机电一体化系统设计课程设计--x-y数控工作台机电系统设计

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1、机械工程系《数控机床》课程设(附装配图)计说明书设计题目：X-Y数控工作台机电系统设计班级：姓名：指导教师：目录20需装配图加q：596094294并留言一、《数控机床》课程设计目的………………………………………………3二、设计任务………………………………………………………………………3三、设计主要步骤……………………………………………………………………31、确定设计总体方案………………………………………………………………4（1）、机械传动部件的选择……………………………………………………4（2）、控制系统的设计……………………………

2、……………………………42、机械传动部件的计算与选型……………………………………………………5（1）、导轨上移动部件的重量估算……………………………………………5（2）、计算切削力………………………………………………………………5（3）、滚珠丝杠传动的设计计算及校验………………………………………6（4）、步进电机的传动计算及电动机的选用…………………………………9（5）、滚动导轨的设计计算……………………………………………………153、其余附件的选择…………………………………………………………………16四、控制系统的设计…………………

3、……………………………………………17五、机械部分装配图的绘制………………………………………………………19六、参考文献…………………………………………………………………………20七、总结体会…………………………………………………………………………20一、设计的目的《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、20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怪知识，学习总体的方案拟定、分析与比较的方法。1、通过对机械系统的设计，掌握几种典型传动元

4、件与导向元件的工作原理、设计计算及选用的方式2、通过对机械系统的设计，掌握常用伺服电机的工作原理、计算控制方法与控制驱动方式3、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4、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=15mm最大背吃刀量=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，加工范围为;4、工作台

5、空载进给最快移动速度：，工作台进给最快移动速度:，加减速0.4s。三、设计主要步骤1、确定设计总方案⑴、机械传动部件的选择①、丝杠螺母副的选择步进电动机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动，需要满足初选0.01mm脉冲当量，因为定位精度±0.02mm，对于机械传动要有一定的精度损失，大约是1/3-1/2的定位精度，现取为1/2，即是±0.01mm和±0.02mm的定位精度，滑动丝杠副无法做到，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。同时选用内循环的形式，

6、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。20由于定位精度不高，故选择的调隙方式是垫片调隙式，这种调隙方式结构简单，刚性好，装卸方便。由于工作台最快的移动速度，所需的转速不高，故可以采用一般的安装方法，即一端固定，一端游动的轴承配置形式。②、导轨副的选用要设计数控铣床工作台，需要承受的载荷不大，而且脉冲当量小，定位精度高，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。③、伺服电机的选用选用步进电动机作为伺服电动机后，可选开环控制，也可选闭环控制。任务书所给的精度对于步

7、进电动机来说还是偏低，为了确保电动机在运动过程中不受切削负载和电网的影响而失步，决定采用开环控制，任务书初选的脉冲当量尚未达到0.001mm，定位精度也未达到微米级，空载最快移动速度也只有3000mm/min,故本设计不必采用高档次的伺服电机，因此可以选用混合式步进电机，以降低成本，提高性价比。④、减速装置的选用选择了步进电动机和滚珠丝杆副以后，为了圆整脉冲当量，放大电动机的输出转矩，降低运动部件折算到电动机转轴上的转动惯量，可能需要减速装置，且应有消间隙机构，如果要选用减速装置，则应选用无间隙齿轮传动减速箱。⑵、控制系统的设计①、设

8、计的X-Y工作台准备用在数控铣床上，其控制系统应该具有轮廓控制，两坐标直线插补与圆弧插补的基本功能，所以控制系统设计成连续控制型。②、对于步进电动机的开环控制系统，选用MCS-51系列的8位单片机AT89S52作为控制系