X-Y数控工作台设计（800×500）说明书.doc

X-Y数控工作台设计 学 生： 学 号： 专 业： 班 级： 指导教师： 目录 一、课程设计目的…………………………………………………………………4 二、设计任务………………………………………………………………………4 三、设计主要步骤……………………………………………………………………5 1、确定设计总体方案………………………………………………………………5 （1）、机械传动部件的选择……………………………………………………5 （2）、控制系统的设计…………………………………………………………6 2、机械传动部件的计算与选型……………………………………………………6 （1）、导轨上移动部件的重量估算……………………………………………6 （2）、计算切削力………………………………………………………………6 （3）、滚珠丝杠传动的设计计算及校验………………………………………7 (4)、步进电机的选用…………………………………………………………10 （5）、滚动导轨的设计计算……………………………………………………15 3、其余附件的选择…………………………………………………………………16 四、控制系统的设计………………………………………………………………17 五、总结体会…………………………………………………………………………19 六、参考文献………………………………………………………………………19 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，要求学生综合的运用所学的理论知识，独立进行的设计训练，主要目的： 通过设计，使学生全面地、系统地了解和掌握数控机床的基本组成及其思想知识，学习总体的方案拟定、分析与比较的方法。 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、设计计算及选用的方式 通过对机械系统的设计，掌握常用伺服电机的工作原理、计算控制方法与控制驱动方式 培养学生独立分析问题和解决问题的能力，学习并树立“系统设计”的思想 锻炼提高学生应用手册和标准、查阅文献资料及撰写科技论文的能力 二、设计任务 设计X-Y数控工作台，主要参数如下： 设计一台数控回转工作台并开发其控制、驱动系统，工作台台面800×500mm，分辨率为δ=5分/step，承受最大载荷Tmax=1800Nm。 三、设计主要步骤 1、确定设计总方案 ⑴、机械传动部件的选择 丝杠螺母副的选择 步进电动机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动，需要满足初选0.005mm脉冲当量，因为定位精度±0.01mm，对于机械传动要有一定的精度损失，大约是1/3-1/2的定位精度，现取为1/2，滑动丝杠副无法做到，只有选用滚珠丝杆副才能达到要求，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。 同时选用内循环的形式，因为这样摩擦损失小，传动效率高，且径向尺寸结构紧凑，轴向刚度高。 由于定位精度不高，故选择的调隙方式是垫片调隙式，这种调隙方式结构简单，刚性好，装卸方便。 由于工作台转速不高，故可以采用一般的安装方法，即一端固定，一端游动的轴承配置形式。 ②、导轨副的选用 要设计数控铣床工作台，需要承受的载荷不大，而且脉冲当量小，定位精度高，因此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，安装预紧方便等优点。 ③、伺服电机的选用 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低，为了确保电动机在运动过程中不受切削负载和电网的影响而失步，决定采用开环控制，任务书初选的脉冲当量尚未达到0.001mm，定位精度也未达到微米级，空载最快移动速度也只有2300mm/min,故本设计不必采用高档次的伺服电机，因此可以选用混合式步进电机，以降低成本，提高性价比。 ④、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，可能需要减速装置，且应有消间隙机构，如果要选用减速装置，则应选用无间隙齿轮传动减速箱。 ⑵、控制系统的设计 ①、设计的X-Y工作台准备用在数控铣床上，其控制系统应该具有轮廓控制，两坐标直线插补与圆弧插补的基本功能，所以控制系统设计成连续控制型。 ②、对于步进电动机的开环控制系统，选用MCS-51系列的8位单片机AT89S52作为控制系统的CPU，能够满足任务书给定的相关指标。 ③、要设计一台完整的控制系统，在选择CPU之后，还要扩展程序存储器，I/O接口