x_y数控工作台机电系统设计.docVIP

各专业全套优秀毕业设计图纸 课程设计说明书 题 目： 系部名称： 系 专业班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 2014年摘 要 X-Y数控工作台机电系统是一个开环控制系统,其结构简单,实用方便而且能够保证一定的精度。X-Y数控工作台是许多机电一体化设备的基本部件，如数控车床的纵-横向进刀机构、数控铣床和数控钻床的X-Y工作台、激光加工设备的工作台、电子元件表面贴装设备等。因此，选择X-Y数控工作台作为课程设计的内容，对机械电子专业的学生具有普遍意义。 本文结合普通数控铣床的基本结构，设计了一台X-Y数控工作台，为铣床的数控化奠定了基础。首先，确定了X-Y数控工作台的总体设计方案，包括机械传动部件的选择和数控系统的设计，机械传动部件的选择如导轨副选用，丝杆螺母副的选用，减速装置的选用，伺服电动机的选择等。其次，对X-Y数控工作台进行机械部分设计，包括直线导轨副的计算与选型，滚珠丝杠螺母副的计算与选型等。最后，对X-Y数控工作台系统设计。 通过设计能够满足设计要求，达到数控工作台的基本要求，因本人水平有限，错误和不足之处，敬请老师批评指正。 关键字：X-Y数控工作台，机电一体化系统，滚珠丝杠螺母副，伺服电动机 目 录 第1章 概述 。 1.1 设计任务 。 第2章 总体方案的确定 2.1 机械传动部件的选择 2.1.1 导轨副的选用 2.1.2 丝杠螺母副的选用 2.1.3 减速装置的选用 2.1.4 伺服电动机的选用 2.1.5 检测装置的选用 2.2 控制系统的设计 第3章 绘制总体方案图 机械传动部分的计算与选型 4.1 导轨上移动部件的重量估算 4.2 铣削力的计算 4.3 直线滚动导轨副的计算与选型 4.3.1 滑块承受工作载荷的计算及导轨型号的选取 4.3.2 距离额定寿命的计算 4.4 滚珠丝杠螺母副的计算与选型 4.4.1 最大工作载荷Fm的计算 4.4.2 最大动载荷FQ的计算 4.4.3 初选型号 4.4.4 传动效率η的计算 4.4.5 刚度的验算 4.4.6 压杆稳定性校核 4.5 步进电动机减速箱的选用 4.6 步进电机的计算与选型 4.7 增量式旋转编码器的选用 第5章 工作台控制系统的设计 第6章 步进电机驱动电源的使用 参考文献 一、设计任务 题目：X-Y数控工作台机电系统设计 任务：设计一种供立式数控铣床使用的X-Y数控工作台，主要参数如下： 1）立铣刀最大直径d=15mm； 2）立铣刀齿数Z=3； 3）最大铣削宽度ae=15 mm； 4）最大背吃刀量ap=8 mm； 5）加工材料为碳素钢； 6）X、Y方向的脉冲当量δx =δy=0.005mm/脉冲； 7）X、Y方向的定位精度均为±0.01 mm； 8）工作台导轨长度为1260mm； 9）工作台空载最快移动速度； 10）工作台进给最快移动速度vxmax =vymax =3000 mm/min； 11）工作台尺寸为230 mm×230 mm 12）加工范围伟250 mm×250 mm 二、总体方案的确定 2.1机械传动部件的选择 2.1.1导轨副的选用 要设计的X-Y工作台是用来配套轻型的立式数控铣床的，需要承受的载荷不大，但脉冲当量小、定位精度高，因此，决定选用直线滚动导轨副，它具有摩擦系数小、不易爬行、传动效率高、结构紧凑、安装预紧方便等优点。 2.1.2丝杆螺母副的选用 伺服电动机的旋转运动需要通过丝杆螺母副转换成直线运动，要满足0.005mm的脉冲当量±0.01 mm和的定位精度，滑动滑动丝杆副无能为力，只有选用滚珠丝杆副才能达到。滚珠丝杆副的传动精度高、动态响应快、运转平稳、寿命长、效率高，预紧后可消除反向间隙。 轴向间隙的调整和预紧方式 选用垫片调隙式，这种方法结构简单、刚性好、装卸方便，适用于一般精度的机构滚珠丝杠的安装 采用一端固定，一端游动的方式，因其压杆稳定性和临界转速较高 (1) 今选择铣刀直径d=15mm，齿数Z=3，为了计算最大铣削力，在不对称铣削的情况下，取得最大铣削宽度，背吃刀量，每齿进给量，铣刀转速n=300r/min。则由(1)式求得最大铣削力： Fc=118×150.85×0.10.75×15-0.73×81.0×3000.13×3 N≈1463 N 采用立铣刀进行圆柱铣削时，各铣削力之间的比值可由表查得，考虑逆铣时的情况，可估算三个方向的铣削 力分别为 Ff =1.1