二维精密工作台设计.doc

二维数控精密工作台二维数控精密工作台 设计题目：设计题目： 二维数控工作台精密工作台 班级：班级： 测控测控 08-3 班班 姓名：姓名： 徐徐 斌斌 指导教师：指导教师： 闫勇刚闫勇刚 精密机械与仪器设计 课程设计说明书 摘摘 要要 数控机床是一种高度自动化的机床，随着社会生产和科学技术的迅 速发展，机械产品的性能和质量不断提高，改型频繁。机械加工中，多 品种、小批量加工约占 80%。这样，对机床不仅要求具有高的精度和生 产效率，而且还要具备“柔性” ，即灵活通用，能迅速适应加工零件的 变更。数控机床较好地解决了形状复杂、精密、小批、多变的零件加工 问题，具有适应性强、加工精度高、工质量稳定和生产效率高等优点， 是一种灵活而高效的自动化机床。二维数控精密工作台采用滚珠丝杠和 直线导轨副传动,具有 精度高,效率高,寿命长,磨损小,节能降耗,结构 紧凑,通用性较强.工作台材料一般为 HT400,也可以根据用户要求,设计 加工,铝合金,钢板,大理石均可以加工；数控工作台系列产品可以配置 步进电机或伺服电机.数控精密工作台可广泛应用于激光焊接机,激光切 割机,插线机,打孔机,涂胶机,机械手,搬运或运输生产线上,检测装置, 射线探伤分析,应力分析等数控机床和实验设备上。随着电子、自动化、 计算机和精密测试等技术的发展 ，数控机床在机械制造业中的地位将 更加重要，二维数控工作台是设备实现高精密加工的核心部件，对于提 高产品的加工质量起着尤为重要作用。 关键字关键字：数控工作台 步进电机 控制 滚珠导轨 丝杠 目录 绪论绪论4 课程设计的设计要求.5 本课题设计的背景.5 本课题设计内容.6 1.1. 本课题设计的目的和意义6 1.2. 总体方案6 机械系统设计机械系统设计9 2.1 工作台外形尺寸及重量估算.9 滚动导轨的参数确定.9 滚珠丝杠的设计计算.13 步进电机的选用.17 联轴器的选用.21 步进电机惯性负载的计算.22 二维数控精密工作台的误差来源与分析.26 丝杠误差分析与补偿：.26 结结 论论27 致致 谢谢29 参考文献：参考文献：30 绪论绪论 引言引言 现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透， 导致了工程领域的技术革命与改造。在机械工程领域，由于微电子技术 和计算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。 X-Y 数控工作台是许多机电一体化设备的基本部件，如数控车床 的纵横向进刀机构、数控铣床和数控钻床的 X-Y 工作台、激光加工设 备的工作台、电子元件表面贴装设备等。 模块化的 X-Y 数控工作台，通常由导轨座、移动滑块、工作、滚珠丝杠 螺母副，以及伺服电动机等部件构成。其中伺服电动机做执行元件用来 驱动滚珠丝杠，滚珠丝杠螺母带动滑块和工作平台在导轨上运动，完成 工作台在 X、Y 方向的直线移动。导轨副、滚珠丝杠螺母副和伺服电动 机等均以标准化，由专门厂家生产，设计时只需根据工作载荷选取即可。 下图为数控设备的基本框图 图 1 数控设备的基本框图 本文通过步进电机和滚珠杠带动工作台，组成运动控制系统，实现 二维平台的精密定位控制。 课程设计的设计要求课程设计的设计要求 精密机械课程设计是一次比较完整的精密机械设计，它是理论联系实 际、培养初步设计能力的重要教学环节，因此在设计过程中必须做到： (一)综合地考虑使用、经济、工艺、安全性等方面的设计要求，确定合 输 入 输 出 设 备 计 算 机 数 控 装 置 伺 服 系 统 受 控 设 备 理的设计方案。 (二)仔细阅读本课程指导书和随时查阅有关教材，在认真思考的基础上 提出自己的见解与指导教师讨论，避免单纯地向指导老师索取答案； (三)通过分析比较吸取现有结构中的优点，并在此基础上发挥自己的创 造性，而不是简单抄袭或没有根据在臆造； (四)认真计算和制图，有错误要认真修改，力求设计图纸和计算说明书 的质量达到或接近实际生产水平。 本课题设计的背景本课题设计的背景 随着科学技术的不断进步和社会生存的不断发展，人们对机械产 品的质量和生产率提出了越来越高的要求，而机械加工过程的自动化是 实现上述要求的有效途径。从工业化革命以来，人们实现机械加工自动 化的主要手段有自动机床、组合机床、专用自动生产线。 这些设备的使用大大提高了机械加工自动化的程度，提高了劳 动生产率，促进了制造业的发展。但他也存在固有的缺点，如才初始投 资大、准备周期长、柔性差。 因此，上述方法仅适用于批量的零件生产。然而，随着市场竞争 的日趋激烈，产品更新换代周期缩短，小批量产品的生产所占的比重越 来越大，越占总加工量的 80以上。在航空、航天、重型机床以及国防 工业部门尤为突出。因此，迫切需要一种精度高，柔性好的加工设备来 满足上述要求，这是机床数控技术产生和发展的内在动力。另一方面， 电子技术和计算机技术的飞速反战则为 NC 机床的发展提供了坚实的技 术基础。NC 技术正是在这种背景下诞生和发展起来的，它极其有效地满 足了上述要求，为小批量、京都复杂的零件生产提供了自动化加工手段。 本课题设计内容本课题设计内容 本设计奖在以下几个方面对数控工作台进行研究和论证。 (一)数控工作台的选择。综合数控工作台的类别和各类的特点和要求， 在本课题中主要研究两轴数控工作台的控制。 (二)系统硬件设计。本课题设计的数控工作台要求运行迅速准确度高， 主要有步进电机、滚珠丝杠、滚动导轨、底座、工作台等。 1.1. 本课题设计的目的和意义本课题设计的目的和意义 数控机床是一种高度自动化的机床。随着社会生产和科学技术的迅速发 展，机械产品的性能和质量的不断提高，改型频繁。机械加工中，多品 种、小批量加工约占 80.这样，对机床不仅要求具有高的精度和生产 效率，而且还要具备“柔性” ，即灵活通用，能迅速适应加工零件的变 更。数控机床较好地解决了形状复杂、精密、小批、多变的零件加工问 题，具有适应性强、加工精度高、加工质量稳定和生产效率高等优点， 是一种灵活而高效的自动化机床。精密数控工作台可广泛应用与激光焊 接、断层射线扫描、机械手、检测装置及使用教学领域。随着电子、自 动化、计算机和精密测试等技术发展，数控机床在机械制造业中的地位 将更加重要。 本课题的基本要求是在了解运动控制卡的基础上，掌握利用 VB 软件 编写程序，能够进行直线或圆弧插补运动所设计的一台两轴的数控工作 台，并真正掌握此项技术。由于两轴数控工作台的复杂性和广泛的应用 性，它能满足各行各业不同场合的要求，如应用高校研究，机密机械， 智能机械，数控设备等等，具有良好的适用性特点。 1.2.总体方案总体方案 设计设计设计任务设计任务 设计一个数控 X-Y 工作台。该工作台可用于铣床上坐标孔的加工和 塑料、铝合金零件的二维曲线加工，重复定位精度为0.01mm，定位精 度为 0.025mm。数控精密工作台采用步进电机驱动。 本次课程设计精密工作台的结构如图 2 图 2 表 1 设计主要参数 台面尺寸负 载 重 量 G 最大 快移 速度 重复定 位精度 定位精 度 调节 范围 （X 轴） 调节 范围 （Y 轴） CBH 150 N 1m/m in 0.010.025m m 50m m 50m m 14 5 m m 16 0 m m 12 m m 总体方案确定总体方案确定 （1）系统的运动方式与伺服系统 由于工件在移动的过程中没有进行切削，故应用点位控制系统。定 位方式采用增量坐标控制。为了简化结构，降低成本，采用步进电机开 环伺服系统驱动 X-Y 工作台。 X-Y 工作台的传动方式 为保证一定的传动精度和平稳性，又要求结构紧凑，所以选用丝杠 螺母传动副。为提高传动刚度和消除间隙，采用预加负荷的结构。 由于工作台的运动载荷不大，因此采用有预加载荷的双 V 形滚珠导 轨。采用滚珠导轨可减少两个相对运动面的动、静摩擦系数之差，从而 提高运动平稳性，减小振动。 电机步距角和丝杆导程只能按标准选取，系统总体框图图 3 执行原件执行原件 动力源动力源 机械部分机械部分 步进电机步进电机 传动部件传动部件 导向支撑部导向支撑部 件 联轴器联轴器 滚珠丝杠副滚珠丝杠副X-Y 工作台工作台 滚动导轨副滚动导轨副 轴承轴承 图图 3 由于工作台的运动载荷不大，因此采用有预加载荷的双 V 形滚珠导轨。 采用滚珠导轨可减少两个相对运动面的动、静摩擦系数之差，从而提高 运动平稳性，减小振动。 机械系统设计机械系统设计 2.1 工作台外形尺寸及重量估算工作台外形尺寸及重量估算 工作台外形如图 4 图 4 X 向拖板（上拖板）尺寸： 长 宽 高 14516012=104400 重量：按重量=体积材料比重估算 N 32 145 16050 107.8 1090 Y 向拖板（下拖板）尺寸： 145 160 12 重量：约 90N。 上导轨座（连电机）重量： 223 (220 140382 1558 )7.8 10101.1 10107 ()N 夹具及工件重量：约 150N 。 X-Y 工作台运动部分的总重量：约 287N。 滚动导轨的参数确定滚动导轨的参数确定 图 5 导轨 导轨精度及影响导轨精度的因素 导轨的的导向精度是导轨导轨副的重要指标。导向精度是指运动件 按给定的方向做直线运动的准确程度，它取决于导轨本身的几何精度及 导轨配合间隙。运动件的实际运动轨迹与给定方向之间的偏差越小，则 导向精度越高。其中导轨的导向精度的主要因素有导轨的类型；导轨面 间的间隙；导轨的几何精度、几何参数和接触度；导轨和机座的刚度； 导轨油膜的厚度和刚度；导轨的耐磨性；导轨和机座的热变形等。 导 轨的几何精度可用线值或角值表示。 1.导轨的导向精度和接触精度 2.导轨在垂直平面和水平平面内的直线度。 3.导轨间的平行度。 4.导轨间的垂直度。 5.接触精度。 （二）影响导轨精度的因素 1.导轨的几何参数。 2.导轨和机座的刚度。 3.耐磨性。 4.运动平稳性。 5.温度变化的影响。 （三）导轨间隙的调整 为了保证导轨正常工作，导轨的滑动表面之间应保持适当的间隙。 间隙过小会增大摩擦力，间隙过小会降低导向精度。 （四）驱动力方向和作用点对导轨工作的影响 设计导轨时，必须合理地确定驱动力的方向和作用点，使导轨的倾 覆力矩尽可能的小。否则，将使导轨中的摩擦力增大，磨损加剧，从而 将降低运动的灵活性和导向精度，严重时甚至使导轨卡住而不能正常工 作。因此确定导轨不被卡住的条件，必须对运动件进行受力分析。 滚动导轨的特点：摩擦因数小，并且静、动摩擦因数之差很小，故 运动灵便，不易出现爬行现象；定位精度高，一般滚动导轨的重复定位 误差约为 0.10.2um，而滑动导轨是其的 100 倍左右；磨损较小，寿命 长，润滑简单；结构较为复杂，加工比较困难，成本较高；对赃物及导 轨面的误差比较敏感。 导轨形式的选择，如表 2 表 2 各种导轨的对比 特 性 名称 导 向 精 度 运动 平稳 性 承载 能力 耐磨 性 使用 环境 成本 滑动导轨较 高 较好大差要求 不高 低 滚动导轨高较好较低较好要求 较高 较高 液体静压导 轨 高好较大好要求 高 高 空气静压导 轨 高好较低好要求 高 高 随着工业产品规模化、标准化的发展，目前世界上很多公司都生产 标准化的各种用途的导轨，并使之规模化成本降低。在设计时尽量选用 标准化导轨来满足设计的需求，使仪器产品的成本降低并使仪器的生产 周期缩短，提高产品的竞争力。 、导轨型式：圆形截面滚珠导轨如图 2-1 所示 、导轨长度 上导轨（X 向） 取动导轨长度 100 B l 动导轨行程 82.5l 支承导轨长度 =l+lB=182.5 式 2-2-1 下导轨（Y 向） 82.5l 100 B l 182.5L 选择导轨的型号：GTA16 、直线滚动轴承的选型 上导轨： 240() X GN 下导轨： 287() Y GN 由于本系统负载相对较小，查表后得出 LM10UUOP 型直线滚动轴承的 额定动载荷为 370N，大于实际动负载；但考虑到经济性等因素最后选择 LM16UUOP 型直线滚动轴承。并采用双排两列 4 个直线滚动轴承来实现滑 动平台的支撑。 （4）滚动体的大小和数量 滚动体的大小和数量应根据单位接触面积上容许压力计算确定。在 结构允许的条件下应优先选用直径较大的滚动体。这是因为：增大滚动 体直径可以提高导轨的承载能力。对于滚珠导轨，其承载能力与数目 Z 及滚珠的直径 d 的平方成正比；增大滚动体直径，有利于提高导轨的接 触刚度；增大滚动体的直径，可以减小导轨的摩擦阻力。 （5） 、滚动导轨刚度及预紧方法 使滚动体与轨道表面产生初始接触弹性变形的方法称为预紧。预紧 导轨的刚度比无预紧导轨的刚度大，在合理的预紧条件下，导轨磨损较 小，但导轨的结构较复杂，成本高。当工作台往复移动时，工作台压在 两端滚动体上的压力会发生变化，受力大的滚动体变形大，受力小的滚 动体变形小。当导轨在位置时，两端滚动体受力相等，工作台保持水 平；当导轨移动到位置或时，两端滚动体受力不相等，变形不一致， 使工作台倾斜 角，由此造成误差。此外，滚动体支承工作台，若工 作台刚度差，则在自重和载荷作用下产生弹性变形，会使工作台下凹 （有时还可能出现波浪形） ，影响导轨的精度。 零件图如图 7 图 7 滚珠丝杠的设计计算滚珠丝杠的设计计算 图 8 丝杆 为保证工作台可靠稳定的运行和要求的精度，丝杠应满足以下条件 1.具有足够的刚度，力变形要小。仪器和工件的重量及支撑的自重会引 起力的变形，被测件的质量的改变会引起载荷力的变形。 2.稳定性好，内应力变形小。由于材料的内应力会造成丝杠的缓慢的变 形。选择材料时一定要进行时效处理，消除内应力，减小力变形， 提高精度。 3.热变形要小，对于尺寸较大，精度要求较高的仪器，热变形是造成误 差的一个重要因素。如对于较长的丝杠来说，温度变形会引起凸凹 的变形。 4.有良好的抗震性。在精密和超紧密的测量中，震动的测量不可忽略的， 它不仅造成整机的晃动还可能造成零件与部件之间相互位置变动或 者产生弯曲与扭曲，从而对仪器精度产生影响。在满足感性的要求 情况下，尽量减轻重量，提高固有频率，防止共振；合理的进行结 构设计，如合理的选择截面形状和尺寸，提高固有频率，避免产生 共振；采用减震或隔振设计，如弹簧隔振、橡胶隔振、气垫隔振等。 滚珠丝杠的负荷包括铣削力及运动部件的重量所引起的进给抗力。应按 铣削时的情况计算。 1、最大动负载 Q 的计算 式 2-3- 3 H QL f f P 1 查表得系数，寿命值1f1 H f 式 2- 6 60 10 nT L 3-2 查表得使用寿命时间 T=15000h，初选丝杠螺距 t=4mm，得丝杠转速 式 2- max 10001000 1 250( /min) 4 V nr t 3-3 所以 式 2- 6 60250 15000 225 10 L 3-4 X 向丝杠牵引力 式 2-1.414 xx Pf G 当 ()f当 当量摩擦系数 3-5 1.4140.01 2403.39()N Y 向丝杠牵引力 式 2- 1.414 1.4140.01 2874.06() yy Pf G N 当 3-6 所以最大动负荷 X 向 式 2- 3 225 1 1 3.3920.6() x QN 3-7 Y 向 3 225 1 1 4.0624.7() y QN 查表，取滚珠丝杠公称直径 ，选用滚珠丝杠螺母副 0 10dmm 的型号为 SFK1004，其额定动载荷为 390N，足够用。 、滚珠丝杠螺母副几何参数计算，如表 3 表 3 滚珠丝杠螺母副几何参数 名 称 符 号计算公式和结果 公称直 径 0 d 10 螺距t 4 接触角45 钢球直 径 q d 2 螺纹滚道法 面半径 R 0.521.04 q Rd 偏心距e /2 sin0.03 q eRd 螺纹 滚道 螺纹升 角 0 arc7.26 t tg d 螺杆外 径 d 0 0.2 0.259.5 q ddd 螺杆内 径 l d 0 227.98 l ddeR 螺 杆 螺杆接 触直径 z d 0 cos8.59 zq ddd 螺母螺 纹外径 D 0 2212.02DdeR 螺 母 螺母内径 （外循环） 1 D 10 0.2 0.25510.5 q Ddd 、传动效率计算 式 2-3-8 7.26 0.973 ()(7.260.2 ) tgtg tgtg 式中：摩擦角； 丝杠螺纹升角。 、刚度验算 滚珠丝杠受工作负载 P 引起的导程的变化量 0 L 0 1 PL L EF A Y 向所受牵引力大，故应用 Y 向参数计算 24.7()PN 0 0.4()Lcm 62 20.6 10 (/)EN cm材料为钢 2 22 0.798 3.140.5 2 FRcm 式 2-3-9 所以 6 1 6 24.70.5 1.2 10 () 20.6 100.5 Lcm A 丝杠因受扭矩而引起的导程变化量很小，可以忽略。 2 LA 所以导程总误差 式 2- 6 0 100100 1.2 103/ 0.4 Lm m L A A 3-10 查表知 E 级精度的丝杠允许误差，故刚度足够。15 m 、稳定性验算 由于丝杠两端采用止推轴承，故不需要稳定性验算。 零件图如图 9 图 9 步进电机的选用步进电机的选用 图 10 步进电机的选择 它用电脉冲控制，每输入一个脉冲，电机就移进一步，可以改变脉 冲频率在很大范围内调节转速，可以点动，也可以连续动，可正转也可 反转，停机时有自锁能力，它的步距角和转速不受电压波动和负载变化 的影响，也不受环境影响，仅与脉冲频率有关。 步距误差不累积，一般在 15以内。步进电机运行时会出现超调 或振荡，要注意低频时振动对工作台运动的影响，突然起动时有滞后。 传动装置的作用是传递转速和转矩，要求能使工作台灵敏、准确、 稳定地跟踪指令，实现精确移动 步进电机控制器 环形 分配器 功率 放大器 辅助电路 图 11 步进电机传动控制系统框图 、步进电机的步距角 b 取系统脉冲当量，初选步进电机步距角。0.01/ p mm step1.5 b 、步进电机启动力矩的计算 设步进电机等效负载力矩为 T，负载力为 P，根据能量守恒原理，电 机所做的功与负载力做功有如下关系 TPs 式中： 电机转角； 移动部件的相应位移； 机械传s 动效率。 若取 ，则，且，所以 b p s S PPG 式 2- 36 () 2 pS b PG TN cm A 4-1 式中： 移动部件负载（N） ；G移动部件重量（N） ； S P z P 与重量方向一致的作用在移动部件上的负载力（N） ； 导轨摩擦 系数；步进电机步距角， （rad） ；T电机轴负载力矩 b （）N cmA 本例中，取（淬火钢滚珠导轨的摩擦系数） ，0.030.96 为丝杠牵引力，。考虑到重力影响，Y 向电机负载较 S P24.7 sH PPN 大，因此取，所以287 y GGN 式 360.01 24.70.03287 1.33() 21.50.96 TN cm A 2-4-2 若不考虑启动时运动部件惯性的影响，则启动力矩 0.3 0.5 q T T 取安全系数为 0.3，则 1.33 4.42 0.3 q TN cmA 对于工作方式为三相六拍的三相步进电机 式 max 5.1 0.866 q j T TN cmA 2-4-3 、步进电机的最高工作频率 max max 10001000 1 1667() 6060 0.01 p V fHz 式 2-4-4 查表选用两个 45BF005-型步进电机。电机的有关参数见表 4 表 4 步进电机参数 主要技术数据外形尺寸 ()mm 型 号步 距 角 最 大 静 转 距 N cmA 最高 空载 启动 频率 ( /step s ) 相 数 电 压 ( )V 电 流 ( )A 外 径 长 度 轴 径 重 量 ()N 45BF005 - 1 5 1 9 . 6 30 00 3272 .5 4558411 步进电机的开环控制方式 滚动丝杆滚动丝杆 步进电机步进电机联轴器联轴器 步进电机步进电机 联联 轴轴 器器 Y 方向传动机构方向传动机构 X 方向传动机构方向传动机构 滚动丝杆滚动丝杆 工作台工作台 图图 1212 步进电机开环控制框图步进电机开环控制框图 应用时步进电机的注意事项 步进电机开环控制系统进给系统的位移或转角大小由指令脉冲数所 决定由于系统没有位置检测器及反馈电路，因此开环系统的驱动控制精 度一般仅有 0.01mm。但是结构简单，易于调整和维护，价格较低故使用 在一般的机床中，需要必要的脉冲当量和满足结构要求的的转矩。 步进电机启动转矩选择表 表 5 相 数 33445566 运 行 方 式拍 数 3648510612 max Ts Ts 0.50.8660.7070.8090.9510.8660.860.86 联轴器的选用联轴器的选用 图 13 联轴器 联轴器的选择计算 联轴器的计算转矩 TC有下式求得，在由联轴器标准按其公称转矩 Tn 选定联轴器型号。 TC=KT=K9550P/NTn 式中 T-理论转矩（N.m） ； K-载荷系数 P 联轴器传递功率(KW) n联轴器转速（r/m） 传递功率=工作台进给抗力工作台移动速度/传动链效率 P=5001/600.8=10.4w 所以选择凸缘联轴器 凸缘联轴器性能特点应用场合凸缘联轴器性能特点应用场合： TN=2000010 N.m;d=10180mm 无补偿性能，不能减振、缓冲，结构简 单，制造方便成本较低，装拆、维护方便，可传递大转矩。需保证两轴 具有较高对中精度。适用于载荷平稳，高转速或传动精度要求还不高的 传动轴系 步进电机惯性负载的计算步进电机惯性负载的计算 齿轮尺寸表 6 Z1728 17 19 14.5 5 28 30 25.5 5 dmZ mm 2 a ddm mm 2 1.25 f ddm mm 36bm mm 12 2 dd amm 17.5 根据等效转动惯量的计算公式，得 式 2 2 1 0123 2 180 p d b Z JJJJJM Z 2-6-1- 式中： 折算到电机轴上的惯性负载（） ； 步进 d J 2 kg cmA 0 J 电机转轴的转动惯量（） ；齿轮 的转动惯量（） ； 2 kg cmA 1 J 2 kg cmA 滚珠丝杠的转动惯量（） ；M移动部件质量（） 。 3 J 2 kg cmAkg 对材料为钢的圆柱零件转动惯量可按下式估算 342 0.78 10JD L kg cm A 式中：D圆柱零件直径（cm） ；L零件长度（cm） 。 所以 3432 1 0.78 101.70.53.26 10Jkg cm A 3432 2 0.78 102.80.523.9 10Jkg cm A 3432 3 0.78 10153.9 10Jkg cm A 电机轴转动惯量很小，可以忽略，则 式 2 33 17 3.26 1023.93.910 28 d J 2-6-2 2 52 0.001 250.4 10 3.14 1.5 180 kg m A 因为，所以惯性匹配比较符合要求 10.4 0.3191 41.274 d M J J 轴承选择 根据滚珠丝杆的额定动载荷和额定静载荷以及丝杆和轴承所承受的最 大载荷，查机械零件设计手册 ，以确定所选轴承的型号。 由表 7 可以看出采用深沟球轴承比较经济，并且由于滚动丝杆既要承 受径向载荷，又要承受轴向载荷，则进一步查手册可以得到滚动轴承 SN6204 型大概可满足要求，经校核，该型轴承满足设计载荷的需求。其 具体参数如表 8 所示。 表 7 各类滚动轴承性能和价格比较 轴向承载轴承类型径向承载 单向双向 高速性调心性调隙性价格比 深沟球 轴承 良差良中中1 调心球 轴承 中中中优差1.8 表 8 SN6204 型深沟球轴承参数 基本尺寸安装尺寸基本 额定载荷 极限转速轴承 代号 dDBr minminmaxmax 脂润 滑 油润 滑 6000 型 mmmmKNr/min- 204714126.041.0112.86.6514000180006204 装配图如图 14 推力球 轴承 无优无差无无1.1 推力圆柱 滚子轴承 无优无差无无差 图图 1414 二维数控精密工作台的误差来源与分析二维数控精密工作台的误差来源与分析 丝杠误差分析与补偿：丝杠误差分析与补偿： a a 滚珠丝杠因为两端固定中间由于重力作用会下沉，导致摩差力增 大，产生定位误差。 补偿：通过对滚珠丝杠加预紧力，消除轴向间隙，提高丝杠刚度， 从而提高定位精度。 b b 导轨表面粗糙度不同，影响定位精度，所加载荷大小，也影响导 轨直线度从而影响定位精度。 补偿:导轨采用滚珠导轨，加润滑油，减小摩擦，提高定位精度 C C 导轨对温度变化比较敏感，由于温度的变化而引起的误差，影响 导轨的平行度及垂直度，甚至引起卡住或造成不能允许的过大间隙。 补偿：承导件和运动件采用膨胀系数相同或相近的材料，使导轨在温 度变化不大的条件下工作。 d 存在于机械传动机构中的摩擦是数控伺服系统产生轮廓运动误差的 主要原因之一,摩擦影响机床运动精度并在低速运动时表现出很强的非 线性特征，既形成爬行现象。 补偿：根据产生误差的位置和时刻,增加额外的指令脉冲去抵消爬行, 以此来消除圆运动过象限时的误差尖峰突起现象,这类似于机械装置中 的反向间隙补偿。 结结 论论 本次课程设计的任务是完成二维数控精密工作台机械部分的设计。一 个完整的二维数控精密工作台还包括控制部分的设计和程序编写，这里就 不作太多的阐述。 本次设计主要分为滚珠丝杆的选择、步进电机的选型、联轴器的选型、 滚动导轨的选择以及其它零部件的确定等等。下表是是设计中选用的各部 与以往的二维精密工作台比较。 二维数控工作台基本零件 表 9 本次设计采用了联轴器连接，摒弃了以往的采用减速器的方法，使得结构 更加简洁高效，并且系统动态特性好，传递效率高，达到了设计的要求。 但本次设计也有一些问题需要解决，比如选取的联轴器转矩比较大，采用 的步进电机不能够完全发挥其功效，这些都是本次设计的缺陷和需改进的 地方。 课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向 社会，从事职业工作前一个必不少的过程千里之行始于足下，通 过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义我今天认真 的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社 会大潮中奔跑打下坚实的基础 作为一名测控技术与仪器大三的学生，我觉得能做这样的课程设计 是十分有意义。在已度过的两年半大学生活里我们大多数接触的是专业 基础课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如