数控机床课程设计说明书 XY数控工作台机电系统设计.doc

滨州学院自动化系 《数控机床》课程设计说明书 设计题目： X-Y数控工作台机电系统设计 班级： 08机械三班 姓名： 指导教师： 滨州学院自动化系 机械设计制造及其自动化专业 机械三班 2011年 6月 目录 一、设计任务 二、设计主要步骤 三、机械部分装配图的绘制 四、控制系统的设计计 五、参考文献 六、总结体会 一、总体方案设计 1.1 设计任务 题目：X—Y数控工作台的机电系统设计 任务：设计一种供立式数控铣床使用的X—Y数控工作台，主要参数如下： 1）工作台面尺寸C×B×H＝245mm×255mm× 2）底座外形尺寸C1×B1×H1＝445mm×445mm× 3）工作台加工范围X=99mm，Y=99 4） X、Y方向的脉冲当量均为0.005mm、脉冲；X、Y方向的定位精度均为±0.01mm； 5）负载重量G=295N； 6）工作台空载最快移动速度为3m/min；工作台进给最快移动速度为1m/min。 7）立铣刀的最大直径d=20mm； 8）立铣刀齿数Z=3； 9）最大铣削宽度； 10）最大背吃刀量。 1.2 总体方案确定 （1）机械传动部件的选择 ① 导轨副的选择 ② 丝杠螺母副的选择 ③ 减速装置的选择 ④ 伺服电动机的选择 ⑤ 检测装置的选择 （2）控制系统的设计 ① ② ③ ④ 图1-1 系统总体框图 二、机械系统设计 2.1、导轨上移动部件的重量估算 重量：按重量=体积×材料比重估算 （45钢密度7.85g/立方厘米） 工作台面尺寸：245mm×255mm×39mm ； 重量：16.88kg； 上导轨座（连电机）重量：(100.21kg+1.1kg)x10N/kg=1013.1N； 夹具及工件重量：315N； X-Y工作台运动部分的总重量G：800N； 2.2、铣削力的计算 零件的加工方式为立式铣削，采用硬质合金立铣刀，工件的材料为碳钢。查表得立铣刀的铣削力计算公式为 代入上式得：N； 其中，每齿进给量，铣刀转速，可直接带入计算。采用立铣刀进行圆柱铣削时，各铣削力之间的比值可查表得出，考虑逆铣时的情况，可估算三个方向的铣削力分别为：=2082. 3 N； =719.34N； =473.25N； 现考虑立铣，则工作台受到垂直方向的铣削力=719.34N，受到水平方向的铣削力分别为纵向铣削力=2082.3N（丝杠轴线方向），径向铣削力=473.2N。 2.3、直线滚动导轨的参数确定 ⑴、滑块承受工作载荷的计算及导轨型号的选取 本设计中的X—Y工作台为水平布置，采用双导轨、四滑块的支承形式。考虑最不利的情况，即垂直于台面的工作载荷全部由一个滑块承担，则单滑块所受的最大垂直方向载荷为=1088.23N。 其中，移动部件重量为G，外加载荷 根据计算出的工作载荷，初选符合要求的直线滚动导轨副的型号：JSA—LG20。 根据任务规定工作台面尺寸，加工范围及工作台整体尺寸的要求，选择导轨的长度为445mm; ⑵、额定寿命的L的校核计算(略) 2.4、滚珠丝杠的设计计算 滚珠丝杠的负荷包括铣削力及运动部件的重量所引起的进给抗力。应按铣削时的情况计算。 最大工作载荷的计算 在立铣时，工作台受到进给方向的载荷（与丝杠轴线平行）为，受到横向的载荷（与丝杠轴线垂直）为，受到垂直方向的载荷（与工作台面垂直）为。 已知移动部件的总重量G，按矩形导轨进行计算，查表，取倾覆力矩影响系数K=1.1，滚动导轨上的摩擦因数。求得滚珠丝杠副的最大工作载荷为： =1.1×2082.3+0.005×(719.34+473.25+1476.93) 2303.54N ⑵、最大动载荷的计算 工作台在承受最大铣削力时的最快进给速度，初选丝杠导程，则此时丝杠转速=220r/min; 取滚珠丝杠的使用寿命T=15000h，代入，得丝杠寿命系： =180; 查表，取载荷系数，滚道硬度为60HRC时，取硬度系数，代入式，求得最大动载荷=15607.54N. ⑶、初选型号 根据计算出的最大动载荷和初选的丝杠导程，查表，选择济宁博特精密丝杠制造有限公司生产的系列型，其额定动载，大于，满足要求。 表2-1 滚珠丝杠螺母副几何参数 名 称 符 号 计算公式和结果 螺纹滚道 公称直径 32 螺距 5 接触角 钢球直径 3.175 螺纹滚道法面半径 偏心距 螺纹升角 螺杆 螺杆外径 螺杆内径 螺杆接触直径 螺母 螺母螺纹外径 螺母内径（外循环） ⑶、传动效率计算 式中：——