数控机床课程设计--x-y数控工作台设计

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1、《数控机床》课程设计课题名称X-Y数控工作台设计学院机械工程学院专业班级学号姓名指导教师2016年月日目录一、设计的目的1二、设计任务1三、设计主要步骤1（一）确定设计总体方案11.机械传动部件的选择。12.控制系统的设计，完成进给控制系统原理框图及步进电机的控制驱动。2（二）机械传动部件的计算与选型21.导轨上移动部件的重量估算。22.计算切削力。3（三）滚珠丝杠传动的设计计算及效验。41.最大工作载荷的计算。42.最大计算动载荷的确定。43.规格型号的初选。54.传动效率的计算。65.刚度的验算。76.稳定性的验算。87.临界转速的验算。88.滚珠丝杠的选型及安装连接尺

2、寸的确定。9（四）步进电动机的传动计算及电动机选用。121.传动计算122.步进电动机的计算及选型。123.步进电动机转轴上的等效负载转矩M的计算。15（五）滚动导轨的设计计算181.工作载荷的计算。182.小时额定工作寿命的计算。193.距离额定寿命的计算。194.额定动载荷计算。195.导轨副选型206.安装连接尺寸。21四、控制系统的设计22五、机械部分装配图的绘制22结束语23致谢23参考文献24一、II一、设计的目的《数控机床》课程设计是一个重要的实践性教学环节，要求学生综合运用所学理论知识，独立进行的设计训练，主要目的是：1）通过本设计，使学生全面地、系统地了解

3、和掌握数控机床的基本组成及其相关基本知识，学习总体方案拟定、分析与比较的方法。2）通过对机械系统的设计，掌握几种典型传动元件与导向元件的工作原理、设计计算方法及选用原则。3）通过伺服系统的设计，掌握常用伺服电动机的工作原理、计算选择方法与控制驱动方式。4）培养学生独立分析问题和解决问题的能力，学习并初步树立“系统设计”的思想。5）锻炼提高学生应用手册和标准、查阅文献资料以及撰写科技论文的能力。二、设计任务设计一套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；立铣刀齿数；最大铣削宽度；最大背吃刀量；加工材料为碳素钢或有色金属。其它参数如下表。第一组第

4、2组第3组第4组第5组第6组X、Y方向的定位精度mm工作台尺寸为mm加工范围为mm工作台空载最快移动速度mm/min500045004000350030002500工作台进给最快移动速度mm/min500450400350300250加减速时间s0.30.330.360.390.420.45三、设计主要步骤（一）确定设计总体方案1.机械传动部件的选择。（1）丝杠螺母副的选用。23由于该立式铣床为经济型机床，由于精度要求不高，因此采用开环控制，在工作中需把电动机的旋转运动转换成直线运动，而且对定位精度有要求，因此选择定位丝杠。由于需要达到的定位精度，初选的脉冲当量。而滑动丝杠

5、副的定位精度普遍为，达不到所要求的定位精度，因此选择滚珠丝杠螺母副，根据《数控机床系统设计》P95-P97可知滚珠丝杠螺母副具有摩擦损耗低、传动效率高、动/静摩擦变化小、低速时无爬行及使用寿命长等优点，并可通过丝杠螺母的预紧消除间隙，提高传动刚度。1）精度等级的确定由《现代数控机床设计典例》P229选取滚珠丝杠的精度等级为P4。2）滚珠循环方式的确定由《数控机床系统设计》P96-P97可知外循环回路转折平缓，便于滚珠循环，同时结构简单，加工方便。因此滚珠丝杠螺母副的滚珠循环方式选择外循环。3）预紧方式的选择由《数控机床设计实践指南》P105可知垫片预紧具有结构简单、装卸方便

6、、刚度高等优点，考虑到本机床为经济型机床，定位精度要求不高，因此选择垫片预紧。4）支承形式的选择已知工作台最快移动速度（），定位精度为（），加工范围为（），转速不高，有位置精度要求，由《现代数控机床设计典例》P57选择一端固定，一端游动的支承形式。这种支承形式的特点是压杆稳定性更高和临界转速更高。（2）导轨副的选用。由于本机床为经济型数控机床，工作台直线运动，载荷不大，运动速度低，定位精度要求为（），由《数控机床系统设计》P180-P181可知滚动导轨运动灵敏度高，摩擦系数小，定位精度高等优点，因此选择双导轨循环式滚珠导轨。由《现代数控机床设计典例》表2.4-1，选择滚动导

7、轨精度等级为P3，预载荷等级为P2，预载荷值为0.025C。（3）伺服电动机的选用。由于本机床为经济型立式数控铣床，伺服进给系统采用开环系统，定位精度要求较低，脉冲当量为（），定位精度为（），最快移动速度为（）。由《数控机床系统设计》P107，从经济实用角度出发，选用步进电机。（4）减速装置的选用。由于本机床为经济型立式数控铣床，伺服进给系统采用开环系统，从而为了简化机械结构，保证较高的传动精度和传动刚度，首先初定电动机通过联轴器直接与丝杠联接。2.控制系统的设计，完成进给控制系统原理框图及步进电机的控制驱动。根据