《玻璃纤维增强塑料夹砂管》[GBT 21238-2007].pdf


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文档列表 文档介绍
X-Y数控工作台课程设计一、总体方案设计
设计任务
题目:X—Y数控工作台的机电系统设计
任务:设计一种供立式数控铣床使用的X—Y数控工作台,主要参数如下:
(1)工作台面尺寸C×B×H=185mm×195mm×27mm;
(2)底座外形尺寸C1×B1×H1=385mm×385mm×235mm;
(3)工作台加工范围X=115mm Y=115mm;
(4) X、、脉冲;X、Y方向的定位精度均为±;
(5)负载重量G=235N;
(6)工作台空载最快移动速度为3m/min;
工作台进给最快移动速度为1m/min。
(7)立铣刀的最大直径d=20mm;
(8)立铣刀齿数Z=3;
(9)最大铣削宽度;
(10)最大被吃刀量。

图1-1 系统总体框图
(1)机械传动部件的选择
①导轨副的选择
要设计的X-Y工作台是用来配套轻型的立式数控铣床,需要承载的载荷不大,但脉冲当量小,定位精度高,因此,决定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、安装预紧方便等优点。
②丝杠螺母副的选择
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,±,滑动丝杠副无能为力,只有选用滚珠丝杠副才能达到。滚珠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,而且滚珠丝杠已经系列化,选用非常方便,有利于提高开发效率。
③减速装置的选择
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,且应有消除间隙机构。为此,系统中决定采用无间隙齿轮传动减速箱。
④伺服电动机的选择
,定位精度也未达到微米级。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。
⑤检测装置的选择
选用步进电动机作为伺服电动机后,可选开环控制,也可选闭环控制。任务书所给精度对于步进电动机来说还是偏高的,为了确保电动机在运转过程中不受切削负载和电网的影响而失步,决定采用半闭环控制,并在电动机的尾部转轴上安装增量式旋转编码器,用以检测电动机的转角与转速。增量式旋转编码器的分辨率应与步进电动机的步距角相匹配。
考虑到X、Y两个方向的加工范围相同,承受的工作载荷相差不大,为了减少设计工作量,X、Y两个坐标的导轨副、丝杠螺母副、减速装置、伺服电动机,以及检测装置拟采用相同的型号与规格。
(2)控制系统的设计
①设计的X-Y工作台准备用在数控铣床上,其控制系统应该具有单坐标定位、两坐标直线插补与圆弧插补的基本功能,所以控制系统应该设计成连续控制型。
②对于步进电动机的半闭环控制,选用MCS-51系列的8位单片机AT89S51作为控制系统的CPU,应该能够满足任务书给定的相关指标。
③要设计一台完整的控制系统,在选择CPU之后,还需要扩展程序存贮器、数据存贮器、键盘与显示电路、I/O接口电路、D/A转换电路、串行接口电路等。
④选择合适的驱动电源,与步进电动机配套使用,我们将自行设计。
步进电动机
减速器
滚珠丝杠
步进电动机
减速器
工作台
滚珠丝杠
X方向传动机构
Y方向传动机构
微型机
机电接口
驱动电路
人机接口
系统总体方案结构框图

二、机械系统设计
、导轨上移动部件的重量估算
重量:按重量=体积×材料比重估算()
工作台面尺寸:185mm×195mm×27mm
重量:76N。
上导轨座(连电机)重量:600N
夹具及工件重量:235N
X-Y工作台运动部分的总重量G:900N
、铣削力的计算
零件的加工方式为立式铣削,采用硬质合金立铣刀,工件的材料为碳钢。查表得立铣刀的铣削力计算公式为:

其中,每齿进给量,铣刀转速,可直接带入计算得1893N。
采用立铣刀进行圆柱铣削时,各铣削力之间的比值可查表得出,考虑逆铣时的情况,可估算三个方向的铣削力分别为:=;=;=。
现考虑立铣,则工作台受到垂直方向的铣削力,受到水平方向的铣削力分别为纵向铣削力(丝杠轴线方向),径向铣削力
、直线滚动导轨的参数确定
⑴、滑块承受工作载荷的计算及导轨型号的选取
本设计中的X—Y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

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  • 时间2012-09-21