1、 数控机床课程设计数控机床课程设计说明书说明书 课题名称课题名称 数控工作台设计 学 院 机电工程学院 专 业 机械工程及自动化 班 级 85 班 学 号 姓 名 指导教师 2013 年 1 月 16 日 目录目录 摘要 . 1 1. 设计的目的 1 2. 设计任务 . 1 3. 设计主要步骤和计算 2 3.1 总体设计方案的确定 2 3.1.1 系统运动方式的确定 2 3.1.2 XZ 工作台的传动方式 . 2 3.2 机械传动部件的计算和选择. 2 3.2.1 导轨上移动部件的重量估算 2 3.2.2 纵向进给系统设计计算 . 2 切削力的计算 2 3.3 滚珠丝杠的选择设计、计算及校验
2、. 3 3.3.1X 方向的滚珠丝杆选择、设计、计算 3 3.3.2 计算轴向力 4 3.3.3 计算动载荷 4 3.3.4 计算静载荷 4 3.3.5 初选滚珠丝杆 . 4 3.3.6 计算预紧力 5 3.3.7 滚珠丝杆稳定性 C F 的验算 6 3.3.8 临界转速的核算 . 6 3.3.9 滚珠丝杆刚性的校核 6 3.3.10 传动效率的计算 7 3.4 步进电机的选用及减速箱的有关计算 7 3.4.1 有关齿轮计算 . 7 3.4.2 步进电机轴上的转动惯量计算 8 3.4.3 步进电机的选择 . 8 3.4.4 步进电机的等效负载转矩计算 9 3.4.5 性能校核 10 校核启动转
3、矩、启动频率. 10 3.5 滚动导轨的设计计算 11 3.5.1 工作载荷的计算 . 11 3.5.2 小时额定工作寿命的计算 . 11 3.5.3 距离额定寿命计算 11 3.5.4 额定动载荷计算 . 12 3.5.5 产品选型 12 3.5.6 安装连接尺寸 . 12 3.6 其余附件的选择 12 36.1 联轴器的选择 12 3.6.2 齿轮减速箱的设计参数 . 13 5. 控制系统设计 13 5.1 进给控制系统原理框图。 13 5.2 驱动电路流程设计。 . 13 5.3 驱动电源的选用。. 14 6. 机械部分装配图绘制 14 7.总结体会 . 15 8.参考文献 . 16 1
4、 1.1.设计的目的设计的目的 本课程设计题目：数控机床课程设计 由于是对原有机床进行经济型数控机床改造， 因而在考虑具体方案时， 基本原则是在 满足使用要求的前提下，降低成本。根据 C616 车床有关资料，确定总体方案。 采用控制器进行控制，控制选择电机的输出经齿轮减速后，带动滚珠丝杆转动，从而 实现纵向、横向进给运动。 2.2.设计任务设计任务 已知机械部分条件： 工作台重量：w=800N 时间常数：T=25ms（计算转动力矩时所需要） 滚珠丝杆基本导程：L0=6mm 行程：X=320mm Y=200mm 脉冲当量：p=4m/step 步距角：a=0.750/step 步进电机通电方式：四
5、相八拍 快速进给速度：Vmax=1m/min 控制部分条件： 采用单片机 轨迹控制采用逐点比较法 步进电机的控制 （纵向进给系统的设计与计算； 横向进给系统的设计与计算； 步进电机的选择； 直线、 圆弧的轨迹控制方案；控制系统的硬件；控制系统的部分软件。 到时档案袋中有：说明书 图纸：装配图控制系统硬件图） 2 3.3.设计主要步骤设计主要步骤和计算和计算 3.13.1 总体设计总体设计方案方案的确定的确定 3.1.3.1.1.1.系统运动方式的确定系统运动方式的确定 该系统要求工作台沿各坐标轴的运动有精确的运动关系因此采用连续控制方式。 3.1.3.1.2. X2. XZ Z 工作台的传动方
6、式工作台的传动方式 为保证一定的传动精度和平稳性以及结构的紧凑，采用滚珠丝杠螺母传动副。为提高 传动刚度和消除间隙，采用有预加载荷的结构。 由于工作台的运动部件重量和工作载荷不大，故选用滚动直线导轨副，从而减小工作 台的摩擦系数，提高运动平稳性。 考虑电机步距角和丝杠导程只能按标准选取，为达到分辨率的要求，以及考虑步进电机负 载匹配，采用齿轮减速传动。 3.1.23.1.2 控制系统的设计控制系统的设计 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轮廓控制，两坐标直线插补与圆 弧插补的基本功能，所以控制系统设计成连续控制型。 对于步进电动机的开环控制系统， 选用 MCS-51 系列的 8 位单片机 AT89S52 作为控制系统的 CPU， 能够满足任务书给定的相关指标。 要设计一台完整的控制系统，在选择 CPU 之后，还要扩展程序存储器，I/O 接口电路，D/A 转换 电路，串行接口电路等。 选择合适的驱动电源
