小型立式铣床工作台升降和制动装置设计_课程设计

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1、内蒙古工业大学机电装备课程设计小型立式铣床工作台升降和制动装置设计目录摘要3第一章微机数控系统总体设计方案拟定31.1系统运动方式的确定与伺服系统的选择31.2机械传动方式41.3计算机系统选择41.4总体方案的确定4第二章机床进给伺服系统机械部分设计计算42.1设计参数42.2滚珠丝杠螺母副的计算与选型72.2.1进给丝杠82.2.2横向进给丝杠92.2.3滚珠丝杠副的几何参数152.3滚动导轨的计算与选择152.3.1滚动导轨副的额定寿命152.3.2直线导轨副的参数172.4交流伺服电机的计算与选择182.4.1转动惯量的计算182.4.2电机的力矩的计算20第三章微机数

2、控系统硬件电路设计233.1计算机系统233-2单片微机数控系统硬件电路设计内容233.2.1绘制电气控制系统框图233.2.2选择CPU的类型243.2.3存储器扩展电路的设计243.2.4I/O接口电路设计253.3各类芯片简介253.3.18031芯片简介2533内蒙古工业大学机电装备课程设计3.3.2373芯片简介253.3.3138芯片简介263.3.46264芯片简介263.3.52764芯片简介263.3.68155芯片简介263.3.78255芯片简介273.4存储器扩展电路设计273.4.1程序存储器ROM的扩展273.4.2数据存储器RAM的扩展283.4.

3、3译码电路的设计283.5I/O接口电路的设计293.5.18155通用可编程接口芯片293.5.28255可编程接口芯片303.5.3键盘显示接口电路3033内蒙古工业大学机电装备课程设计摘要【摘要】：小型立式铣床工作台升降和制动装置设计。数控机床的加工系统、立体仓库中堆垛机的平面移动系统、平面绘图仪的绘图系统等,尽管结构和功能各不相同,但基本原理相同。机电一体化系统是将机械系统与微电子系统结合而形成的一个有机整体。本文通过对小型立式铣床工作台的机械系统、控制系统及接口电路的设计,阐述了机电一体化系统设计中共性和关键的技术。本次课程设计，主要设计和研究小型立式铣床工作台及其电

4、气原理图。确定小型立式铣床工作台的传动系统，选择了螺旋传动，验算了螺旋传动的刚度、稳定性，寿命等参数；还设计了导轨，根据其用途和使用要求，选择了直线滚动导轨副，确定了其类型、转动力矩、转动惯量。【关键词】：小型立式铣床工作；滚珠丝杠螺母副；直线滚动导轨副；交流伺服电机；第一章总体设计方案拟定1.1系统运动方式的确定与伺服系统的选择数控系统按运动方式可分为点位控制系统、点位/点线系统和连续控制系统。为了满足小型立式铣床工作台运动定位,暂停,急停等功能,故选择连续控制系统。伺服系统有开环、闭环和半闭环。考虑到工作台实际位移的检测，补偿系统的误差，故采用半闭环控制系统，利用交流伺服电

5、机进行驱动。1.2机械传动方式33内蒙古工业大学机电装备课程设计为了实现设计要求的分辨率，采用交流伺服电机转动丝杠。为了保证一定的传动精度和传动平稳性，尽量减小摩擦力，选用滚珠丝杠螺母副。同时，为了提高传动刚度和消除传动间隙，采用有预加负荷的结构。1.3计算机系统选择采用三菱PLC伺服系统1.4总体方案的确定微机伺服驱动器光码盘交流伺服电机GML图1—1总体方案设计第二章机床进给伺服系统机械部分设计计算2.1设计参数1、工作台尺寸：长*宽=300*2002、工作台升降行程：25033内蒙古工业大学机电装备课程设计3、工作台总重：4、最高运行速度：步进电机运行方式：空载：0.8m

6、/mim：切削：0.3m/min；交流伺服电动机运行方式：空载：10m/mim：切削：2m/min；5、系统分辨率：开环模式0.01mm/step；半闭环模式0.005mm/step；6、系统定位精度：开环模式0.10mm；半闭环模式0.01mm；7、切削负载：X向300N；Y向500N；Z向800N；2.2滚珠丝杠螺母副的计算与选型图2-1丝杠螺母副设计框图2.2.1计算进给牵引力作用在滚珠丝杠上的进给牵33内蒙古工业大学机电装备课程设计引力主要包括切削时的走刀抗力以及移动件的重量和切削分力在导轨上的摩擦力。因而其数值的大小与导轨的型式有关，由于在设计中采用的是加有导轨块的滚

7、动导轨，所以选择的计算公式为综合导轨的计算公式。计算公式为：式中---Z向切削分力（N）；---移动工作台总重（N）---导轨上的摩擦系数，随导轨型式而不同；---考虑颠复力矩影响的实验系数；综合导轨的,，取，式中，，代入计算得2.2.2计算最大动载荷选用滚珠丝杠副的直径时，必须保证在一定轴向载荷作用下，丝杠在回转100万转（106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，用下式计算选择：式中--额定寿命，15000h--丝杠转速，，用下式计