2.2回轉(zhuǎn)工作臺的工作性能

回轉(zhuǎn)工作臺是一個通過傳動裝置支撐工件實現(xiàn)回轉(zhuǎn)和分度，并配有夾緊裝 置的部件。它主要有三個功能：支撐工件、定位基準和傳遞運動。它的性能要 求有兩點：一是尺寸要求，其臺面尺寸一定要容納加工工件的最大輪廓尺寸；

二是材料性能要求，工作臺的材料靜剛度要高，動剛度要好，溫度分布均勻， 受力要合理，耐磨性和抗振性要好。

目前，回轉(zhuǎn)工作臺正向著“一快一高”發(fā)展趨勢^[28]進行，即向著回轉(zhuǎn)速度 快和回轉(zhuǎn)精度高的方向發(fā)展。這對回轉(zhuǎn)工作臺的工作性能提出了更高的要求， 工作臺的工作性能主要指加工質(zhì)量。評價其加工質(zhì)量的指標就是被加工零部件 的表面光潔度和最高精度，這兩點都與回轉(zhuǎn)工作臺的抗震性和穩(wěn)定性等動態(tài)性 能1^|'切相關(guān)。

影響回轉(zhuǎn)工作臺工作性能的重要因素如圖2.2所示.由圖可知，電機的振動， 蝸輪蝸桿傳動中的振動以及齒輪傳動帶來的振動都將影響回轉(zhuǎn)工作臺的工作性 能。提高工作臺系統(tǒng)的工作性能的方法就是將減小工作臺傳動系統(tǒng)間的動不穩(wěn) 定因素，提高工作臺的靜剛度和動態(tài)性能^[29]。

提高工作臺的靜剛度是指提高工作臺抵抗機床在加工過程中各種作用力的 能力，而提高工作臺的動態(tài)特性，就是要控制工作臺系統(tǒng)的振動量，使之符合 機械加工過程的需求量。振動對工作臺系統(tǒng)的影響極大，不僅影響機械結(jié)構(gòu)與 系統(tǒng)的工作精度，還會造成機械系統(tǒng)的惡性破壞甚至失效。振動的產(chǎn)生主要來 源于兩方面：激勵帶來的振動和系統(tǒng)響應(yīng)帶來的振動^^3132]。

1、激勵造成的振動方式：

1)     自由振動。自由振動是系統(tǒng)受初始激勵后不再受外界激勵的振動，一般 指的是彈性系統(tǒng)偏離于平衡狀態(tài)以后，不再受外界激勵情形下所發(fā)生的振動。 該振動通過系統(tǒng)自身進行調(diào)節(jié)控制，所以其振動的頻率又稱之為系統(tǒng)自身的頻 率，即系統(tǒng)固有頻率。

2)     強迫振動。強迫振動是系統(tǒng)在外界控制的激勵作用下的振動，指的是彈 性系統(tǒng)在受外界控制的激勵作用下發(fā)生的振動。這時，即使振動被完全抑止， 激勵也照樣存在。

3)      自激振動又稱顫振。自激振動是系統(tǒng)在自身控制的激勵作用下的振動， 指的是激勵受系統(tǒng)振動本身控制的振動。在適當?shù)姆答佔饔孟?，系統(tǒng)會自動地 激起定幅振動，但一旦振動被抑止，激勵也就隨同消失。

4)     參激振動。參激振動是系統(tǒng)自身參數(shù)變化激發(fā)的振動。這種激勵方式是 通過周期地或隨機地改變系統(tǒng)的特性參數(shù)來實現(xiàn)的。

2、   系統(tǒng)響應(yīng)產(chǎn)生的振動方式：

1)     確定振動。這類振動的響應(yīng)是關(guān)于時間的確定函數(shù)。根據(jù)響應(yīng)存在時間 的長短分為瞬態(tài)振動和穩(wěn)態(tài)振動，不言而喻，前者只是在較短的時間中發(fā)生， 后者可在充分長的時間中進行。另外在確定振動中，根據(jù)響應(yīng)是否有周期性還 可以進一步分類。

(1)        簡諧振動：響應(yīng)為時間的正弦和余弦函數(shù)。

(2)       周期振動：響應(yīng)為時間的周期函數(shù)，可用頻譜分析方法展開為一系列 周期可通約的簡諧振動的疊加。

(3)        準周期振動：若干個周期不可通約的簡諧振動組合而成的振動。

(4)        混沌振動：響應(yīng)為時間的始終有限的非周期函數(shù)。

2)     隨機振動。這類振動的響應(yīng)是時間的隨機函數(shù)，只能用概率統(tǒng)計的方法 進行描述。

3、   振動的控制類型：

1)    振動被動控制就是當振動產(chǎn)生后，采取減振、消振、吸振和組振等控制 方法，被動的抑止振動的控制方法。由于振動被動控制不需要外界能源，只需 裝配簡單的結(jié)構(gòu)裝置，比較容易操作和實現(xiàn)，而且成本較低可靠性也好，在許 多工程中都有應(yīng)用。但隨著科技的不斷進步，人們對振動環(huán)境、機床振動特性 的要求不斷提高，振動被動控制的局限性越來越明顯，人們開展探求新的振動 控制方式。于是，振動主動控制被提出。

2)    振動主動控制概念的提出是20世紀20年代，剛開始只是一個采用電磁 閥控制的緩沖器，到現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用到航空航天領(lǐng)域。目前，振動主動控制研究 的中心是控制率，控制率是控制器輸入與輸出之間的傳遞關(guān)系?？刂坡试O(shè)計方 法不僅能夠滿足動態(tài)響應(yīng)和動穩(wěn)定性等性能，還可根據(jù)需求設(shè)計出具有很強魯 棒性的控制率?？刂破鞯聂敯粜允侵搁]環(huán)系統(tǒng)特性對控制器參數(shù)和受控對象等 參數(shù)變化不敏感，這決定著控制率設(shè)計的質(zhì)量問題。對工作臺系統(tǒng)可以動態(tài)設(shè) 計進行振動控制優(yōu)化。該方法還沒有完全成熟，目前主要采用結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法。

綜上所述，雖然系統(tǒng)的振源和振動方式容易找到，但消除振動還有許多的 技術(shù)難題，目前主要采用以下幾種方法進行振動控制：（1)消振法，即消除振 源的方法，通過加擾流器破壞因電機不平衡剛性或柔性轉(zhuǎn)子帶來的離心力及力 矩所產(chǎn)生的卡門渦；（2)隔振法，在電機和蝸桿之間添加隔振器，減小振動的 傳遞；（3)吸振法，在工作臺上設(shè)置吸震器，用它產(chǎn)生的吸振力減小響應(yīng)產(chǎn)生 的振動；（4)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法^[33]，通過修改結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化動態(tài)設(shè)計，使工作臺的 振動滿足預(yù)定的水準，則不需要添加其它的子系統(tǒng)來控制振動，目前此方法目 前備受關(guān)注。