cnc二维平台设计

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1、电子科技大学机械电子工程学院综合课程设计31/31电子科技大学机械电子工程学院综合课程设计第一章总体设计总体设计非常重要，是对一部机器的总体布局和全局的安排。总体设计是否合理将对后面几步的设计产生重大影响，也将影响机器的尺寸大小、性能、功能和设计质量。所以，在总体设计时应多花时间、考虑清楚，以减少返工现象。1.1CNC工作台的组成、结构、特点1.1.1CNC工作平台的主要组成CNC二维工作台主要是由工作台滑板（滑块）、直线移动导轨、螺旋传动（丝杠）机构、驱动电机、控制装置、位移检测器、和机体（机座）组成。1.1.2CNC工作平台的结构CNC工作平台的结构有两种分类方法（一）按电

2、机与机座、工作台滑板的相对位置分为三种：1.驱动电机与X方向（或Y方向）工作台滑板连成一体。这种形式简单，但造成低层驱动重量大，电机振动会影响工作台的精度，它适用于低速传动。2.下层电机不与工作台连成一体，而是装在机座上，上层电动机则与工作台滑板连在一起。这种形式结构复杂，但是减少了下层电机的驱动重量，适用于中、高速传动，应用较广。3.将全部电机放在机座上，电机通过一套较长的传动装置驱动工作台移动，这样的结构虽然减轻了下层工作台的承载重量和电机振动的影响，但却影响了传动系统的刚度和运动速度的提高。（二）按执行器（工作台）在空间的位移方向分为两种：卧式工作台和立式工作台卧式工作台

3、：执行器在XOY平面内运动，即Ｘ，Ｙ方向的丝杠均平面内。这种结构能承受大的载荷，而且结构紧凑、工作可靠、稳定，定位精度高。立式工作台：执行器在XOZ平面内运动，即一个方向的丝杠布置在水平面内，而另一个丝杠布置在铅垂面内。这种结构的缺点是Z方向的丝杠及导轨的支承德刚度低，所以承载能力小。本指导书只要是以卧式工作台为例来介绍CNC工作台的设计原理和方法。1.1.3CNC工作台的特性１、静态性能31/31电子科技大学机械电子工程学院综合课程设计1)工作台的几何精度：它包括X-Y工作台导轨在水平面的直线性、垂直平面直线性、X方向与Y（Z）方向的垂直度、Ｘ-Ｙ（Ｚ）方向的反向间隙和反向精

4、度以及工作台与运动平面间的不平行性。2)系统的静刚度：工作台传动系统受重力、摩擦力和其他外力的作用而产生的相应变形，其比值成为静刚度。3)工作台的定位精度和重复定位精度：指步进电机每走一步（发一个脉冲）工作台沿丝杠轴向方向所能产生的位移大小，一般为几微米至几十微米。2、动态性能包括工作台系统的振动特性和固有频率，速度和加速度特性，负载特性，系统的稳定性等。1.2合理拟定并选择传动方案CNC二维工作平台传动方案的选择很重要，其传动方案有两大类分类方法。1.2.1按丝杠与螺母的相对运动分类按丝杠与螺母的相对运动来分，传动方案可分为四种。⑴丝杠转动，螺母移动；⑵螺母转动，丝杠移动；⑶

5、螺母固定，丝杠转动、移动；⑷丝杠固定，螺母转动、移动；我们一般选择第一种方案，即丝杠转动，螺母移动。1.2.2按摩擦性质不同分类按摩擦性质不同，传动方案可分为滑动螺旋传动和滚动螺旋传动两种。滑动丝杠螺母机构（滑动螺旋传动）滑动丝杠螺母机构具有结构简单，运动平稳，传动精度高，螺纹导程小，降速比大，牵引力大等优点。其缺点是摩擦阻力大，传动效率低，螺纹中有侧向间隙，故反向有空行程。由于动静摩擦差别大，低速时可能出现爬行现象。滚珠丝杠就具有螺旋滚道的丝杠和螺母间充满滚珠。这些滚珠作为中间传动件，在螺母闭合的回路中循环滚动，使丝杠螺母副的运动由滑动变成滚动，以减小摩擦。滚珠丝杠的传动效率

6、很高，当双螺母预紧后，轴向刚度好，传动副爬行小，具有较高的定位精度，启动转矩小，传动灵敏，同步性好。其缺点是结构复杂，制造较困难，价格昂贵，以及不能自锁。31/31电子科技大学机械电子工程学院综合课程设计根据CNC二维工作平台的要求，参看两种传动的特点，对卧式CNC我们设计选择滚珠丝杠螺母传动。由于滚珠丝杠螺母机构不具有自锁性，故应增加电磁制动装置，以达到精确定位的目的。1.3确定CNC工作台的结构和零部件的类型1.3.1确定CNC二维工作平台的结构类型根据前面拟定的几个传动方案，选择一个最佳方案。1)电机与滑动工作台连成一体；2)下层电机固定在机座上，上层电机固定在工作台滑板

7、上；3)全部电机放在机座上；根据前面CNC的工作结构三种形式的介绍，对于立式工作台我们初步选择下层电机固定在机座上，上层电机固定在工作台滑板上的结构（即选择第二种类型）。此结构适合低速运动。当速度较高时，也可以选择下层电机固定在机座上，上层电机固定在工作台滑板上。第三种一般用于特殊场合。1.4确定导轨类型常用导轨按其接触面的摩擦性质，可分为滑动导轨、滚动导轨、静压导轨三大类。若按其结构特点分为力封式和自封式。力封式又称为开式，必须借助外力（如重力或弹力）才能保证运动件和承导面间的接触，从而保