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 4
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 6
5、导轨的选型和计算 11
6、联轴器的选择及计算 12
7、传动系统等效转动惯量计算 13
8、步进电机的选用 14
三、控制系统设计 19
1、数控系统硬件电路设计 19
2、系统控制软件的设计 22
参考文献 25
一、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
8 mm
4 mm
碳钢
X=200,Y=150
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
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。本次设计给定脉冲当量为=。
、传动比的确定
传动比计算公式: 专业课课程设计指导书(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, 选电动机型号为55BF009,其步矩角=,选丝杠规格为2004-3(FYND) 其导程为4mm,。
则其传动比
2、机械部件(工作台)总体尺寸
2、1初定工作台的尺寸
由于工作台的加工范围为X=200mm,Y=150mm。。所以:X=200×=220mm, Y=150×=165mm,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)。
根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》选铣刀。由表3-23,根据最大铣刀直径d=20mm,最大铣削宽度,最大铣削深度选择莫氏锥柄立铣刀,立铣刀各参数如下:
直径范围
推荐直径
齿数
>
标准系列
标准系列
粗齿
中齿
细齿
19
20
22
38
123
3
4
6
140
由表5-11 高速钢立铣刀铣平面的铣削进给量中选取,由专业课课程设计指导书表2-2查得高速钢铣刀铣削力公式,选定铣刀转速,由专业课课程设计指导书表2-3查得切削力公式中铣削力系数,因此铣削力为:
由表2-1和表2-2中表示每齿进给量,即铣刀每转一个齿间角时,工件与铣刀的相对移动量,每齿进给量、每转进给量和工作台进给速度三者之间的关系为:
式中z为铣刀齿数,n为铣刀转速
可得工作台进给速度
作用在工作台上的合力与铣刀刀齿上受到的铣削力的合力F大小相同,方向相反,合力就是设计和校核工作台进给系统时要考虑的工作载荷,它可以沿着铣床工作台运动方向分解为三个力:工作台纵向进给方向载荷,工作台横向进给方向载荷和工作台垂直进给方向载荷。
工作台工作载荷、和与铣刀的切向铣削力之间有一定的经验比值。因此,根据专业课课程设计指导书表2-4,查工作台载荷与切向铣削力的经验比值:
铣削条件
比值
不对称铣削
逆铣
顺铣
圆柱铣、立铣盘铣和成型铣
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~
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/
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求出后,根据最大的经验比算,即可计算出工作台的计算载荷、和。
4、滚珠丝杠螺母副的选型和校核
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