钻床数控改装用数控XY工作台设计说明书.doc

数控机床课程 设计说明书 设计题目：钻床数控改装用数控X、Y工作台设计 姓名： 院别： 机械工程学院 班级： 机自Y116 学号： 201100104067 指导老师：  目 录 一、设计目的........................................1 二、设计要求........................................1 三、设计的内容和步骤................................1 （一）总体设计方案.............................1 ① 设计机构的性能要求 ②待改装钻床型号的确定 ③控制方式的确定 ④伺服系统的确定 ⑤工作台参数的初步选定 ⑥导轨的选型思路 ⑦滚珠丝杠选型思路 ⑧丝杠和电机连接零件的选取思路 ⑨支承座材料的选取 ⑩轴承类型的选取思路 （二）机械部分改装设计与计算....................4 ①确定工作台的尺寸及其重量 ②滚珠丝杠参数计算与选型 ③支承座参数设计 ④滚动导轨参数计算与选型 ⑤步进电机参数计算与选型 ⑥联轴器的选择 四、设计总结....................................19 五、参考文献....................................19一、设计目的 设计一套简易数控XY工作台，固定在某一钻床的工作台上， XY工作台的位置控制采用步进电机数控系统，通过上述方案将该普通钻床改装成简易的经济型数控钻床。 二、设计要求 1、改造后的钻床能够加工最大面积为220×290mm2的工件，最大工件重200kg。 2、数控XY工作台要求孔的定位精度在±0.02mm内，工作台快进速度为3.6m/min，加减速时间为0.1秒。 注：A和B的推荐取值范围为180-300mm。 三、设计的内容和步骤 （一）总体设计方案 ① 设计机构的性能要求 （1）具有高的静、动态刚度和良好的抗振性能； （2）具有较高的几何精度、传动精度、定位精度和热稳定性； （3）具有实现辅助操作自动化的结构部件； ②待改装钻床型号的确定 Z4032 ③控制方式的确定 控制方式按运动轨迹分类，可分为点位控制、直线控制和轮廓控制三种。点位控制的特点是只控制刀具相对于工件定位点的位置精度，不控制点与点之间的运动轨迹，在移动过程中刀具不进行切削；直线控制的特点是除了控制起点与终点之间的准确位置外，而且要求刀具由一点到另一点之间的运动轨迹为直线，并能控制位移的速度；轮廓控制的特点是能够对两个或两个以上的坐标轴方向同时进行连续控制，并能够对位移和速度进行严格地、不断地控制。因子控钻床上刀具在移动过程中没有进行切削，故采用点位控制。 ④伺服系统的确定 伺服系统有开环伺服系统、闭环伺服系统、半闭环伺服系统。因要求将普通钻床改装成简易的经济型数控钻床，考虑到运动精度要求不高，为简化结构，降低成本，所以采用步进电机开环伺服系统驱动。XY工作台系统总体框图如下图所示： ⑤工作台参数的初步选定 初步确定工作台面积参数为：300mm×350mm 。 ⑥导轨的选型思路 由于工作台的运动部件重量和工作载荷不大，故选用直线滚动导轨副，从而减小工作台的摩擦系数，提高运动平稳性。 ⑦滚珠丝杠选型思路 为保证一定的传动精度和平稳性以及结构的紧凑，采用滚珠丝杠螺母传动副。为提高传动刚度和消除间隙，采用有预加载荷的结构。 ⑧丝杠和电机连接零件的选取思路 因电动机经过联轴器直接与丝杠联接,进给传动系统的传动精度和传动刚度较高，使机械结构简单，所以丝杆和电机连接零件采用联轴器连接。 ⑨支承座材料的选取 初选支承座材料为灰铸铁HT150，因其耐磨耐腐蚀，刚度高，抗震性好。 ⑩轴承类型的选取思路 初步设计滚珠丝杠的支承的安装采用固定—游动式，轴承主要承受轴向载荷，所以固定端选用两个角接触球轴承，支持端选用深沟球轴承。 设　计　计　算　及　说　明 结　果 （二）机械部分改装设计与计算 ①确定工作台的尺寸及其重量 根据设计要求，加工的工件的最大面积为220mm×290mm,初定工作台尺寸为300mm