要的困惑就是转台的分度精度、同心度、平面度的各项精度怎样满足高精度机械零件的加工要求。成为当前转台领域的技术难题。各国该领域的无数专家，想出了很多解决方案，但都不尽人意，怎样解决转台的超精度分度和定位准确，同时又能满足精密机械零件在加工过程中确保转台不会产生角度位移和平面度、同心度误差，成为目前转台领域的世界性技术难题，怎样解决这些技术难题，解决方案肯定有，只有想不到没有做不到。为此作者首先对目前全球各种转台的优缺点进行如下分析，仅供参考。

首先从常规应用广泛的蜗轮蜗杆传动转台进行分析：

一、目前常用的转台其内部传动方式为蜗轮蜗杆传动，由于蜗轮和蜗杆的传动接触面为滑动摩擦，因此摩擦阻力大，传动效率低，蜗轮与蜗杆两个零件接触部的表面硬度：蜗轮材质较软而蜗杆材质硬度大，所以易导致蜗轮磨损，从而导致分度误差越来越大，再加上蜗轮齿的等分度误差，也就是公法线误差，导致分度误差大，所以该型结构传动的转台分度精度不高。另外，由于蜗轮和蜗杆只能啮合2.5-3齿，且不能使蜗杆螺旋面的两面与蜗轮齿的两面同时紧密啮合，所以输出转矩不大，和反向间隙过大，而无法解决，所以导致该型转台在加工零件时产生较大的角度偏摆。为了有效控制加工零件时的角度偏摆，人们想到了用气动和油压刹车锁紧输出端的工作台，来克服加工零件时的刀具切削力，使之不产生角度偏摆，但在刹车锁紧时，由于转台本身的反向间隙大和输出转矩小，所以刹车锁紧固然能增大停止转矩抗衡加工零件时的切削阻力，但在刹车锁紧时，会产生较大的角度位移，从而使加工零件在未加工时就已经产生了较大误差，所以该型转台不能满足高精度零件的加工需求，但其优点是制造成本低、外型尺寸小。不管现在通过蜗杆螺旋逐渐增厚，也就是变位蜗杆，还是蜗杆径向偏心可调来克服蜗轮磨损后的精度丢失，但始终无法解决超高精密分度的问题，还有就是由于蜗轮和蜗杆材料的不同，其热胀系数的差异，导致长期使用使温度升高，从而使其分度精度大大降低。

二、为了解决以上蜗轮蜗杆传动转台的先天技术不足问题，人们想到了通过鼠牙齿啮合的技术方案，其原理是通过将鼠牙齿圈固定在转台工作台底面，另一齿圈固定在转台箱体上通过蜗轮蜗杆带动抬起的工作台旋转分度，然后落下与固定在箱体上的齿圈进行上下齿圈啮合，此种方式的转台，其分度精度和重复精度都很高，也有足够的静止转矩抗衡加工刀具的切削阻力，但其小分度只能是整数，且在工作台通过液压顶升，再旋转分度再落下的过程中，会产生工作台平面和中心轴，轴心误差的技术问题，从而使装夹在工作台上的零件的基准面和轴心不能达到其精度要求，特别是多面箱体要求面与面上的，孔的同心度要求高时该型转台不能满足其要求。再者该型转台在工作台顶升抬起，再旋转分度再落下啮合上下齿圈时，由于工作台再旋转分度时所产生的分度误差，会导致在与下齿圈啮合时两齿圈的对齿偏离，此时工作台和上齿圈一起落下时，上齿圈和下齿圈会产生强行啮合，使两齿圈的齿面，强行摩擦，而使齿面磨损导致其分度精度和重复精度降低。

该型工作台的优点是分度精度高，且有足够的静止转矩克服加工时刀具的切削阻力，缺点是不能满足任意分度的要求，在分度过程中不能有效保证工作台基准面和主轴同心度。

三、对于以上两种形式的转台分析发现其对高精度零件的加工要求上的先天不足，光学专家和数控专家想到了利用光栅闭环和计算机数字化处理来满足转台任意分度精度的技术问题。其实施方式无外两种。一种是在常规蜗轮蜗杆传动机构的转台输出主轴上加装圆形光删通过系统计算机来实施高精度分度。另一种是通过力矩电机主轴上安装圆形光栅，通过闭环反馈位置信号给计算机系统，达到精准分度和定位，虽然这两种形式的解决方案都可达到分度和定位精度的超精准，但这两种形式的解决方案仍然存在分度和重复定位精准后怎样克服刹车锁紧时，其精度不发生改变的技术问题。

在章节中阐述了通过蜗轮蜗杆传动形式的机械缺陷，虽然在输出轴加装了圆形光栅闭环数控系统，可满足分度精度和重复定位的高要求，但由于其输出转矩小，为了满足加工时的刀具切削和振动阻力就必须通过分度和定位后气压或液压刹车来锁紧工作台或主轴，但在锁紧时就会产生角度偏摆，从而使原本通过光栅闭环系统得来的精度发生变化，所以实际上还是降低了其精度。再者光栅的安装和使用对转台本身的装配精度和使用环境要求非常高。例如转台在工作过程中自身会产生温升，停机时温度会下降，在温度下降的过程中空气中的水份就会带着灰尘逐渐冷凝在圆形光栅上，从而使圆形光栅闭环的反馈信息产生较大的不确定性，给系统分度和重复定位带来更大的误差，更重要的是其精度丢失不可预见。那么有圆形光栅闭环系统的转矩电机呢？虽然转矩电机没有机械传动部分，但其输出的转矩更小，更要通过刹车锁紧来满足加工零件所需力矩要求，同样会产生锁紧后角度偏差和光栅受冷凝水雾的影响，使其各项精度降低的问题，那么用以上两种方案同样不能满足精密零件的加工要求，关键是光栅受到污染后，其反馈的位置信息的错误信号不可预见，这就会使加工零件的报废率高。从以上情况分析，虽然光栅闭环能满足分度精度和重复定位精度超高，但在实际应用中的问题是摆在各位机械专家面前的难题。

解决目前转台领域以上所述的技术难题，从而满足高精密零件加工要求，首先从机械传动上着手，并结合数控伺服系统才能解决当前的困扰。一，解决机械传动部分的磨损问题。二，机械传动部分满足强大的输出转矩，使其足以抗衡其加工零部件时的刀具切削和振动，而使工作台不产生角度和平面及同心度的变动。三，机械传动部分的反向间隙尽可能小，尽量是零反向间隙。四，传动机构的啮合精度误差达0.003㎜-0.005㎜内。通过大量长期的实践证明，转台只有有效解决这种机械的技术难题，才能配合伺服数控系统，既实现转台分度精度和重复定位精度超精密的情况下，又能满足高精密零件的加工需求，使通过转台加工的零件达到图纸要求。不然转台精度再高也只能用于检测，而不能应用在实际的高精密加工中。

下面简要介绍作者所在公司，是如何解决转台领域的相关难题：一种空间共轨传动技术及其机构创新的发明传动装置。

Wg系列回转台原理简介

Wg系列回转台采用两级传动，总传动比为1:180，其传动机构为有别于传统蜗轮蜗杆的新型蜗轮蜗杆传动件（如图2所示）。新型蜗轮蜗杆传动机构运用轨道共轭原理，蜗杆轨道与蜗轮上传动销运动轨迹共轭，实现蜗杆轨道槽面与蜗轮传动销线-线接触，两传动部件之间作用为滚动摩擦。

除了采用全新传动机构外，Wg系列回转台运用了自主设计的预紧处理，以消除传动过程中存在的小间隙。如图3所示，对两根一级（以传动等级命名）新型蜗杆分别施加不同方向的旋转力矩，通过一级新型蜗轮的传递，使得作为一级新型蜗轮主轴的螺旋轨道呈轴对称的两根二级新型蜗杆旋转，旋转方向相反。在两根二级新型蜗杆同时不同向旋转时，蜗杆轨道槽面会与二级新型凸轮传动销紧密接触，实现无间隙线-线接触滚动摩擦传动。预紧处理之后，传动部件之间已无间隙，锁紧刚性联轴器，回转台即可使用。

二、Wg系列回转台优势技术论证

由于Wg系列回转台采用独特的传动机构、创新式的结构设计和预紧处理，其相较于传统蜗轮蜗杆回转台，具有以下几大优势：

1、Wg系列回转台采用线-线接触的新型蜗轮蜗杆传动机构，通过二级传动，实现足够大的转矩平稳输出和静止转矩，使其足以克服零件加工时的切削力和振动力对工作台的角度和平面偏摆位移的产生，从而保证零件的加工位置准确。由于新型蜗轮蜗杆传动机构为滚动摩擦，相较于传统传动机构的滑动摩擦，摩擦力可以小到忽略不计，因此其能耗低，箱内油温升幅小，噪音小，转台效率高。

2、Wg系列回转台不仅采用全新蜗轮蜗杆传动机构，摩擦为滚动摩擦，而且各配合传动部件采用相同材料，经过表面渗氮处理，受力处硬度一致，这样很大程度减少了摩擦带来的损耗，大幅提高回转台使用寿命的同时，还保证回转台两年精度质量。

3、Wg系列回转台采用独特的传动机构，创新式的结构设计，并通过自主设计的预紧方式处理之后，其主要性能优势为其高精度。回转台采用了两级精确传动，预紧处理消除了传动过程中接触处存在的间隙，其重复定位精度小于等于2″，回程误差达到2″，一级产品分度误差2″。本公司三级精度产品已通过湖北省计量测试技术研究院精度质量认证。

4、Wg系列回转台运用217编码器伺服电机作为动力输入。由于其传动比高，摩擦损失小，蜗杆槽壁厚度大且同时与多个传动销深度啮合，因而Wg系列回转台相较于同类型产品，其输出转矩大，在零件精加工时完全不用刹车锁紧，承载力达到8吨(已通过试验证实)。

以上技术解决方案所产生的Wg系列转台，不仅有效解决了转台领域的各项技术难题，且通过三年的长期使用验证，其各项精度保持基本不变，且满足了大工件精密加工的需求，但不足是，结构复杂、生产工艺难度大、成本高，制造小型号的转台难度大。