二维精密工作台参考.docxVIP

精密机械与仪器设计课程设计说明书二维数控精密工作台学院：机电与信息工程学院班级：测控技术与仪器08级学号：0811350121 姓名：吴桥 摘要数控机床是一种高度自动化的机床，随着社会生产和科学技术的迅速发展，机械产品的性能和质量不断提高，改型频繁。机械加工中，多品种、小批量加工约占80%。这样，对机床不仅要求具有高的精度和生产效率，而且还要具备“柔性”，即灵活通用，能迅速适应加工零件的变更。数控机床较好地解决了形状复杂、精密、小批、多变的零件加工问题，具有适应性强、加工精度高、工质量稳定和生产效率高等优点，是一种灵活而高效的自动化机床。精密数控工作台可广泛应用于激光焊接、层射线扫描、械手检测装置及实用教学领域。随着电子、自动化、计算机和精密测试等技术的发展 ，数控机床在机械制造业中的地位将更加重要，而X-Y作台是这些设备实现高精密加工的核心部件，对于提高产品的加工质量起着尤为重要作用。关键字：数控工作台 步进电机 控制 滚珠导轨 二维数控精密工作台的原理如图2.1.1所示为二维数控平台实验原理样机原理图，图2.1.2为二维数控平台实物照片。二维数控平台可以实现X、Y两个方向的运动，通过两个方向运动的合成，可以实现任意平面轨迹。二维数控平台实验机原理图此试验机装有一支笔，固定不动，在工作台上放上纸，工作台在运动时，就可以在纸上画出预先给定的图形。二维数控工作台的主要结构件有：底座、滚珠导轨、滚珠丝杆、四杆支架、托盘、工作台、步进电机支架等。其实物图如所示。二维数控平台实物照片设计主要参数：负载重量N最大快移速度m/min定位精度mm调节范围（X轴）mm调节范围（Y轴）mm台面尺寸mmCBH20010.135035015015015传动方案的确定机械系统设计的整体方案工作台总体结构的确定（1）步进电机2个（分别用于X、Y方向）；（2）滚珠丝杆2套，应分别对其进行分析设计，以满足两者不同的受力情况；（3）滚动导轨：双导轨，四滑块；（4）带有“”槽的工作台面；（5）联轴器2个、导轨支撑板、轴承座、轴承挡圈以及丝杆螺母等等。丝杆螺母副的选用电动机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动，丝杠螺母机构有滑动摩擦机构和滚动摩擦机构之分。滑动丝杠螺母机构结构简单，加工方便，制造成本低，具有自锁功能，但其摩擦阻力矩大、传动效率低(30％～40％)。滚珠丝杠螺母机构虽然结构复杂、制造成本高，不能自锁，但其最大优点是摩擦阻力矩小、传动效率高(92％～98％)，精度高，系统刚度好，运动具有可逆性，使用寿命长。因此更好的需要满足mm的定位精度，选择滚珠丝杠螺母机构。导轨副的选用要设计二维数控精密工作台，需要承受的载荷不大，而且脉冲当量小，定位精度高，因此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，安装预紧方便等优点。联轴器的选用选择了步进电动机和滚珠丝杆副以后，为了使电动机的输出转矩，与滚珠丝杆相连，由于电动机载荷平稳、转速稳定、被联接的两轴中心线对中要求高，因此选用凸缘联轴器。电动机的选用根据任务书可知定位精度未达到微米级，因此本设计不必采用高档次的伺服电动机，在这里选用反应式步进电机，它具有步进角小，频率高的特点。绘制总体方案图总体方案图这里设计的二维数控精密工作台暂时不对控制部分进行设计，而仅仅对机械部分进行设计，故确定整体设计方案如图1.4所示：采用步进电机对工作台进行驱动，经联轴器后，带动滚珠丝杆传动，从而实现二维数控精密工作台的纵向（Y轴）、横向（X轴）进给运动。由于X、Y方向的参数要求相同所以这里只设计X轴方向的。工作台质量计算X向拖板（上拖板）尺寸：150×150×15 mm其中，选取工作台材料为铸铁，密度：,重力加速度取重量：按重量=体积×材料比重估算=NY向拖板（下拖板）尺寸： 150×150×15mm重量：约=26N。上导轨座（连电机）重量：=夹具及工件重量：约G=220N 。X-Y工作台运动部分的总重量：约400N。滚珠丝杆选择已知条件：负载重量N调节范围mm最大快移速度mm/mim定位精度mm20035010000.1丝杠螺母导程计算: 根据工作台最高移动速度Vmax , 电机最高转速nmax, 传动比等确定Ph。按下式计算，取较大圆整值。预设电机与滚珠丝杠副直联，i=1。滚珠丝杆工作长度计算L=行程＋安全行程＋两个余程＋螺母长度横向（X轴）丝杆工作长度：纵向（Y轴）丝杆工作长度：滚珠丝杠副载荷及转速计算各类机械预期工作时间Ln精度等级机械类型Ln(小时）普通机械5000～10000普通机床10000～20000数控机床20000精密机床20000测示机械15000航空机械1000精度等级C、DE、FGH1.01.11.251.43硬度系数滚道实际硬度≥58555045