立式数控铣床x-y工作台

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1、机电一体化课程设计立式数控铣床X-Y数控工作台机电系统设计姓名：车焕生学号：班级：10机电<2>班学院：中国计量学院机电工程学院指导老师：张远辉、徐立军目录前言1一、设计任务21.1课程设计时间21.2课程设计题目21.3课程设计任务21.4课程设计内容21.5课程设计要求2二、总体方案的确定32.1机械传动部件的选择32.2控制系统的设计4三、机械传动部件的计算与选型43.1导轨上移动部件的重量估计43.2铣削力的计算53.3导轨副计算和选型63.4滚珠丝杠螺母副的计算和选型73.5步进电机减速箱的选用93.6步进电机的计算与选

2、型93.7编码器（反馈电路）选型13四、工作台机械装配图的绘制144.1可参考课本图6-23XY数控工作台装配图14五、工作台控制系统的设计145.1电源电路145.2存储器扩展电路155.3键盘电路175.4显示电路185.5传感器电路19六、步进电机驱动电路设计206.1驱动电路206.2光电隔离20七、程序设计217.1功能217.2框图227.3代码23八、总结24参考文献24答辩记录25前言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

3、、电子元件表面贴装设备等。因此，选择X-Y数控工作台作为机电综合课程设计的内容，对于机电一体化专业的教学具有普遍意义。模块化的X-Y数控工作台，通常由导轨座、移动滑块、工作平台、滚珠丝杠螺母副，以及伺服电动机等部件构成。其外观形式如图1所示。其中，伺服电动机作为执行元件用来驱动滚珠丝杠，滚珠丝杠的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已标准化，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，可以选用标准的工业控制计算机，也可以设计专用的微机控制

4、系统。图125一、设计任务1.1课程设计时间2013-2014学年，第1学期，第12周-13周，共2周1.2课程设计题目立式数控铣床X-Y数控工作台机电系统设计1.3课程设计任务设计供立式数控铣床使用的X-Y数控工作台，设计参数：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=15mm；4）最大背吃刀量ap=8mm；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方向的定位精度为±0.01mm;8）工作台面尺寸为258mm×258mm，加工范围为278mm×27

5、8mm；9）工作台空载最快移动速度vxmax=vymax=3000mm/min；10）工作台进给最快移动速度vxmaxf=vymaxf=400mm/min。1.4课程设计内容1）结合设计任务的要求拟定总体机械和电气控制设计方案；2）根据拟定的机械设计方案进行数控工作台的机械结构设计计算和元件的选用；3）根据拟定的电气设计方案进行数控系统控制电路的框图设计及驱动控制电路的计算和元件选用；4）软件的流程图设计；5）部分软件程序进行编写；6）进行机械结构和电气图的绘制；7）编写设计报告。1.5课程设计要求251）方案拟定正确；2）设计计

6、算根据来源可靠，计算数据准确无误；3）元气件选用正确规范符合标准；4）X-Y数控工作台机械结构装配图（A1图一张，只要求剖视一个坐标），控制系统电气原理图（A1图一张），图纸要求符合标准，图面布局合理、整洁、质量高；5）课程设计说明书应阐述整个设计内容：总体方案确定、系统框图分析、电气执行元件的选用说明、机械传动和驱动电路的设计计算以及机械和电气的其它部分。说明书要突出重点和特色，图文并茂、文字通畅、计算正确、字迹清晰、内容完整。说明书字数不少于6000字。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数控

7、铣床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，需要满足0.005mm脉冲当量和±0.01的定位精度，滑动丝杠副无能为力，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。2.1.3减速装置的选用选择了步进电动机和滚珠丝杆副以后，为了圆整脉冲当量，放大电

8、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，本次采用无间隙齿轮传动减速箱。2.1.4伺服电动机的选用任务书初选的脉冲当量尚未达到0.001mm，定位精度也未达到微米级，空载最快移动速度也只有3