文档介绍：目录
一、总体…………………………………………………………………………2
二、机械结构设计………………………………………………………………3
1、脉冲当量和传动比的确定……………………………………………………3
2、机械部件(工作台)总体尺寸…………………………………………………3
3、工作载荷分析及计算…………………………………………………………4
4、滚珠丝杠螺母副的选型和校核………………………………………………5
5、导轨的选型和计算……………………………………………………………10
6、联轴器的选择及计算…………………………………………………………11
7、传动系统等效转动惯量计算…………………………………………………12
8、步进电机的选用………………………………………………………………13
三、控制系统设计………………………………………………………………18
1、控制系统硬件的基本组成……………………………………………………18
2、接口程序初始化及步进电机控制程序………………………………………19
3、直线圆弧插补程序设计………………………………………………………22
四、设计总结………………………………………………………………………30
参考文献……………………………………………………………………31
总体
1、总体参数
设计一个数控XY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。已知的设计参数如下:
最大铣刀直径
最大铣削宽度
最大铣削深度
加工材料
工作台加工范围(mm)
最大移动速度
20 mm
10 mm
5 mm
碳钢
X=250,Y=200
3 m/min
2、开、半闭、闭环选择
开环伺服系统——步进电机驱动——没有检测装置
半闭环伺服系统——交流或直流伺服电机驱动——脉冲编码器——速度反馈
闭环伺服系统——交流或直流伺服电机驱动——位置检测装置——位置反馈
本设计采用开环步进电机驱动。
3、传动初步设计
电动机——联轴器——滚珠丝杠——工作台
4、系统组成框图
大致确定为:控制、接口、驱动、传动再到执行。
即为
5、机械传动系统简图
X轴与Y轴的传动系统简图都如图所示
二、机械结构设计
1、脉冲当量和传动比的确定
、脉冲当量的确定
根据机床或工作台进给系统所需要的定位精度来选定脉冲当量。考虑到机械传动系统的误差存在,脉冲当量值必须小于定位精度值。。
、传动比的确定
传动比计算公式: (参考文献【1】式2-1)
其中:为步进电机的步距角,为滚珠丝杠导程,为系统脉冲当量。根据传动设计,采用联轴器,初选电机步距角,丝杠导程,。
则其传动比
2、机械部件(工作台)总体尺寸
由于工作台的加工范围为X=250mm,Y=200mm。。所以:X=250×=275mm, Y=200×=220mm,其厚度初定为30mm。
选择工作台的型槽为T型槽,查电子版《袖珍机械设计师手册》中的T型槽和相应螺栓(摘自GB/T158-1996) 表3-25T型槽和相应螺栓尺寸,可得所选T型槽的参数:
A=10mm B=18mm
C=8mm H=21mm
间距取50mm
一取工作台厚度为T型槽厚度的2倍,即2×21=42mm。
工作台质量:,即纵向丝杠所承受的质量。
在工作台上的工件和夹具的质量估计为
所以总的移动部件的重量为
3、工作载荷分析及计算
铣削运动的特征是主运动为铣刀绕自身轴线高速回转,进给运动为工作台带动工件在垂直于铣刀轴线方向缓慢进给(键槽铣刀可沿轴线进给).铣刀的类型很多,但以圆柱铣刀和端铣刀为基本形式,此选用莫氏锥柄立铣刀,:
FZ=···d0-·ap·Z(参考文献【1】表2-1)
式中各参数如下:
CFz———铣削力系数,CFz=(参考文献【1】表2-3)
ae ———最大铣削宽度,本设计为10mm
ap ———背吃刀量,本设计为5mm
Z ———铣刀齿数,选择粗齿,齿数取3(参考文献【2】表3-23)
d0 ———铣刀直径,查得d0= 20mm(已知)
af ———每齿进给量(mm/齿),即铣刀每转一个齿间角时,工件与铣刀的相对移动量,查得af=(参考文献【2】表5-6)
故:
FZ=××××20-×5×3=545 N
由表2-1和表2-2中