DDMotor转台设计技术综述

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1、DDMotor（DirectDriveMotor,直接驱动电机）是伺服电机技术发展的产物，由其驱动的转台是直接驱动技术在加工中心上的乂一次革命性应用。其结构特点是，电机转子直接与旋转工作台连接，电机定子则与安装基朋固定在一起，直接驶动转台实现旋转运动。它省却了齿伦、蜗伦蜗杆等复杂的传动件，具有如下多项优点：结构简单、输出扭矩人、噪声低、速度和精确度高、控制容易、维护方便，可靠性高等。由于电机结构的特殊设计，町实现低速大扭矩输出，满足加工中心用转台切削进给的需耍;电机具有很好的伺服刚性和动态特性，可使转台加速度增人，冋转速度人幅度提高。由于DDMotor电机直接与转动负载相连，

2、因此在电机和负载ZI'可实现了“零”传动。基于此，DDMotor转台应用于加工中心将是一种较好的选择。目前，国外已有许多厂家生产和销售此类电机和转台，如徳国SIEMENS.Cytec；日木FANUC、津出驹等，中国也冇部分单位购买了配置冇类似转台的机床，主要用于齿轮加工等。DDMotor转台常见的基本结构图1所示为DDMotor转台所常见的结构型式示意图，它主要由以下儿部分组成：（1）电机定子及转子；（2）轴承；（3）编码器；（4）转台及旋转部分;（5）基座、外套及固定部分；（6）DDMotor转台所需要的密封和防尘结构；（7）循环冷却结构。图1DDMotor转台所常见的结构

3、型式关键部件的配置及选用1•直接驱动电机H前像SIEMENS、FANUC等公司均有可用于转台的直接驱动电机，其在功率、扭矩及转速方面各冇特色，安装尺寸也各冇不同，町根据需要进行选择。为满足转台的使用要求，在电机的选择上应重点考虑以卜-三项内容：1）最大扭矩最人扭矩需满足负载和转动部分加速度的目标要求。即：最人扭矩?移动部分的惯量X目标加速度+负载扭矩。2）连续扭矩连续扭矩为转台在不过热的情况下连续旋转的扭矩，计算连续扭矩时应考虑摩擦扭矩和切削扭矩。同时，如果转台倾斜或者垂直使川而且没有制动或夹紧结构时，需要考虑重力产牛的扭矩影响。由于电机的性能与机械结构的热态性能及冷却状况有

4、很人关系，选择时须留有足够余量。3）惯量为了充分发挥电机的性能，转台的转动惯虽应尽可能小，需严格计算转台转动部分的惯虽：（包括负载的惯量），满足电机允许的转动惯量要求。转台的惯虽和刚性是一对矛盾，只能依据用户要求进行取舍。在实际选用中，应和电机厂家进行交流，基于严密计算以确保得出最好的选择。2.轴承DDMotor转台的支承通常采用交叉滚子轴承、推力/向心滚子轴承或推力角接触球轴承。图2分别为三种轴承的示意图，实际设计选川时可根据安装尺寸、载荷、寿命等來综合权衡。图2转台支承轴承示意图（由左至右分别是a、b、c）图2a为推力/向心滚了轴承。它能双向承受轴向载荷和附加径向载荷以及

5、安装力矩，特别适于承受大倾覆力矩，具有较高旋转精度。图2b为交义滚子轴承。该轴承的圆柱滚子在呈90°的V型沟槽滚动面上通过间隔保持器实现了相互垂直方向的排列，一个轴承便能承受径向负荷、轴向负荷及力矩负荷等所有方向的负荷。图2c则为推力角接触轴承。它能双向承受轴向载荷和附加径向载荷以及倾覆力矩，特别适于粕密回转工作台和高速回转工作台。其承载能力及刚性相比上两种轴承来讲较弱，但其高速性能良好。3.编码器DDMotor转台的电机不含编码器，因此实际使用中须选用相匹配的编码器，以确保电机的位迸和速度反馈。在选择上应注意以下三方面问题。首先，需注意目标精度及旋转编码器的分辨率，其最佳设

6、置范用为H标精度的10~20倍。第二，需注意稳定性。因为编码器的温度会在使用过程中随机械本身温度的升高而升高，导致精度的卜•降，必须选择具有稳定热态功能的编码器。最后，需注意与电机和数控系统的匹配。转台结构设计屮应注意的问题1•密封防尘结构直接驱动电机转了具冇永磁性，如果工作台加工区的金属灰尘进入转台内部，会被吸附到转子上，影响电机的性能其至会导致具失效，所以通常在设计中，需要采取迷宫结构和气密封相结合的方式，持续吹入干净干燥的气体，以保证电机安全可靠的运转。在密封方血必须充分考虑，如果电机遭遇冷却液入侵，将引起其绝缘性的降低或退化。另外，转台上所采用的轴承和编码器皆为精密运

7、动件和检测元件，使川小必须保证具密封结构的可靠性。图3DDMotor转台实例（由左至右分别是a舍弗勒公司产品、b北京机床研究所研制的DD转台（结构图）、c北京机床所研制的DDM630转台用于TH6363产品实例）2•循环冷却转台内部的电机运转时会产生热量，处理得不好，会影响转台和机床的精度稳定性。为此,需要在转台电机定子套上开槽用于循环冷却，工作时通入循环冷却水或油带走热量。电机扭矩的获得少电机的冷却相关联，只有电机得到有效冷却才能达到其标定扭矩。但是过度冷却乂会产生冷凝现象，从而降低电机的绝缘性，因此