专业课程设计-xy数控工作台[1]

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1、本科生专业课程设计（2011届）学生姓名：学号：专业名称：班级：指导教师：2010年11月20日专业课程设计——洪灵目录任务书2二、总体方案的确定3三、机械传动部件的计算与选型5四、工作台机械装配图的绘制17五、工作台控制系统的设计18参考文献20附件121附件222附件323附件42424专业课程设计——洪灵任务书设计题目：X-Y数控工作台机电系统设计设计任务：设计一台微机控制XY两坐标工作台，供立式数控铣床使用。具体内容如下：1、机械系统设计：通过计算,正确选择传动机构、导向机构、执行机构、驱动电机等，根据计算说明，绘制机械系统装配图。2、控制系统设计：根据系

2、统要求，选择正确的控制策略，设计合理的控制系统，并绘制控制系统电路图。3、主要程序设计：在机械系统设计与控制系统设计的基础上，进行控制系统的主程序设计，列出程序清单。4、设计说明书撰写。系统主要参数：1、立铣刀最大直径d=20mm2、立铣刀齿数Z=33、最大铣削宽度4、最大背吃刀量5、加工材料为碳素钢或有色金属6、X,Y方向的脉冲当量7、X,Y方向的定位精度均为±0.01mm8、工作台面尺寸为400mm×500mm(我们这个长度400以下)，加工范围为200mm×200mm9、工作台空载最快移动速度10、工作台进给最快移动速度时间安排及任务：一、系统功能介绍、总体

3、方案设计（1天）1.机电一体化产品设计的基本过程介绍；2.XY工作台功能介绍；3.总体方案的确定二、单元功能模块介绍和设计任务的落实（1天）三、详细设计（8天）1．机械系统装配图设计；2．控制各部分原理图的设计；3．主功能程序的编制24专业课程设计——洪灵二、总体方案的确定1、机械传动部件的选择（1）导轨副的选用要设计的X-Y工作台是用来配套轻型的立式数控铣床，需要承载的载荷不大，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。选直线滚动导轨副（2）丝杠螺母副的选用伺服电动机的旋

4、转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动，要满足0.01mm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，而且滚珠丝杠已经系列化，选用非常方便，有利于提高开发效率。选滚动丝杠螺母副（3）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，且应有消除间隙机构。为此，系统中决定采用无间隙齿轮传动减速箱。拟采用减速器（4）伺服电动机的选用任务书规定的脉冲当

5、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2000mm/min。因此，本设计不必采用高档次的伺服电动机，如交流伺服电动机或直流伺服电动机等，可以选用性能好一些的步进电动机，如混合式步进电动机，以降低成本，提高性价比。伺服电机选步进电机（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。任务书所给精度对于步进电动机来说还是偏高的，为了确保电动机在运转过程中不受切削负载和电网的影响而失步，决定采用半闭环控制，并在电动机的尾部转轴上安装增量式旋转编码器，用以检测电动机的转角与转速。增量式旋转编码器的分辨率应与步

6、进电动机的步距角相匹配。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，以及检测装置拟采用相同的型号与规格。检测装置的选用：增量式旋转编码器24专业课程设计——洪灵2、控制系统的设计（1）设计的X-Y工作台准备用在数控铣床上，其控制系统应该具有单坐标定位、两坐标直线插补与圆弧插补的基本功能，所以控制系统应该设计成连续控制型。连续控制型（2）对于步进电动机的半闭环控制，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。单片机选

7、：AT89S52（3）要设计一台完整的控制系统，在选择CPU之后，还需要扩展程序存贮器、数据存贮器、键盘与显示电路、I/O接口电路、D/A转换电路、串行接口电路等。需要电路扩展（4）选择合适的驱动电源，与步进电动机配套使用，我们将自行设计。自行设计步进电机驱动电源步进电动机减速器滚珠丝杠步进电动机减速器工作台滚珠丝杠X方向传动机构Y方向传动机构微型机机电接口驱动电路人机接口图2-1系统总体方案结构框图系统总体方案图三、机械传动部件的计算与选型1、导轨上移动部件的重量估算按照下导轨上面移动部件的重量来进行估算。包括工件、夹具、工作平台、上层电动机、减速箱、滚珠丝杠副

8、、直线滚动