Z3040钻床工作台X向进给系统设计

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1、目录一、设计任务2二、总体方案确定21.机械传动部件的选择22.控制系统的设计3三、机械传动部件的计算与选型41.导轨上移动部件的重量估算42.切削力的计算43.直线滚动导轨副的计算与类型54.滚珠丝杆螺母副的计算与选型65.步进电动机减速箱的选用126.步进电动机的计算与选型12四、绘制进给传动机构的装配图19五、控制系统的设计20（1）控制系统的原理框图20（2）简介20（3）应用24六、步进电动机驱动电源的选用27七、附图28八、参考文献2827一、设计任务题目：Z3040钻床工作台X向进给系统设计任务：设计一

2、种供Z3040钻床使用的数控钻台主要参数如下：1）钻头最大直径d=40mm;2）加工材料为灰铸铁190HBW；3）X方向的脉冲当量δ=0.005mm/step；4）X方向的定位精度为±0.01mm；5）工作台面尺寸为400mm×360mm；6）工作台空载最快移动速度3000mm/min；7）加工时最快进给移动速度400mm/min；二、总体方案确定1.机械传动部件的选择1)导轨副的选用：要设计的工作台是与Z3040钻床配套使用的，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、结构紧凑、安装预紧方便

3、等优点。2)丝杠螺母副的选用：伺服电动机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动，要满足0.005mm的脉冲当量和27±0.01mm的定位精度，滑动丝杠副无能为力，只有选用滚珠丝杠副才能达到。滑动丝杠副的传动精度高、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。1)减速装置的选用：选择了步进电动机和滚珠丝杠副以后，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。为此，决定采用无间隙齿轮传动减速箱。2)伺服电动机的选用：任务书规定的脉

4、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。因此，本设计不必采用高档次的伺服电动机，如交流伺服电动机或直流伺服电动机等，可以选用性能好一些的步进电动机，如混合式步进电动机，以降低成本，提高性价比。3)步进电动机的控制方式：由于任务书所给精度对于步进电动机还可应付，且此工作台仅要求单坐标定位，故选用开环控制。2.控制系统的设计4)对于步进电动机的开环控制，选用8035作为控制系统的CPU，可满足任务书给定的相关指标。5)27要设计一台完整的控制系统，在选择CPU之后

5、，还需要进行存储器的选择、接口扩展、输入/输出接口电路的设计、隔离电路、报警电路、运行指示电路等。1)选择合适的驱动电源，与步进电动机配套使用。三、机械传动部件的计算与选型1.导轨上移动部件的重量估算按照下导轨上面移动部件的重量来进行估算。包括工件、夹具、工作平台、上层电动机、减速箱、滚珠丝杠副、直线滚动导轨副、导轨座等，估计重量约为1000N。2.切削力的计算采用硬质合金钻头，工件材料为灰铸铁190HBW。钻孔时轴向力Ff的计算公式为：今选择钻头直径为d=40mm，每转进给量f=0.17mm/r。由表3-8查得=4

6、10，=1.2，=0.75，=1，由上式求得切削力轴向力：≈9080N对于麻花钻钻削加工273.直线滚动导轨副的计算与类型1)滑块承受工作载荷的计算及导轨型号的选取：工作载荷是影响直线滚动导轨副使用寿命的重要因素。本设计中的工作台为水平布置，采用双导轨、四滑块的支承形式。考虑最不利的情况，即垂直于台面的工作载荷全部由一个滑块承担，则单滑块所承受的最大垂直方向载荷为:其中，移动部件重量G=1000N，外加载荷F==273N，代入上式，得最大工作载荷=523N=0.523kN。查表3—41[1]，根据工作载荷=0.523

7、kN，初选直线滚动导轨副的型号为KL系列的JSA—LG15型，其额定动载荷，额定载荷。任务书规定工作台面尺寸为400mm×360mm，加工范围为27210mm×210mm，考虑工作行程应留有一定余量，查表3—35[1]，按标准系列，选取导轨的长度为700mm。1)距离额定寿命L的计算：上述选取的KL系列JSA—LG15型导轨副的滚道硬度为60HRC，工作速度较低，载荷不大。查表3—36~3—40[1]，分别取硬度系数、温度系数、接触系数、精度系数、载荷系数，代入下式，得距离寿命：远大于期望值50km，故距离额定寿命满

8、足要求。4.滚珠丝杆螺母副的计算与选型（1）最大工作载荷的计算已知移动部件总重量G=1000N，按矩形导轨进行计算，查表3—29[1]，取颠覆力矩影响系数K=1.1，滚动导轨上的摩擦系数。按下式计算滚珠丝杆副的最大工作载荷：考虑工作台在移动过程中只受G影响故考虑工作台在静止加工时只受影响27故取（2）最大动载荷的计算最快进给速度400mm/mi