数控铣床XY工作台1.ppt

数控铣床系统XY工作台与控制系统设计 xx xxxxx 指导教师：xxxx 步进电机控制XY轴系统总体框图 数控铣床X-Y工作台概述 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。 模块化的X-Y数控工作台，通常由导轨座、移动滑块、工作台、滚珠丝杠螺母副，以及伺服电动机等部件构成。其中伺服电动机做执行元件用来驱动滚珠丝杠，滚珠丝杠螺母带动滑块和工作平台在导轨上运动，完成工作台在X、Y方向的直线移动。导轨副、滚珠丝杠螺母副和伺服电动机等均以标准化，由专门厂家生产，设计时只需根据工作载荷选取即可。控制系统根据需要，可以选取用标准的工作控制计算机，也可以设计专用的微机控制系统。 X-Y数控工作台外形 总体方案的确定 机械传动部件的选择 导轨副的选用 要设计的XY工作台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。 丝杠螺母副的选用 伺服电动机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动，要满足0.005mm的脉冲当量和±0.01mm的定位精度，滑动丝杠副无能为力，只有选用滚珠丝杠副才能达到。滚珠丝杠副的传动精度高、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。 减速装置的选用 选择了步进电动机和滚珠丝杠副以后，为了圆整脉冲当量，放大电动机的输出转矩，降低运动部件折算到电动机转轴上的转动惯量，可能需要减速装置，且应有消间隙机构。为此，本例决定采用无间隙齿轮传动减速箱。 考虑到X、Y两个方向的加工范围相同，承受的工作载荷相差不大，为了减少设计工作量，X、Y两个坐标的导轨副、丝杠螺母副、减速装置、伺服电动机拟采用相同的型号和规格。 2.控制系统的设计 根据技术指标中最高控制速度，以及数控系统的经济性要求，选用MCS-51系列的8位单片机AT89S52作为控制系统的CPU，应该能够满足任务书给定的相关指标。 要设计一台完整的控制系统，在选择CPU之后，还需要扩展程序存储器、数据存储器、I/O接口电路等。 机械传动部件的计算与选型 确定系统脉冲当量 工作台外形尺寸及重量初步估算 直线滚动导轨副的计算与选型（纵向） 滚珠丝杠螺母副的计算与选型 减速齿轮计算设计 步进电动机的计算与选型 确定系统脉冲当量 脉冲当量是一个进给指令时工作台的位移量，应小于等于工作台的位置精度，由于定位精度为±0.01mm，因此选择脉冲当量为0.005mm。 工作台外形尺寸及重量初步估算 根据给定的有效行程，画出工作台简图，估算X向和Y向工作台承载重量。 重量：按重量=体积×材料 X-Y工作台简图 直线滚动导轨副的计算与选型（纵向） 滑块承受工作载荷 的计算及导轨型号的选取 本例中的X-Y工作台为水平布置，采用双导轨、四滑块的支承形式。考虑最不利的情况，即垂直于台面的工作载荷全部由一个滑块承担，则单滑块所受的最大垂直方向载荷为： 查表根据工作载荷 初选直线滚动导轨副的型号为KL系 列的JSA-LG15型 距离额定寿命L的计算 工作寿命的计算 故导轨工作寿命足够 1、导轨 2、滑块 3、返向器 4、密封端盖 5、注油杯图 直线滚动导轨副 滚珠丝杠螺母副的计算与选型 最大工作载荷 的计算 2. 最大动工作载荷 的计算 3. 初选型号 根据计算出的最大动载荷和初选的丝杠导程，G系列3206-4型滚珠丝杠副，为内循环固定反向器单螺母式，其公称直径=32mm，导程=6mm 4. 传动效率η的计算 代入 得传动效率 =95.5%。 X-Y工作台上下两层滚珠丝杠副的支承均采用“单推-单推”的方式。丝杠的两端各采用-对推力角接触球轴承，面对面组配 根据式 5. 刚度的验算 将以上算出的 和 代入 ，求得丝杠总变形量为 本例中，丝杠的有效行程为400mm，由表知，5级精度滚珠丝杠有效行程在315-400mm时，行程偏差允许达到25 ，可见丝杠刚度足够。 6. 压杆稳定性校核 根据公式 远大于工作载荷 故丝杠不会失稳 。 12 计算失稳时的临界载荷 G系列滚珠丝杠副尺寸参数 M6 12 7 7 13 60 67 82 50 M h B L 油杯 螺母安装尺寸 47148 18292 4 31.2 27.2 3.969 6 32 3206-4 G 额定载荷 /N 循环列数 丝杠外径 丝杠底径 滚珠直径 导程 公称直径 规格代号 减速齿轮计算设计 为了满足