小型立式铣床工作台升降和制动装置方案设计书37316.docVIP

目 录 摘 要 2 第一章 总体设计方案拟定 3 1.1系统运动方式的确定与伺服系统的选择 3 1.2机械传动方式 3 1.3计算机系统选择 3 第二章 机床进给伺服系统机械部分设计计算 4 2.1 设计参数 4 2.2 滚珠丝杠螺母副的计算与选型 4 2.2.1 计算进给牵引力 4 2.2.2 计算最大动载荷 5 2.2.3 滚珠丝杠螺母副的选型 5 2.2.4 传动效率计算 6 2.2.5 刚度的验算 6 2.2.6 稳定性验算 8 2.2.7 滚珠丝杠副的几何参数 9 2.3滚动导轨的计算与选择 10 2.3.1滚动导轨副的额定寿命 10 2.3.2 直线导轨副的参数 12 2.4 步进电机的计算与选择 12 2.4.1步进电动机减速箱的选用 12 2.4.2步进电动机的计算与选型 13 第三章 微机数控系统硬件电路设计 18 3.1控制系统 18 3.2步进电机介绍 18 3.3可编程逻辑控制器 19 3.4工作台升降控制 20 主要参考文献 22 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】：小型立式数控铣床；滚珠丝杠螺母副；直线滚动导轨副；步进电动机； 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、直线控制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。伺服系统有开环和半闭环。考虑到工作台实际位移的检测，补偿系统的误差，采用开环控制系统，利用步进电机进行驱动。 1.2机械传动方式 为了实现设计要求的分辨率，采用步进电机转动丝杠。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 三菱PLC具有结构灵活，传输质量高、速度快、带宽稳定，范围广，低成本，适用面广等优点。因此我们采用三菱PLC。 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=500*320 2、工作台升降行程：250 3、工作台总重： 4、最高运行速度： 步进电机运行方式：空载：0.5m/mim；切削：0.1m/min； 交流伺服电动机运行方式：空载：8m/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600N；Y向800N；Z向 1200N。 2.2 滚珠丝杠螺母副的计算与选型 2.2.1 计算进给牵引力 作用在滚珠丝杠上的进给牵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动导轨，所以选择的计算公式为矩形导轨的计算公式。计算公式为： （2-1） 式中 ——X向切削分力（N）； ——Y向切削分力（N）； ——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； ——颠覆力矩影响系数。 矩形导轨的,,式中，，,。 代入计算得 （2-2） 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： （2-3） （2-4） 式中 ——额定寿命，15000h； ——丝杠转速，； ——温度系数，查表3-23，工作温度小于100℃