数控X-Y工作台设计X向进给系统设计指导书

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1、设计题目：X-YI作台X向进给系统设计作若：卢助威（陕理工机械工程学院机083班，陕西汉中723003）指导老师：黄崇莉摘要：各技术领域得到了广泛应用，对各领域技术的发展起到了极大的推动作用。一个较完善的机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。机电一体化是系统技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、检测传感技术、伺服传动技术和机械技术等多学科技术领域综合交叉的技术密集型系统工程。新一代的CNC系统这类典型机电一体化产品正朝着高性能、智能化、系统化以及轻量、微型化方向发展。关键词：X-Y工作台，8031,驱动器，步进电动

2、机，程序存储器，数据存储器，丝杠，导轨目录1.弓I言：32.设计任务43.总体方案的确定53.1机械传动部件的选择53.1.1导轨副的选用53.1.2丝杠螺母副的选用53.1.3减速装置的选用53.1.4伺服电动机的选用53.1.5检测装置的选用53.3系统组成框图64.机械传动部件的计算与选型74.1导轨上移动部件的重量估算74.2铳削力的计算74・3直线滚动导轨副的计算与选型74.3.1块承受工作载荷的计算及导轨型号的选取74.3.2距离额定寿命L的计算84.4滚珠丝杠螺母副的计算与选型84.4.1最人工作载荷Fm的计算84.4.2最大动工作载荷FQ的计算94.4.3初选型号94.4.

3、4传动效率n的计算94.4.5刚度的验算94.4.6压杆稳定性校核104.5步进电动机减速箱的选用104.6步进电动机的计算与选型104.6.1计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量L104.6.2计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩Teq114.6.3步进电动机最大静转矩的选従134.6.4步进电动机的性能校核135机电一体化系统进给伺服系统设计156.步进电动机的驱动电源选用167.工作台控制系统的设计18致谢19参考文献201.引言:现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域的技术革命与改造。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械

4、工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产曲“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。X-Y数控工作台是许多机电一体化设备的基木部件，如数控车床的纵一横向进刀机构、数控铳床和数控钻床的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、滚珠丝杠螺母副，以及伺服电动机等部件构成。其屮伺服屯动机做执行元件用來驱动滚珠丝杠，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，

5、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。图1.1X-Y工作台实物图2・设计任务题目：数控X-Y工作台X向进给系统设计任务：设计一种供应式数控铳床使用的X-Y数控工作台X向进给系统，主要参数如下:1.铳刀最大直径的d二20mm；2.齿数Z二4;3.最大铳削宽度^=20mm;4.最大背吃刀量^=8mm;5.加工材料为钢。6.X方向的脉冲当量8二0.005mm/step;Y方向的脉冲当量8二0.01mm/step7.加工范围为400X320mm；&最大快速移动速度为lm/min;3•总体方案的确定3.1机械传

6、动部件的选择3.1.1导轨副的选用要设计数控车床工作台，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。3.1・2丝杠螺母副的选用伺服电动机的旋转运动需耍通过丝杠螺母副转换成直线运动，需耍满足0.005mm冲当量，滑动丝杠副为能为力，只有选用滚珠丝杆副才能达到要求，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。3.1.3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，放人电动机的输出转矩,降低运动部件折算到电动机转轴上的转动惯量，可能需耍减速装

7、置，且应有消间隙机构,选用无间隙齿轮传动减速箱。3.1.4伺服电动机的选用任务书规定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因此1000mm/min,故木设计不必采用高档次的伺服电动机，因此可以选用混合式步进电动机。以降低成木，提高性价比。3.1.5检测装置的选用选用步进电动机作为伺服电动机后，可选开环控制，也可选闭环控制。本设计所选步进电动机采用开环控制，系统工作时，驱动元件将数