X-Y工作台课程设计--数控X-Y工作台及其控制系统

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1、 1 目录目录 一、设计任务 P1 二、脉冲当量和传动比的确定 P1 三、工作载荷分析及计算 P2 四、滚珠丝杠螺母副的选型和校核 P3 五、导轨的选型和计算 P5 六、电动机的选型和校核 P7 七、步进电机控制电路设计 P15 八、参考文献 P19 附加一张数控系统框图和一张软件框图 2 专业课程设计说明书 一、设计任务 设计一个数控 X-Y 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。 1）设计要求 1. 了解机电一体化化概念及机电一体化技术、机电一体化产品的含义。 2. 领会机电综合设计训练的意义。 3. 了解机电综合设计的几大步骤。 2）设计参数的确定 设计参数： 系统

2、分辨率为 0.01mm，最大铣刀直径=16mm，最大铣削宽度 ae=5mm,最 大铣削深度 ap=2mm,加工材料为碳钢，工作台加工范围 X=200mm,Y=150mm， 最大移动速度 Vmax=3m/min. 3）方案的分析、比较、论证 本设计是一种经济型数控工作台，采用开环控制，主控装置为单片机，软件 环形脉冲输出，驱动电路为高低压驱动电路，驱动电机为步进电动机，传动变换 机构采用滚珠丝杠副。 二、脉冲当量和传动比的确定 1）脉冲当量的确定： 本设计采用步进电动机，等每脉冲代表电机一定的转角，这个转角经滚珠 丝杠使工作台移动一定的距离。每个脉冲所对应的工作台的移距，称为脉冲当量 或分辨率，

3、记为p，单位为 mm/脉冲。根据工作台进给系统所要求的精度来选 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。 2）传动比的计算： 传动比的计算公式 p b L o i 360 其中，b 为步进电动机的步距角，Lo 为滚珠丝杠导程，p 为系统脉冲 当量，由公式可知，系统的传动比与b,p,Lo 有关。因此，要计算系统传动 比，必须先确定b,p 和 Lo，步进电动机步距角的选用原则为：定位精度要求 3 不高的控制系统选用步距角大、运行频率低的步进电动机；定位精度要求较高、 运行速度范围较广的控制系统，则应选用步距角较小，运行频率

4、较高的步进电动 机。本设计为简化结构、提高精度，采用联轴器将电动机和丝杠直接连接。所以 i=1，则bLo=3.6，由于电动机与丝杠直接联接，为使所选电机的扭矩要求不 至过大，则丝杠导程应选取较小值，经查各公司产品目录，初选南京华兴电机制 造有限公司出产的混合式步进电动机 86BYG4501,b=0.9，初选丝杠 Lo=4mm， D=16mm。 三、工作载荷分析及计算 1铣削力的分析与计算 铣削运动的特征是主运动为铣刀绕自身轴线加速回转，进给运动为工作台带 工件在垂直铣刀轴线方向缓慢进给。铣刀的类型很多，一般以圆柱铣刀和端铣刀 为基本形式。这里选择圆柱形的立铣刀，它的每一个齿相当于一把车刀。 通常假定铣削时铣刀受到的铣削力作