x-y数控工作台机电系统设计

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1、华东交通大学理工学院课程设计各专业全套优秀毕业设计图纸课程设计说明书题目：x-y数控工作台机电系统设计系部名称：机械电子工程系专业班级：机电1班学生姓名：学号：指导教师：2014年12月华东交通大学理工学院课程设计摘要X-Y数控工作台机电系统是一个开环控制系统,其结构简单,实用方便而且能够保证一定的精度。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、电子元件表面贴装设备等。因此，选择X-Y数控工作台作为课程设计的内容，对机械电子专业的学生具有普遍意义。本文结合普通数控铣床

2、的基本结构，设计了一台X-Y数控工作台，为铣床的数控化奠定了基础。首先，确定了X-Y数控工作台的总体设计方案，包括机械传动部件的选择和数控系统的设计，机械传动部件的选择如导轨副选用，丝杆螺母副的选用，减速装置的选用，伺服电动机的选择等。其次，对X-Y数控工作台进行机械部分设计，包括直线导轨副的计算与选型，滚珠丝杠螺母副的计算与选型等。最后，对X-Y数控工作台系统设计。通过设计能够满足设计要求，达到数控工作台的基本要求，因本人水平有限，错误和不足之处，敬请老师批评指正。关键字：X-Y数控工作台，机电一体化系统，滚珠丝杠螺母副，伺服电动机华东交通大学理工学院课程

3、设计目录第1章概述。1.1设计任务。第2章总体方案的确定2.1机械传动部件的选择2.1.1导轨副的选用2.1.2丝杠螺母副的选用2.1.3减速装置的选用2.1.4伺服电动机的选用2.1.5检测装置的选用2.2控制系统的设计第3章绘制总体方案图第4章机械传动部分的计算与选型4.1导轨上移动部件的重量估算4.2铣削力的计算4.3直线滚动导轨副的计算与选型4.3.1滑块承受工作载荷的计算及导轨型号的选取4.3.2距离额定寿命的计算4.4滚珠丝杠螺母副的计算与选型4.4.1最大工作载荷Fm的计算4.4.2最大动载荷FQ的计算4.4.3初选型号4.4.4传动效率η的计

4、算4.4.5刚度的验算4.4.6压杆稳定性校核4.5步进电动机减速箱的选用4.6步进电机的计算与选型4.7增量式旋转编码器的选用第5章工作台控制系统的设计第6章步进电机驱动电源的使用参考文献华东交通大学理工学院课程设计华东交通大学理工学院课程设计一、设计任务题目：X-Y数控工作台机电系统设计任务：设计一种供立式数控铣床使用的X-Y数控工作台，主要参数如下：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

5、方向的定位精度均为±0.01mm；8）工作台导轨长度为1260mm；9）工作台空载最快移动速度；10）工作台进给最快移动速度vxmax=vymax=3000mm/min；11）工作台尺寸为230mm×230mm12）加工范围伟250mm×250mm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的X-Y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丝杆螺母副的选用伺服电动机的旋转运动需要通过

6、丝杆螺母副转换成直线运动，要满足0.005mm的脉冲当量±0.01mm和的定位精度，滑动滑动丝杆副无能为力，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。轴向间隙的调整和预紧方式选用垫片调隙式，这种方法结构简单、刚性好、装卸方便，适用于一般精度的机构滚珠丝杠的安装华东交通大学理工学院课程设计采用一端固定，一端游动的方式，因其压杆稳定性和临界转速较高。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

7、要减速装置，且应有消间隙结构。为此，决定采用无间隙齿轮传动减速器。2.1.4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，空载最快速度也只有3000mm/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。2.1.5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。任务书所给的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，拟

8、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