XY工作台系统课程的设计二维水平数控滑台.docx

《机电系统课程设计》设计说明书设计题目：二维水平数控滑台 设计　者：学　　号：班　　级：指定教师：　　　　　　　　　　　　　　完成时间：2013年3月13日一、设计任务书二维水平数控滑台1.设计内容该设计可分为两大块，机械系统设计、和驱动控制系统设计。机械系统的设计主要包括：整体结构设计；电机、丝杆、导轨、联轴器等标准器件的选择；底板、轴承座、电机座等零件的设计。驱动控制系统设计包括：设计简单的步进电机驱动电路或根据电机选择成品驱动器；选择控制器或自行设计控制器，控制器配套软件的设计。驱动控制系统最终要完成电气原理图。2.设计要求2.1机械系统设计要求：结构轻巧合理两维的组合方式自拟技术指标行程mm脉冲当量mm中心负载最大速度重复定位精度100×1000．002515kg40mm/s＜0.005mm2.2驱动电路的设计或选择：针对所选择的的电机，设计符合负载要求的驱动电路或选择驱动器。2.3控制系统设计要求：要求实现的功能：1）电机的点动控制：电机正转、反转、停止等功能2）电机的轮廓控制：直线插补功能，圆弧插补功能3）电机的启停时的加减速控制3. 设计任务A．总体方案设计，收集资料，明确设计任务、方案的设计及选择B．机械部分设计，具体任务包括结构设计、设计计算、零件图绘制、装配图绘制C．电气部分设计，包括驱动电路设计或选择，控制器软硬件设计或选择，强电部分设计，电器原理图绘制二、设计说明书1.引言1.1数控机床的概念数控机床是数字控制机床（Computer numerical control machine tools）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。它与普通机床相比，其优越性是显而易见的，不仅零件加工精度高，产品质量稳定，且自动化程度极高，可减轻工人的体力劳动强度，大大提高了生产效率，特别值得一提的是数控机床可完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂曲面的零件加工，因而数控机床在机械制造业中的地位愈来愈显得重要。1.2数控机床的组成数控机床一般由控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体组成。1.控制介质：以指令的形式记载各种加工信息；2.数控装置：接受输入的加工信息，经数控装置运算处理，向伺服系统发出相应的脉冲；3.伺服系统：把数控装置的脉冲信号转换成机床运动部件的机械位移；用于实现数控机床的进给伺服控制和主轴伺服控制。4.机械系统：包括，主轴部分、进给系统、刀库和自动换刀装置(ATC)、自动托盘交换装置(APC)等。1.3X-Y数控工作台X-Y数控工作台是许多机电一体化设备的基本部件，如数控车床的纵—横向进刀机构、数控铣床和数控钻床的X-Y 工作台、激光加工设备的工作台、电子元件表面贴装设备等。模块化的 X-Y 数控工作台，通常由导轨座、移动滑块、工作、滚珠丝杠螺母副，以及伺服电动机等部件构成。其中伺服电动机做执行元件用来驱动滚珠丝杠，滚珠丝杠螺母带动滑块和工作平台在导轨上运动，完成工作台在X、Y 方向的直线移动。导轨副、滚珠丝杠螺母副和伺服电动机等均以标准化，由专门厂家生产，设计时只需根据工作载荷选取即可。控制系统根据需要，可以选取用标准的工作控制计算机，也可以设计专用的微机控制系统。2.总体方案设计2.1 设计任务设计一个数控 X-Y 工作台及其控制系统。设计参数如下：中心负载 M=15kg；工作台行程X=150，Y=150；工作台最大速度V=2.4m/min；脉冲当量S=0.0025mm；传动方式：丝杠直连。2.2 总体方案确定数控机床进给传动装置的精度、灵敏度和稳定性，将直接影响工件的加工精度。为此，数控机床的进给传动系统必须满足:（1）传动精度高；（2）摩擦阻力小；（3）运动部件惯量小。此系统要求实现两个电机的协调运动，以及一定的正转反转停止等控制功能，采用单片机来控制步进电机，实现了软件与硬件相结合的控制方法。利用单片机的强大功能控制步进电机驱动电路，可以控制电机的加减速控制功能，设置正、反转、停止功能，因此采用基于单片机的控制方案。选用单片机、步进电机驱动芯片和键盘阵列，构建了集步进电机控制器和驱动器为一体的步进电机控制系统。二维工作台作为被控对象通过步进电机驱动滚珠丝杆在X/Y 轴方向联动。X-Y工作台的传动方式：为保证一定的传动精度和平稳性，又要求结构紧凑，所以选用丝杠螺母传动副。为提高传动刚度和消除间隙，采用预加负荷的结构。由于工作台的运动载荷不大，因此采用有预加载荷的双V形滚珠导轨。采用滚珠导轨可减少两个相对运动面的动、静摩擦系数之差，从而提高运动平稳性，