1、 1 数控台铣 X-Y 工作台进给伺服系统设计 指导老师指导老师: : 班班 别别: : 姓姓 名名: : 学学 号号: : 2 目录目录 第一章 系统的总体方案设计 2 第二章 机械系统设计 3 2.1 脉冲当量和传动比的确定 3 2.2 传动系统等效转矩惯量计算 3 2.3 工作载荷分析及计算 4 2.4 滚珠丝杠螺母副的选型和校核 5 2.5 导轨的选型和计算 8 2.6 驱动电机的选择 9 第三章 控制系统设计 12 3.1 控制系统硬件的基本组成 12 3.2 接口程序初始化及步进电机控制程序 15 3.3 直线圆弧插补程序设计 16 参考文献 23 3 原始数据原始数据 设计一个数
2、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。设 计参数如下： 最大铣刀直 径mm 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 32 mm 16mm 6mm 碳钢 X=500，Y=450 3 m/min 第一章第一章 系统的总体方案设计系统的总体方案设计 图 1-1 系统总体方案 由设计任务书可知，本次设计可以采取以下方案： 1.1 机械系统机械系统 1.1.1 传动系统采用滚珠丝杠和联轴器传动 1.1.2 导向系统采用滚珠直线导轨 1.1.3 执行电机采用步进电动机 1.2 传感系统传感系统 本次设计的系统精度不高，载
3、荷不大，因此采用开环控制。 1.3 控制系统控制系统 采用步进电机来实现驱动， 一般情况下多采用开环控制。 因为步进电机的输出转角与控 制器提供的脉冲数有着正比关系， 电机转速与控制器提供的脉冲频率成正比。 因此通常在精 确度要求不是很高时，采用步进电机是合理的。当然，由于步进电机具有高频易失步，负载 能力不强的缺点。 e a p a 4 图 1-2 开环控制流程图 第二章第二章 机械系统设计机械系统设计 2.1 脉冲当量和传动比的确定脉冲当量和传动比的确定 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
4、当量 为 0.01mm。 根 据 脉 冲 当 量 和 系 统 总 体 方 案 ， 还 有 混 合 式 步 进 电 动 机 的 优 点 ， 在 网 上 （http:/www.hx- 57BYG4504 型的步进电动机。其具体参 数如下： 型号 步距角 相数 驱动 电压 (V) 相电 流(A) 保持 转矩 (N.M) 空载 启动 频率 (步/ 秒) 空载 运行 频率 (千步/ 秒) 转动 惯量 相电 感 (mH) 重量 (Kg) 57BYG4503 0.6/1.8 2/4 36 1.5 1.4 1200 20 0.46 1.67 1.1 步距角 =0.6， 相数选择4相。 滚珠丝杠初选导程 的滚珠
5、丝杠， 型号为1604-2。 根据传动比计算公式： 1 01.0360 49.0 360 0 p bL i 传动比为 1 时，直接用联轴器将电机和丝杠直接连接，有利于简化结构，提高精度。 2.2 传动系统等效转矩惯量计算传动系统等效转矩惯量计算 传动系统的转动惯量食一种惯性负载，选用电机时必须加以考虑。由于传动系统的各 传动部件并不都是与电机轴同轴线， 还存在各转动部件转动惯量向电机轴的折算问题。 最后， 要计算整个传动系统折算到电机轴上的总转动惯量，即传动系统等效转动惯量。 各部件的等效转动惯量如下： p 2 cmKg b mmL6 0 5 2.2.1 电机等效转动惯量 根据初选电机型号,查得转子转动惯量为: 2 1.4 D Jkgcm 2.2.2 联轴器等效转动惯量 3 联轴器转动惯量 选用深圳威远精密技术有限公司的沟槽式夹持型连轴器： L 为短型： 转动惯量为 )(02496.0102278.01078.0 23434 cm
