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随着我国军工、风力发电、汽车制造、矿山机械、造船等行业的快速发展,产品的尺寸和重量越来越大,精度和复杂程度也越来越高,机床正朝着高速、高精度以及多轴联动的方向发展。其中高精度数控回转工作台是大型数控机床多轴联动的关键部件,如大型飞机、轮船用轴承及齿轮等零部件的加工,对立车、滚齿机等机床回转台精度的要求就越来越高,而现有回转工作台多采用滑动或滚动支承、齿轮或涡轮等传动,致使工作台回转精度和运动精度难以有较大的提高。因此对高精度回转工作台的开发及其精度提高的机理和措施的研究,对于我国大型装备制造业的发展具有重要的理论意义和实际使用价值。本文通过对大型机床旋转工作台驱动方式、承载方式、角度检测方法等关键技术的分析,结合直驱电机技术、闭式静压导轨(轴承)技术、磁柵测量技术,给出了一种大型直驱静压旋转工作台的结构设计方案,并提出了研发高精度旋转工作台的四条关键技术:(1)采用力矩电机直接驱动,减少中间传动环节,从而减小传动误差;(2)采用液体静压支承导轨,均化台面载荷及减小回转摩擦,防止其爬行和实现微小角度的旋转,从而提高转台的回转精度;(3)圆周方向采用液体静压轴承支承方式,提高主轴的回转精度和定心精度;(4)采用圆周方向大于180°粘贴磁栅尺以及双读数头方式实现转台角度的精确测量,并用读数头反馈的信号直接控制力矩电机,形成一个闭环测量控制系统,从而实现回转台的高精度要求。根据液体静压支承理论对直驱转台结构中所涉及的静压导轨、静压轴承等关键静压支承部件进行了参数设计,并通过线性加权系数法对这些静压支承的关键参数进行了优化。通过对液体静压直驱转台动力学特性(包括转台启动特性、制动特性、振动特性)的分析,得出了以下结论:转台启动的角速度和角加速度趋近于稳定值的时间随着所加工工件重量的增加以及导轨间油膜间隙的增加而延长,但随着静压向心轴承油膜间隙的增加,转台系统达到稳定所需要的时间变化却不大;转台制动的角速度和角加速度趋近于0的时间随着所加工工件重量的增加以及导轨间油膜间隙的增加而延长,但随着静压向心轴承油膜间隙的增加,转台系统停止所需要的时间变化却不大;转台上下振动的位移随着油腔个数的增加逐渐减小,随着导轨油膜间隙的增加却逐渐变大,随着静压支承油膜动力粘度的增加几乎保持不变;转台系统从初始油膜厚度到达新的平衡位置所用的时间随着油腔个数的增加几乎保持不变,但随着导轨油膜厚度以及油膜动力粘度的增加有所加长。这些结论为以后转台的控制和参数调整提供了依据。