立式铣床 Y数控工作台结构设计.doc

绪论 1.1 X-Y工作台的发展趋势及产业化的现状 数控技术是先进制造技术的核心，是制造业实现自动化、网络化、智能化、复合化等的基础。随着科学技术的发展，数控技术发展也会越来越快，这也意味着它所需要考虑和处理的技术与非技术问题越来越多。中国的数控系统已经历了40 年的发展。数控技术发展应根据我国的实际情况，制定符合国情的总体发展战略，朝着高可靠稳定、高速度、高精度化、智能化、数控编程自动化、网络化方向发展。 工作台作为数控机床的重要组成部分，也是影响加工精度的重要组成环节。从一开始为了满足加工简单的零件而设计的直线运动的X—Y工作台，到现在为了实现多工位加工而制造的分度工作台和回转工作台等。为了满足现代制造业的发展，也为了环境的要求，一作台的驱动装置从原来的机械驱动变为液旅驱动，现在更多的采用了气动装置，更好的保护了环境，节约了资源。由于工作台是一台机床的关键配套部件，因此世界各国都有对其进行研究，我国在工作台的研究开发方面也取得了长足的进步。目前工作台的种类繁多，传统的工作台只能安装在某一指定机床上，伴随着科技的与时俱进，它们的功能也由传统单一性向现代的多功能性方向发展，现在一些工作台，它不仅可以安装在钻床上，还可以安装在铣床和镗床等机床上。并且目前部分工作台还可以作为机床的第四回转轴，大大提高了机床的性能。例如：可倾回转工作台，它可以实现用于数控机床和加工中心机床上，可利用原机床的两个控制坐标控制转台的回转和倾斜，也可直接利用本转台配套的数控装置与机床联接完成所需的工作循环。它可以完成任意角度的孔、槽、平面类机械加工，以及曲线、凸轮等的加工，并可达到较高的精度。另外也可用于非数控钻、铣、镗类机床上，独立完成等分和不等分的角度分度工作。国外工作台的功能与我国所生产的工作台功能基本相似，但是在其精度方面，国外的一些公司所生产的工作台要略高于我国所生产的工作台。因此我国与国外相比，还是有一定的差距，因此工作台的设计具有重要意义，我们要借助时代的步伐，与时俱进，开拓创新，使我国成为具有领先技术的综合性强国。 1.2数控X-Y工作台设计的意义和目的 本设计所设计的X-Y工作台采用了低摩擦的直线滚动导轨和精密的丝杠，它的工作原理是通过MCS-51单片机来控制步进电机，使X-Y工作台实现了数控控制。工作台的自动化能大大减轻劳动强度，提高劳动生产效率。本设计的X-Y数控工作台机电系统设计是一个开环控制系统，其结构简单，实现方便而且能保证一定的精度。通过微机控制技术的简单的应用，实现对机床的控制，使机床的加工范围扩大，精度和可靠性进一步提高。多数数控铣床工作台的总体布局与和它类似的普通机床的总布局是基本相同或相似的，并且已经形成了传统的、经过考验的固定形式，只是随着生产要求与科学技术的发展，还会不断有所改进。数控铣床工作台的总体布局是机床设计中带有全局性的问题，它的好坏对机床的制造和使用都有很大的影响。一方面是要从机床的加工原理即机床各部件的相对运动关系，结合考虑工件的形状、尺寸和位置等因素，来确定各主要部件之间的相对位置关系和配置，另外一方面全面考虑机床的外部因素，如外观造型、操作维修，生产管理和人机关系等问题对机床总布局的要求。 随着科学技术的不断进步和工业生产的不断发展，许多新技术新工艺新设备不断涌现，进一步提高铣床工作台精度及其效率，同时缩短工作台生产成本，使之在同类工件竞争中处于优势地位。 在本设计中着重介绍了如何对X-Y工作台进行设计，对导轨、丝杠、电机、选用等方面进行了深入的分析。 通过对X-Y工作台的设计，能够正确运用机床数控系统等课程的基本理论个有关知识，学会设备数控化改造方案的拟定、比较、分析及进行必要的计算；通过对设备改造的机械部分设计，掌握数控设备典型零件的计算方法和步骤以及正确的结构设计方法；提高自己应用手册、标准以及编写文件等资料的能力。 1.3本设计的主要内容和任务 设计一个数控X-Y工作台及其控制系统，该工作台可安装在铣床上用于铣削加工； 1）查阅文献收集资料确定系统组成方案（功能、机械传动系统简图、主要设计参数，及方案分析、比较、说明）； 2）机械部件的总体尺寸、质量、转动惯量的估算； 3）传动部件、导向部件的设计、计算和选用； 4）步进电动机计算、选用； 5) 其它相关零件的选型及计算。 6）各部分部件的尺寸材料外形确定。 7) 使用ProE或solidworks等软件对机械结构进行三维设计（装配图和主要零件零件图） 第二章.总体方案的设计 2.1设计参数的确定 系统分辨率为0.01mm，其它设计参数如下表。 最大铣刀直径 最大铣削宽度ae 最大铣削深度ap 加工材料 工作台加工范围（mm） 最大移动速度 16mm 5mm 2mm 碳钢