XY工作台 课程设计 数控复习课程

数控机床课程设计说明书

设计课题 ： X-Y数控工作台设计

院 别 ：

专业班级 ：

学 号 ：

姓 名 ：

指导老师 ：

i 目录

摘要 .......................................................... II

一 前言 ....................................................... 1

二 设计任务 ................................................... 1

三 设计主要步骤 ............................................... 2

（一） 确定设计总体方案 ...................................... 2

1、初拟机械传动部件方案： ................................... 2

2、方案对比分析： ........................................... 2

3、最终方案： ............................................... 3

（二） 机械传动部件的计算与选型 ............................... 3

1 导轨上移动部件的重量估算。 ............................... 3

2 计算切削力 ............................................... 3

3 滚珠丝杠传动设计计算及校验 ............................... 5

4 步进电机的传动计算及电动机的选用 ........................ 10

5 滑动导轨的设计计算 ...................................... 16

6 其余部件的选取 .......................................... 17

结论 .......................................................... 20

致谢 .......................................................... 21

参考文献 ...................................................... 21

ii 摘要

21世纪以来，人类经济高速发展，人们生活发生了日新月异的变化，微处理器、微型计算机在各技术领域得到了广泛应用，对各领域技术的发展起到了极大的推动作用。一个较完善的机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。机电一体化是系统技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、检测传感技术、伺服传动技术和机械技术等多学科技术领域综合交叉的技术密集型系统工程。新一代的CNC系统这类典型机电一体化产品正朝着高性能、智能化、系统化以及轻量、微型化方向发展。

关键字：十字工作台；滚珠丝杠；滚动导轨；步进电机

iii Abstract

Since the 21st century, the human economy has developed high speed, the people live

have had the change which changes with each new day, the microprocessor, the

microcomputer obtain the widespread application in various area of technology, to various

domains technology development enormous promotion effect. A perfect integration of

machinery system, should contain the following several base elements: Basic machine, power

and actuation part, implementing agency, sensing measurement component, control and

information processing part. The integration of machinery is the system technology, the

computer and the information processing and management technology, the automatic control

technology, the examination sensing technology, the servo drive technology and the

mechanical skill and so on multi-disciplinary area of technology synthesis overlapping

technology-intensive systems engineering. New generation's CNC system this kind of model

integration of machinery product toward the high performance, the intellectualization, the

systematization as well as the featherweight, the microminiaturized direction develops.

key words: Cross table Ball screw Rolling guide Stepper motor 1

一 前言

当今世界数控技术及装备发展的趋势及我国数控装备技术发展和产业化的现状

在我国对外开放进一步深化的新环境下 ,发展我国数控技术及装备、提高我国制造业信息化水平和国际竞争能力的重要性 ,并从战略和策略两个层面提出了发展我国数控技术及装备的几点看法。

装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度 ,数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术和最基本的装备 ,又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术 ,而数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品 ,其技术范围覆盖很多领域。

《数控机床》课程设计是一个重要的时间性教学环节，要求学生综合的运用所学的理论知识，独立进行的设计训练，主要目的：

1、通过设计，使学生全面地、系统地了解和掌握数控机床的基本组成及其想关知识，学习总体的方案拟定、分析与比较的方法。

2、通过对机械系统的设计，掌握几种典型传动元件与导向元件的工作原理、设计计算及选用的方式

3、通过对机械系统的设计，掌握常用伺服电机的工作原理

4、培养学生独立分析问题和解决问题的能力，学习并树立“系统设计”的思想

5、锻炼提高学生应用手册和标准、查阅文献资料及撰写科技论文的能力

二 设计任务

设计一套供立式数控铣床使用的X-Y数控工作台，主要参数如下：

1、 立铣刀最大直径的d=15mm；立铣刀齿数Z=3；最大铣削宽度ca=15mm；最大背吃刀量pa=8mm；加工材料为碳素钢或有色金属。

2、 X、Z方向的定位精度均为±0.02mm。

3、工作台面尺寸为230mm×230mm，加工范围为250mm×250mm

4、工作台空载进给最快移动速度：maxymax3000mm/minxVV，工作台进给最快移动速度:maxymax400mm/minxVV，加减速0.4s。 2

三 设计主要步骤

（一） 确定设计总体方案

1、初拟机械传动部件方案：

方案一：①、丝杠螺母副的选择： 滚珠丝杠（内循环）

②、导轨副的选择： 滑动导轨

③、伺服电动机的选择： 步进电机

④、减速装置的选择： 消隙式齿轮减速箱

方案二：①、丝杠螺母副的选择： 滚珠丝杠（外循环）

②、导轨副的选择： 滚动导轨（滚珠）

③、伺服电动机的选择： 步进电机

④、减速装置的选择： 无（直接用联轴器将电动机与丝杠连接，变速直接由脉冲频率来控制）

2、方案对比分析：

（1）丝杠螺母副的选择：

对于设计条件X、Y方向定位精度均为0.02mm，丝杠的精度要比定位精度要高，可见只有选用滚珠丝杆副才能达到要求，滚珠丝杆副的传动精度高、动态响应快、运转平稳、寿命长、效率高、预紧后可消除反向间隙。

经对比，最终选择内循环滚珠丝杠，因为这样摩擦损失小，传动效率高，且径向尺寸结构紧凑，轴向刚度高。

由于安装定位精度不是很高，故选用垫片消隙式进行调隙，这种方法结构简单、刚性好、装卸方便，适用于一般精度的机构。

⑵、导轨副的选择：

要设计的数控铣床工作台，需要承受的载荷不大，对于设计任务精度要求为0.02mm，要求精度较高，因此选用直线滚动导轨副，它具有摩擦系数小，不易爬行，传动效率高，结构紧，安装预紧方便等优点。

⑶、伺服电动机的选择：

为保证定位精度，选用步进电机作为伺服电机，步进电机精度很高，开环接入也满