[发明专利]一种雕刻机直驱数控转台

说明书

技术领域：本发明涉及一种数控转台，尤其是一种用于驱动数控雕刻机工件或加工装置回转的直驱数控转台，属雕刻机技术领域。 

背景：数控雕刻机是近十多年来快速发展起来的一种自动化切削加工设备，与金属切削机床类似地，可利用旋转刀具或其它工具对工件进行3轴，4轴，5轴加工，但又与金属切削机床不同，数控雕刻机主要加工竹、木、塑、砖、陶坯、玉石、铝、铜等材料，切削力较小，加工对象以工艺品、广告标识、家具为主，精度要求不高，但加工表面多为复杂浮雕，对所加工曲面质量要求，以及对加工速度，生产效率的要求比金属切削机床还高，而设备使用现场粉尘污染严重，设备运行24小时以上连续不停，操作人员多无机械设备使用经验，所以对设备的可靠性要求也很高，而设备的价格又要求较低，这些对数控雕刻机的运动部件，特别是回转驱动部件的设计了提出特殊的要求。 

已有数控雕刻机多用伺服电机驱动蜗轮蜗杆减速器驱动工件或主轴回转，因蜗轮蜗杆间存在较大间隙，正反向加工不重合，所加工工件表面质量较差，而且设备运行时间长，使用中磨损较快，使蜗轮蜗杆间隙越来越大，雕刻质量越来越差。有的数控雕刻机采用伺服电机或与步进电机经减速器减速或直接地用同步齿带减速带动一个或多个工件回转，传动刚性很差，加工时振动大，同时回差大，正反加工不重合严重，而已有用于金属切削机床的永磁同步型直驱数控转台，因其价格十分昂贵，无法为雕刻机用户接受。 

本发明的目的在于：提供一种适合数控雕刻机的驱动工件或主轴回转的数控转台，该数控转台无间隙，无磨损，可长期保证正反向雕刻路径的重合，实现雕刻工件表面的高质量加工，而且成本较低。 

本发明用以下技术方案实现发明目的： 

本发明雕刻机直驱数控转台，包括转台壳体(1)、直驱电机(2)、直驱电机驱动器(3)，在所述直驱电机(2)输出轴上直接安装有以下之一的部件：a，工件夹持装置(5)b，一个或多个相同或不同的加工装置(6)，加工装置(6)与数控转台轴线的夹角为90度或45度；c，第二个数控转台，两个数控转台轴线夹角为90度或45度； 

所述数控转台壳体(1)固定在以下之一的部件上：a，雕刻机床身上或雕刻机的x，y，z之一的直线运动运动部件上，数控转台轴线与x，y，z之一的直线运动轴的夹角为0度或45度，b，第二个数控转台的输出轴上；两个数控转台轴线夹角为90度或45度，本发明的特点是： 

所述直驱电机(2)，是一个步进电机，所述直驱电机驱动器(3)是一个细分步进驱动器。这样，所述步进电机转子与工件之间，没有任何传动机构，因此不存在反向间隙，也不存在机械磨损，其回转精度仅仅由步进电机转子的回转角所决定。由于采用细分步进驱动器，如驱动器设置为256细分，步进电机采用市场上广泛采用的两相50极步进电机，每输入一个脉冲，步进电机转子转动1/51200转，折算到直径200mm的圆周上，圆周向位移仅0.00613mm，这样的分辨率，远小于蜗轮减速器的间隙，也远小于同步带减速器的回差，有利于大大改 善工艺品雕刻的精细程度和表面质量。高度细分的步进电机，当工件或加工装置在高速运行时，电机其实是在低速状态下运行，所以具有较好的跟踪性能。 

步进电机的缺点之一是输出力矩有限，当受较大阻力时可能失步，但对于主要用于制造小直径竹、木、塑、铝、铜工艺品的雕刻机来说，只要选择适当扭矩的步进电机，是能满足可靠性要求的。对于需要高效率大切深加工大直径工件的圆柱雕刻机，或加工金属并要求达到较高精度，上述市场上的步进电机就不能满足要求。 

本发明推出以下低速大扭矩密极直驱步进电机可以满足以上要求，该电机由外壳(2a)、轴承(2b)、定子铁心(2C)、定子绕组(2d)、转子铁心(2e)、转子磁钢(2f)、转子轴(2h)、底盖(2i)、构成。转子铁心极数为100-1500极，所述轴承是以下之一： 

a，径向轴向滚柱(YRT)轴承； 

b，四点接触式轴承； 

c，交叉滚柱式轴承； 

d，相反安装的两个角接触轴承； 

当定子铁心为两相16槽，转子铁心极数为360极并与250细分的步进驱动器相配时，该直驱步进电机分辨率为1/1000度，即36万步/转，该分辨率保证2/1000度以内的高重复精度。其力矩根据定转子的直径和长度可达到50-1000NM。