广东海洋大学工程学院机电1092陈楚生200911411402目录一、总体..................................................2二、机械结构设计..........................................31、脉冲当量和传动比的确定...............................32、机械部件(工作台)总体尺寸.............................43、工作载荷分析及计算...................................44、滚珠丝杠螺母副的选型和校核...........................65、导轨的选型和计算....................................116、联轴器的选择及计算..................................127、传动系统等效转动惯量计算............................138、步进电机的选用......................................14三、控制系统设计.........................................191、数控系统硬件电路设计................................192、系统控制软件的设计..................................22参考文献.................................................25一、总体1、总体参数设计一个数控XY工作台及其控制系统。该工作台可安装在铣床上，用于铣削加工。已知的设计参数如下：最大铣刀直径最大铣削宽度最大铣削深度加工材料工作台加工范围（mm）最大移动速度20mm8mm4mm碳钢X=200，Y=1503m/min第1页共29页广东海洋大学工程学院机电1092陈楚生2009114114022、开、半闭、闭环选择开环伺服系统——步进电机驱动——没有检测装置半闭环伺服系统——交流或直流伺服电机驱动——脉冲编码器——速度反馈闭环伺服系统——交流或直流伺服电机驱动——位置检测装置——位置反馈本设计采用开环步进电机驱动。3、传动初步设计电动机——联轴器——滚珠丝杠——工作台4、系统组成框图5、机械传动系统简图X轴与Y轴的传动系统简图都如图所示第2页共29页广东海洋大学工程学院机电1092陈楚生200911411402二、机械结构设计1、脉冲当量和传动比的确定1.1、脉冲当量的确定根据机床或工作台进给系统所需要的定位精度来选定脉冲当量。考虑到机械传动系统的误差存在，脉冲当量值必须小于定位精度值。本次设计给定脉冲当量为=0.01mm。1.2、传动比的确定传动比计算公式：专业课课程设计指导书（2－1）其中：为步进电机的步距角，为滚珠丝杠导程，为系统脉冲当量。根据传动设计，采用联轴器，选电动机型号为55BF009，其步矩角=，选丝杠规格为2004-3(FYND)其导程为4mm，。则其传动比2、机械部件(工作台)总体尺寸2、1初定工作台的尺寸由于工作台的加工范围为X＝200mm，Y＝150mm。工作台尺寸一般为工作台加工范围的1.1倍。所以：X＝200×1.1＝220mm,Y＝150×1.1＝165mm，其厚度初第3页共29页广东海洋大学工程学院机电1092陈楚生200911411402定为30mm。选择工作台的型槽为T型槽，查电子版《袖珍机械设计师手册》中的T型槽和相应螺栓(摘自GB/T158-1996)表3-25T型槽和相应螺栓尺寸，可得所选T型槽的参数：A＝10mmB＝18mmC＝8mmH＝21mm间距取50mm一取工作台厚度为T型槽厚度的2倍，即2×21＝42mm。工作台质量：,即纵向丝杠所承受的质量。在工作台上的工件和夹具的质量估计为所以总的移动部件的重量为3、工作载荷分析及计算3.1销削力的分析与计算铣削运动的主运动为铣刀绕自身轴线高速回转，进给运动为工作台带动工件在垂直于铣刀轴线方向缓慢进给（键槽铣刀可沿轴线进给）。根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》选铣刀。由表3－23，根据最大铣刀直径d＝20mm，最大铣削宽度，最大铣削深度选择莫氏锥柄立铣刀，立铣刀各参数如下：直径范围推荐直径齿数>标准系列标准系列粗齿中齿细齿1923.6202238123346140第4页共29页广东海洋大学工程学院机电1092陈楚生200911411402由表5－11高速钢立铣刀铣平面的铣削进给量中选取，由专业课课程设计指导书表2－2查得高速钢铣刀铣削力公式，选定铣刀转速，由专业课课程设计指导书表2－3查得切削力公式中铣削力系数，因此铣削力为：由表2－1和表2－2中表示每齿进给量，即铣刀每转一个齿间角时，工件与铣刀的相对移动量，每齿进给量、每转进给量和工作台进给速度三者之间的关系为：式中z为铣刀齿数，n为铣刀转速可得工...
