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X-Y數控工作臺機電系統設計

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更新時間：2015-05-24
發布人： lengbingbing

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一、設計的目的
《數控機床》課程設計是一個重要的時間性教學環節，要求學生綜合的運用所學的理論知識，獨立進行的設計訓練，主要目的：
1、通過設計，使學生全面地、系統地了解和掌握數控機床的基本組成及其想怪知識，學習總體的方案擬定、分析與比較的方法。
2、通過對機械系統的設計，掌握幾種典型傳動元件與導向元件的工作原理、設計計算及選用的方式
3、通過對機械系統的設計，掌握常用伺服電機的工作原理、計算控制方法與控制驅動方式
4、培養學生獨立分析問題和解決問題的能力，學習并樹立“系統設計”的思想
5、鍛煉提高學生應用手冊和標準、查閱文獻資料及撰寫科技論文的能力

二、設計任務
設計一套供立式數控銑床使用的X-Y數控工作臺，主要參數如下：
1、立銑刀最大直徑的d=15mm，立銑刀齒數Z=3，最大銑削寬度=15mm
最大背吃刀量=8mm，加工材料為碳素鋼或有色金屬。
2、X、Z方向的定位精度均為±0.02mm。
3、工作臺面尺寸為，加工范圍為;
4、工作臺空載進給最快移動速度：，工作臺進給最快移動速度:，加減速0.4s。

三、設計主要步驟
1、確定設計總方案
⑴、機械傳動部件的選擇
①、絲杠螺母副的選擇
步進電動機的旋轉運動需要通過絲杠螺母副轉換成直線運動，需要滿足初選0.01mm脈沖當量，因為定位精度±0.02mm，對于機械傳動要有一定的精度損失，大約是1/3-1/2的定位精度，現取為1/2，即是±0.01mm和±0.02mm的定位精度，滑動絲杠副無法做到，只有選用滾珠絲桿副才能達到要求，滾珠絲桿副的傳動精度高、動態響應快、運轉平穩、壽命長、效率高、預緊后可消除反向間隙。
同時選用內循環的形式，因為這樣摩擦損失小，傳動效率高，且徑向尺寸結構緊湊，軸向剛度高。
由于定位精度不高，故選擇的調隙方式是墊片調隙式，這種調隙方式結構簡單，剛性好，裝卸方便。
由于工作臺最快的移動速度，所需的轉速不高，故可以采用一般的安裝方法，即一端固定，一端游動的軸承配置形式。
②、導軌副的選用
要設計數控銑床工作臺，需要承受的載荷不大，而且脈沖當量小，定位精度高，因此選用直線滾動導軌副，它具有摩擦系數小，不易爬行，傳動效率高，結構緊，安裝預緊方便等優點。
③、伺服電機的選用
選用步進電動機作為伺服電動機后，可選開環控制，也可選閉環控制。任務書所給的精度對于步進電動機來說還是偏低，為了確保電動機在運動過程中不受切削負載和電網的影響而失步，決定采用開環控制，任務書初選的脈沖當量尚未達到0.001mm，定位精度也未達到微米級，空載最快移動速度也只有3000mm/min,故本設計不必采用高檔次的伺服電機，因此可以選用混合式步進電機，以降低成本，提高性價比。
④、減速裝置的選用
選擇了步進電動機和滾珠絲桿副以后，為了圓整脈沖當量，放大電動機的輸出轉矩，降低運動部件折算到電動機轉軸上的轉動慣量，可能需要減速裝置，且應有消間隙機構，如果要選用減速裝置，則應選用無間隙齒輪傳動減速箱。 ...

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