X-Y数控工作台设计说明书

一、总体方案设计1.1 设计任务题目： xy 数控工作台的机电系统设计任务：设计一种供立式数控铣床使用的x y 数控工作台，主要参数如下：1） 工作台面尺寸cbh【200+ （班级序号） 5】mm 【200+ （班级序号）5】 mm 【15+ （班级序号）】mm ；2） 底座外形尺寸c1 b1 h1【680+ （班级序号） 5】mm 【680+ （班级序号）5】mm 【230+ （班级序号）5】mm ；3） 工作台加工范围x= 【300+ （班级序号） 5】mm ，y=【300+ （班级序号）5】mm ；4） x、y 方向的脉冲当量均为0.005mm/ 脉冲；x、y 方向的定位精度均为 0.01mm ；5） 夹具与工件质量m=【15+ （班级序号）】kg ；6） 工作台空载最快移动速度为3m/min ；工作台进给最快移动速度为0.5m/min 。7） 立铣刀的最大直径d=20mm ；8） 立铣刀齿数z=3；精品资料9） 最大铣削宽度ae20mm ；10） 最大被吃刀量ap10mm 。1.2 总体方案确定（1） ）机械传动部件的选择导轨副的选择丝杠螺母副的选择减速装置的选择伺服电动机的选择（2） ）控制系统的设计伺服电机启动、停止、调速、正反转的控制plc 控制电机的梯形图编程y 方向传动机构微型机机电接口工作台驱动电路步 进 电动机减速器滚珠丝杠人机接口减速步 进 电器动机滚珠丝杠x 方向传动机构系统总体方案结构框图xy 数控工作台结构1.3 设计的基本要求（1） ）按照机械系统设计的步骤进行相关计算，完成手写设计说明书。（2） ）计算结果作为装配图的尺寸和零部件选型的依据，通过 autocad 软件绘制 xy 数控工作台的总装配图，并绘制ao 图纸。（3） ）按照电气控制系统的步骤进行设计，完成电机启动、停止、正反转、电动等基本工作状态控制的硬件连线图，并通过plc 协调控制xy 电机运动，绘制相关梯形图。二、机械系统设计2.1 导轨上移动部件的重量估算质量：按质量 =体积（由尺寸求得）密度进行估算（45 钢密度 7.85g/ 立方厘米） 工作台面质量 =上导轨座（连电机）质量=夹具及工件质量 =x-y 工作台运动部分的总重量g=mg=2.2 铣削力的计算零件的加工方式为立式铣削，采用硬质合金立铣刀，工件的材料为碳钢。查表得立铣刀的铣削力计算公式为：f118a0.85 f0.75d0.73a1.0 n0.13zcezp其中，取最大铣削宽度，最大背吃刀量，每齿 进给量fz0.1mm ， 铣刀转速n500r / min ，可直接带入计算。采用立铣刀进行圆柱铣削时，各铣削力之间的比值可查表得出，考虑逆铣时的情况，可估算三个方向的铣削力分别为：ff1.1fc = ；fe0.38 fc=； f fn0.25 fc = 。现考虑立铣，则工作台受到垂直方向的铣削力fzfe =，受到水平方向的铣削力分别为纵向铣削力fxff （丝杠轴线方向） =， 径向铣削力fyffn =2.3 直线滚动导轨的参数确定（ 1）滑块承受工作载荷的计算及导轨型号的选取本设计中的x y 工作台为水平布置，采用双导轨、四滑块的支承形式。考虑最不利的情况，即垂直于台面的工作载荷全部由一个滑块承担，则单滑块所受的最大垂直方向载荷为 fmaxg4f = 。其中，移动部件重量为g，外加载荷ffz =根据计算出的工作载荷，初选符合要求的* 公司生产的 *系列*型直线滚动导轨副。根据任务规定工作台面尺寸，加工范围及工作台整体尺寸的要求，选择导轨的长度。所选直线滚动导轨副的几何参数（由厂家说明书确定）额定导轨型号滑块尺寸额定载荷静力长度矩c2l1l2l3h2cac0 am（ 2）额定寿命的l 的校核计算根据上述所选导轨副，查表，分别取硬度系数fh =1.0 、温度系数ft =1.0 、接触系数fc =0.81 、精度系数f r =0.9 、载荷系数fw =1.5 ，代入以下公式，得距离寿命（期望值为 50km ）。l( fh ft fc f rca)350 =fwfmax2.4 滚珠丝杠的设计计算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） ）最大工作载荷fm 的计算在立铣时，工作台受到进给方向的载荷（与丝杠轴线平行）为fx ， 受到横向的载荷（与丝杠轴线垂直）为fy ，受到垂直方向的载荷（与工作台面垂直）为fz 。根据移动部件的总重量g，按矩形导轨进行计算， 查表，取倾覆力矩影响系数k=1.1 ，滚动导轨上的摩擦因数0.005 。求得滚珠丝杠副的最大工作载荷为：fmkf x( fzfyg) =（2） ）最大动载荷fq 的计算工作台在承受最大铣削力时的最快进给速度v500mm/ min ，初选丝杠导程ph （自己选择如 4、5 、6mm 等），则此时丝杠转速nv / ph取滚珠丝杠的使用寿命t=15000h ，代入 l060nt/10 6 ，得丝杠寿命系数l0查表，取载荷系数fw1.2 ，滚道硬度为60hrc时，取硬度系数f h1.0 ，代入式fq3l0 fwf h fm ，求得最大动载荷fq 。（3） ）初选型号根据计算出的最大动载荷和初选的丝杠导程，查表，选择* 公司生产的 *系列*型，其额定动载荷为，大于fq ，满足要求。所选滚珠丝杠螺母副几何参数型号公称导程滚珠丝杠丝杠循环螺母额定载荷刚度