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1、 . . . 毕 业 设 计职业技术学院2011年12月21日数控铣床X-Y工作台设计【摘要】本设计是在数控机床工作原理之上设计一台简单的、经济型的x-y数控铣床工作台。X-Y数控工作台的机电系统设计是一个开环控制系统,其结构简单，实现方便而且能够保证一定的精度。降低成本,是微机控制技术的最简单的应用。它充分的利用了微机的软件与硬件功能以实现对机床的控制,使机床的加工围扩大,精度和可靠性进一步得到提高。设计任务是完全围绕数控机床工作原理而展开的，本设计充分体现了数控机床机械设备部分与电气设备部分的紧密结合。X-Y数控工作台设计包括总体方案的设计、步进电机的选用、传动装置的设计、电气控制部分的设
2、计和相关软件的设计。本设计的经济型数控工作台精度并不高，采用开环系统；机械传动部分采用步进电机直接连接滚珠丝杠，从而驱动工作台进给。步进电机是一个将脉冲信号转移成角位移的机电式数模转换器装置。其工作原理是：每给一个脉冲便在定子电路中产生一定的空间旋转磁场；由于步进电机通的是三相交流电，所以输入的脉冲数目及时间间隔不同，转子的旋转快慢及旋转时间的长短也是不同的。由于旋转磁场对放入其中的通电导体即转子切割磁力线时具有力的作用，从实现了旋转磁场的转动迫使转子作相应的转动，所以转子才可以实现转子带动丝杠作相应的运动。关键词：X-Y数控工作台；设计任务；机械传动部件；控制系统CNC XY table d
3、esignAbstractThe design is in the NC machine tool works on top of design a simple, economical CNC xy table. XY table CNC electromechanical system design is an open-loop control system, its structure is simple, convenient and can guarantee to achieve a certain degree of accuracy. Reduce costs, is a c
4、omputer-controlled technology, the simplest applications. It is full advantage of the crisis in software and hardware capabilities in order to achieve the control of machine tools; to expand the scope of processing machines, precision and reliability, and further enhanced. Design task is completely
5、around theNC machine tool works and carried out,this design fully reflects the CNC machine tools and electrical equipment, machinery and equipment part of the close combination of parts. CNC XY table design includes the overall program design, selection of stepper motors, gear design, electrical con
6、trol part of the design and related software design. The design of the economy is not high-precision CNC table, using open-loop system; mechanical transmission part is directly connected to ball screw stepping motor, which drives table feed. Stepper motor is a pulse signal will be transferred into t
7、he angular displacement of the electromechanical DAC device. Its working principle is: each to a pulse will be generated in the stator circuit in a certain space rotating magnetic field; due to pass the three-phase stepper motors AC Therefore, the number of input pulses and the time interval is diff
8、erent from the rotation of the rotor rotation speed and the length of time are different. As the rotating magnetic field into which the power of both the rotor conductor cutting magnetic field lines when the role of a force, from the realization of the rotating magnetic field corresponding rotationa
9、l force of rotor rotation, so the rotor can be achieved only lead screw rotor corresponding movement.Keywords: X-Y CNC table; design tasks; mechanical transmission components; control system目 录摘要1Abstract21绪论51.1课题研究发展现状.51.2引言.52.设计任务.6题目：X-Y数控工作台系统设计.63.总体方案的确定.73.1 机械传动部件的选择.73.1.1伺服电动机的选用73.1.2导
10、轨副的选用73.1.3丝杠螺母副的选用73.1.4减速装置的选用73.1.5检测装置的选用73.2 控制系统的设计73.3 绘制总体方案图84.机械传动部件的计算与选型84.1 导轨上移动部件的重量估算84.2 铣削力的计算84.3 直线滚动导轨副的计算与选型（纵向）94.3.1 块承受工作载荷的计算及导轨型号的选取94.3.2 距离额定寿命L的计算94.4 滚珠丝杠螺母副的计算与选型104.4.1 最大工作载荷Fm的计算104.4.2 最大动工作载荷FQ的计算104.4.3 初选型号104.4.4 传动效率的计算104.4.5 刚度的验算104.4.6 压杆稳定性校核114.5 步进电动机减
11、速箱的选用114.6 步进电动机的计算与选型124.6.1 计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量Jeq124.6.2 计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩Teq124.6.3 步进电动机最大静转矩的选定144.6.4 步进电动机的性能校核144.7增量式旋转编码器的选用.155. 绘制进给传动系统示意图16辞19参考文献20绪论1.1课题研究发展现状随着科学技术的发展以及世界先进制造技术的兴起和不断成熟，对数控加工技术提出了更高的要求；超高速切削、超精密加工技术的应用，对数控机床的数控系统、伺服性能、主轴驱动、机床结构等提出了更高的性能指标；FMS的迅速发展和CIMS的不断成熟，又将对数控机
12、床的可靠性、通信功能、人工智能和自适应控制等技术提出更高的要求。随着微电子和计算机技术的发展，数控系统的性能日益完善，数控技术的应用领域日益扩大。 装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度 ,数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术和最基本的装备 ,又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术 ,而数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品 ,其技术围覆盖很多领域。总方案的拟订数控技术是用数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。它广泛应用于机械制造和自
13、动化领域，数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用。随着科学技术不断发展，数控机床的发展也正朝着高性能、高精度、高速度、高柔性化、模块化和网络化方向发展。目前代表数控机床最前沿的坐标机床在世界某些发达国家已经发展到6-7轴联动，已经实现了比较完善的闭环伺服控制。工作台是机床上必不可少的部件，工作台的自动化能大大减轻劳动强度，提高劳动生产率。数控工作台设计在生产实践中还有很多现实意义和经济效益。随着经济的发展，机械行业的许多普通机床和闲置
14、设备，经过数控改造以后，不但可以提高加工精度和劳动生产率，而且能有效的适应多品种、小批量的市场经济的需要，使之更有效的发挥经济效益和社会效益。1.2引言 数控机床集计算机技术、电子技术、自动控制、传感测量、机械制造、网络通信技术于一体，是典型的机电一体化产品。 现代科学技术的不断发展，极推动了不同学科的交叉与渗透，计机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。2.设计任务题目：X-Y数控工作台系统设计任务：设计一种供应式数控铣床使用的X-Y数控工作台，主要参数如下：1. 立铣刀最大直径的d=15mm；2. 立铣刀齿数Z=3;3. 最大铣削宽度=15mm;4. 最大背吃刀量=8mm;5. 加工材料为碳素钢活有色金属。6. X、Y方向的脉冲当量=0.004mm;7. X、Z方向的定位精度均为mm;8. 工作台面尺寸为，加工围为;9. 工作台空载进给最快移动速度：;10. 工作台进给最快移动速度:,加减速0.4s.3.
