X-Y工作台的设计

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1、前言由于学生的知识有限，加上在做作业时的时间仓促，作业中的一定存在错误或不妥之处，恳请导师批评指正。考生2006年7月16日第一章微机数控系统总体设计方案的拟定第一节总体方案设计的内容接到一个数控装置的设计任务后，必须首先拟定总体方案，绘制系统总体框图，才能决定各种设计参数和结构，然后再分机械部分和电气部分进行设计计算。现以机电一体化的典型产品—数控机床为例。机床数控系统总体方案拟定内容有：系统运动方式的确定，伺服系统的选择，执行机构的结构及传动方式的确定，计算机系统的选择等内容。第二节总体方案

2、的确定根据设计任务书的要求，数控X—Y工作台应该具有快速定位，直线插补，循环加工，手动操作等功能，所以选择要求的定位精度不高，为了满足数控机床的经济性要求，降低成本，采用步进电机开环控制系统。根据设计要求，采用8位微机。由于MCS-51系列单片机具有集程度高，可靠性好，功能强，速度快，扛干扰能力强，具有很高的性能价格比等特点，所以决定采用MCS-51系统的8031单片机扩展系统。控制系统由微机部分、键盘及显示器、I/O接口及光电隔离电路、ROM及RAM扩展存储器等组成。系统的加工程序和控制命令通

3、过键盘操作实现，显示器采用八位数码管显示加工数据及机床状态等信息。-1-总上所述，决定采用连续控制、用步进电机驱动的开环控制系统。这样可使控制系统结构简单、成本低廉，调试和维修都比较容易。为确保数控系统的传动精度和工作平稳性，尽量采用低摩擦的传动和导向元件。此工作台采用滚珠丝杠螺母副和滚动导轨。为尽量消除传动间隙，可设法调整传动齿轮的中心距以消除齿恻间隙。计算机系统仍采用高性能的、性价比高的MCS—51系列单片机扩展系统。第一节X—Y工作台总体方案框图-2-第二章进给伺服系统机械部分设计计算第一

4、节综合作业任务书题目[钻铣床用数控X—Y工作台]的设计给定条件：1．加工范围X向200mm，Y向160mm2．定位精度±0.01mm3．最大移动速度1.6m/min最大切削力200N4．外行尺寸不大于500×450×200mm5．控制系统用单片机第二节伺服系统机械部分设计计算一.工作台尺寸及重量估算根据加工范围确定工作台的尺寸，X=240mmY=180mm工作台X向拖板尺寸：240mm×180mm×80mm重量计算(240×180×80×10-3×7.8×10-2)=270N工作台Y向拖板尺寸:

5、240mm×240mm×80mm重量计算：(240×240×80×10-3×7.8×10-2)=359N导轨座的重量估算：约416N夹具和工件的重量：约150NX—Y工作台的总重量为：1045N二．切削力为已知条件：最大切削力为200N三．选择脉冲当量一个进给脉冲使机床运动部件产生的位移量为脉冲当量，也称为机床的最小设定单位。脉冲当量是衡量数控机床加工精度的一个基本技参数经济型数控铣床常用脉冲当量是0。010.005mm/脉冲。根据任务书的要求，确定脉冲当量为/步。-3-五．滚珠丝杠的设计计算滚

6、珠丝杠的负荷包括铣削力及运动部件的重量所引起的进给抗力。应按铣削时的情况计算。（1）计算机进给牵引力式中—切削分力（N）；—考虑颠复力矩影响的实验系数；—导轨上的摩擦系数，随导轨形式而不同；—移动部件的重量（N）；上式中选用=1.15静压导轨=0.005（2）计算最大动负载C选用滚珠丝杠副的直径时,必须保证在一定轴向负载作用下,丝杠在回圬100万转(转)后,在它的滚道上不产生点蚀现象。这个轴向负载的最大值即称为该滚珠丝杠能承受的最大动负载C，可用下式计算：式中—寿命，以转为一单位；—丝杠转速（r

7、/min）—为最在切削力条件下的进给速度（m/min），可取最高进给速度的1/21/3；—丝杠导程（mm）;—为使用寿命（h），根据设设计要求取15000h;（3）其中，，取1.2，取2；查综合作业书.查附录-3选取型外循环螺纹调整预紧的不带衬套的双螺母滚珠丝杠副，型号为2005，1列2.5圈，螺旋升角，最大动载荷8800N，最大静载荷22600N，满足计算要求。（3）滚珠丝杠螺母副的几何参数计算如表名称符号计算公式和结果螺纹滚道公称直径20螺距5接触角钢球直径3.175偏心距螺纹升角螺杆螺杆外

8、径螺杆内径螺杆接触直径螺母螺母螺纹外径螺母内径（4）计算传动效率其中，—摩擦角约等于—螺纹升角（5）刚度验算滚珠丝杠受工作负载引起的导程的变化量为1）本工作台最大牵引力式中—当量摩擦系数，取0.012）误差计算丝杠因受扭矩而引起的导程变化量很小，可以忽略。所以导程总误差为：查表知E级精度的丝杠允许误差为15，故刚度够用。六．丝杠轴承的选型根据滚珠丝杠的最大动载荷2208N，欲选择角接触球轴承，查设计手册选择型，型号为，内径为，外径为，宽度为，额定动载荷为。所以轴承转动的运动稳定性应该满足要求。七