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机电一体化系统设计课外作业 X-Y数控工作台机电系统设计 学校： 专业班级： 小组成员： 指导教师： 2014年11月 目 录 第1章 绪 论 1 1.1 两坐标数控系统课题研究意义 1 1.2 两坐标系数控工作台课题研究主要内容 1 1.3 两坐标系系统的组成 1 第2章 机械系统设计 1 2.1 工作台相关参数及重量估算 1 2.2 滚动导轨的参数确定 2 2.3 滚珠丝杠的设计计算 4 2.4 步进电机的选用 6 2.5 确定齿轮传动比 8 2.6 确定齿轮模数及有关尺寸 9 2.7 步进电机惯性负载的计算 9 第3章 控制系统硬件设计 10 3.1 CPU板 10 3.2 驱动系统 13 3.3 传感器和人机界面 16 第4章 控制系统软件设计 17 4.1 总体方案 17 4.2 主流程图 17 4.3 INT0中断服务流程图 18 4.4 INT1中断服务流程图 19 结论 20 致谢 21 参考文献 22 附录 23 第1章 绪 论 1.11.2 两坐标系数控工作台课题研究主要内容 X-Y数控工作台机电系统设计是利用8031单片机，及2764,6264存储器及8155芯片等硬件组成，在控制系统的硬件上编写一定的程序以实现一定的加工功能。其基本思想是：通过圆弧或者直线插补程序以实现对零件进行几何加工，每进行一段加工都要产生一定的脉冲以驱动电机正反转，同时通过8155(1)将相应的加工进刀信息送至刀架库中以实现以之相应的走刀，电机和刀具的相对运动所以实现了刀具对工件的加工。 1.3 两坐标系系统的组成 经济型数控机床驱动电机采用步进电机，多数采用开环控制，需要选择和计算主要机械传动部件，如滚珠丝杠，螺母副和步进电机等，绘制机床进给传动机构装配图，绘制单片机控制系统的硬件线路图。 第2章 机械系统设计 2.1 工作台相关参数及重量估算 (1).立铣刀最大直径d=15mm； 立铣刀齿数Z=3； (2).最大铣削宽度ae=15mm； 最大背吃刀量ap=8mm； (3).加工材料为45钢； (4).X、Y方向的脉冲当量δx =δy=0.005mm/脉冲； (5).X、Y方向的定位精度均为±0.01mm； (6).工作台面尺寸为230mm*230mm，加工范围为250mm*250mm； (7).工作台空载最快移动速度vxmax =vymax =3000 mm/min； (8).工作台进给最快移动速度vxmaxf =vymaxf =400 mm/min。 按照下导轨上面移动部件的重量来进行估算。包括工件、夹具、工作平台、上层电动机、减速箱、滚珠丝杠副、直线滚动导轨副、导轨座等，估计重量约为800N。 2.2滚动导轨的参数确定 导轨是数控机床的重要部件之一，它在很大程度上决定数控机床的刚度，精度与精度保持性。目前的数控机床采用导轨形式的主要有：滑动导轨，滚动导轨，静压导轨三类。 (1).滑动导轨 滑动导轨主要有：金属对金属，金属对塑料，后者较为常用。后者的化学稳定性好，摩擦系数低，静摩擦系数小，耐磨损，耐腐蚀，吸振性好，比重小，强度大，加工成型简单，能在任何液体或者无润滑条件下工作。其缺点是：耐热性差，导热率低，须注意散热，刚性也比较差，吸湿性大易影响尺寸的稳定，应选用在水或者油中尺寸稳定且能耐酸和弱碱的塑料。 (2).滚动导轨 1．滚动导轨的技术要求 两导轨面见的不平行度不小于3μm；导轨平面度不小于5μm；滚动体的直径差一般机床全部滚动体为2μm。每组滚动体为1μm；精密机床全部滚动体为1μm，每组滚动体为0.5μm。 滚柱的锥度：0.5-1μm。 表面粗糙度：普通机床，磨削不低于0.40（μm），精密机床磨削不低于0.20（μm）。 滚动导轨的结构形式按滚动体种类分，可有以下几种： 滚珠导轨。这种导轨的承载能力小，刚度低。导轨面上容易出现凹坑，但对加工精度影响不大，其材料一般为淬火钢。 滚柱导轨。它的承载能力比上述的大，适合载荷较大的机床，但滚柱导轨对安装的偏斜较为灵敏，易引起侧移和侧向滑动从而使导轨磨损加快或者精度的降低。 滚针导轨。这种导轨的特点是尺寸小，结构紧凑。合适导轨受限的机床。 动导轨的支承 在数控机床上使用的滚动导轨有两种形式：滚动滑块式滚柱导轨和组装式直线滚针导轨。 (3).静压导轨 这种导轨的优点是：工作表面完全处于纯液体摩擦状态下，所以其摩擦系数极低，能使驱动功率降低；导轨的运动不受负载和速度的限制，且低速时运动均匀，不出现爬行现象。使用的寿命长。抗振性好；承载能力大；摩擦发热，导轨的温升小。它的结构形式有开式和闭式两种。 ⑴、导轨型式：圆形截面滚珠导轨