钻床数控改装—数控xy工作台的设计

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1、目录一、设计目的二、设计要求三、设计的内容和步骤（一）总体设计方案（二）机械部分改装设计①设计机构的性能要求②待改装钻床型号的确定③控制方式的确定④伺服系统的确定⑤工作台参数的初步选定⑥导轨的选型思路⑦滚珠丝杠选型思路⑧丝杠和电机连接零件的选取思路⑨支承座材料的选取⑩轴承类型的选取思路（三）计算部分①确定工作台的尺寸及其重量②支承座参数设计③滚珠丝杠参数设计④滚动导轨参数设计⑤电机参数设计26⑥联轴器的选着（一）设计总结（二）参考文献一、设计的目的通过本次设计，使我们全面地、系统地了解和掌握数控机床的基

2、本内容和基本知识，初步掌握数控机床的设计方法，并学会运用手册标准等技术资料。同时培养我们学生的创新意识、工程意识和动手能力。二、设计要求1、改造后的钻床能够加工最大面积为200×210，最大工件重量为150kg。2、数控XY工作台要求孔的定位精度在±0.02mm内，工作台快进速度为2.4m/min，加速时间为：0.2秒。三、设计的内容和步骤题目：钻床数控改装——数控XY工作台的设计设计一套简易数控XY工作台，固定在某一钻床的工作台上。XY工作台的位置控制采用步进电机数控系统，通过上述方案将该普通钻床改装

3、成简易的经济型数控钻床。（一）、总体设计方案1、机电一体化机械系统应具备良好的伺服性能（即高精度、快速响应性和稳定性好）从而要求本次设计传动机构满足以下几方面：26（1）转动惯量小在不影响机械系统刚度的前提下，传动机构的质量和转动惯量应尽量减小。否则，转动惯量大会对系统造成不良影响，机械负载增大；系统响应速度降低，灵敏度下降；系统固有频率减小，容易产生谐振。所以在设计传动机构时应尽量减小转动惯量。（2）刚度大刚度是使弹性体产生单位变形量所需的作用力。大刚度对机械系统而言是有利的：①伺服系统动力损失随之减

4、小。②机构固有频率高，超出机构的频带宽度，使之不易产生共振。③增加闭环伺服系统的稳定性。所以在设计时应选用大的刚度的机构。（3）阻尼合适机械系统产生共振时，系统的阻尼增大，其最大振幅就越小且衰减也快，但大阻尼也会使系统的稳态误差增大，精度降低，所以设计时，传动机构的阻尼要选着适当。此外还要求摩擦小（提高机构的灵敏度）、共振性好（提高机构的稳定性）、间隙小（保证机构的传动精度），特别是其动态特性应与伺服电动机等其它环节的动态特性相匹配。1、26将普通钻床改装成数控钻床，是一项技术性很强的工作。必须根据加工

5、对象的要求和加工数量的大小实际情况，确定切实可行的技术改造方案，搞好机床的改造设计。进行改造的可行性分析，针对某台钻床或钻床的某一部分的现况确定改造方案。根据本次课程设计改造范围，是设计一套简易的数控ＸＹ工作台，固定在某台钻床的工作台上，所以要对机床的改动尽可能少，控制部分要有较高的动态特性，动态刚度，阻尼精度，耐磨性及抗热变形性能。改造前要对原钻床的性能，有关参数，以便对机床的本身精度高低来确定改造后精度和改造范围。下面钻床是本设计要改装的机床：型号Z4032  最大钻孔直径(mm)32主轴变速级数及

6、范围12(65-2600)最大攻丝直径(mm)M20主轴进给级数及范围3(0.1-0.3)主轴最大行程(mm)160工作台有效工作面积(mm)450×390主轴中心线至立柱母线距离(mm)350底座有效工作面积(mm)405×395主轴端面至工作台距离(mm) 主柱直径(mm)120主轴端面至底座工作面距离(mm)750  工作台及托架最大行程(mm) 三相双速交流电机功率(kw)1/1.5主轴箱旋转角度±45°包装尺寸(cm)103×61×20926主轴圆锥孔（莫氏）MT4毛净重（kgs）550/50

7、0总体改装思路如下：电机的选定　　　　　　　　　滚珠丝杠副的选定及其支承形式　　　　　　　　　直线滚动导轨的选定　　　　　　　　　工作台尺寸的要求　　　　　　　　　控制方式的选定　　　　　　　　　导轨支座的设计3、数控系统按运动方式分为点位控制系统、直线控制系统、轮廓控制系统。本设计的钻床工作台相对刀具运动时不进行任何切削，只是在点与点之间进行精确定位，所以可以选用点位控制。　4、XY工作台系统可以设计为开环、半闭环和闭环伺服系统三种。开环的伺服系统采用步进电机驱动,系统没有检测装置;半闭环的伺服系统中

8、一般采用交流或直流伺服电机驱动,并在电机输出轴安装脉冲编码器,将速度反馈信号传给控制单元;闭环的伺服系统也是采用交流或直流伺服电机驱动,位置检测装置安装在工作台末端,将位置反馈信号传给控制单元。闭环和半闭环伺服系统价格昂贵，结构复杂，同时其可控分辨率也很高，但在本次设计中，其位置精度（±0.02mm）要求不高，考虑到成本低，维修方便，工作稳定等条件。选用步进电机伺服系统就可以满足要求。其通过单片机控制步进电机的驱动,经传动机构带动工作台运动