机电一体化系统设计

1、机电一体化系统设计大作业重切削数控钻铣床设计说明书学校名称：西安工业大学 设 计 者：X X X 学 号：XXXXXXX 指导教师：XXX 二一年六月十日目录一：系统总体方案设计21.1设计参数21.2总体方案确定21.2.1 机械系统31.2.2 伺服系统设计3二：机械系统的设计32.1 滚动直线导轨计算与选型32.2 主轴选型与计算52.3滚珠丝杆计算与选型62.4电机计算与选型82.5 位移测量选型92.6 数控系统选型9三：装配图9四：参考文献11一：系统总体方案设计1.1：设计参数重切削数控钻铣床参数名称单位X轴行程mm1000Y轴行程mm600Z轴行程mm600工作台尺寸mm120

2、0×550最大载重kg1200T型槽（槽数×尺寸）mm5×18主轴最高转速rpm8000主轴最大扭距Nm48主轴最大功率（30min）kW11快速移动XY轴mm/min18000快速移动Z轴mm/min15000最快切削进给速度mm/min8000定位精度mm±0.005重复精度mm±0.003控制器FANUC机器尺寸mm2980×2620×2710表11.2总体方案确定 机械系统（1）传动机构采用滚珠丝杠副（2）导向机构采用滚动直线导轨（3）执行机构采用伺服电机 伺服系统设计 采用半闭环控制二：机械系统的设计2.1 滚动直

3、线导轨计算与选型X轴行程mm1000Y轴行程mm600Z轴行程mm600表2由下表3可知：在重切削的机床上选用滚柱直线导轨滚动导轨滚珠导轨滚柱导轨滚针导轨特点承载能力小、刚度低较滚珠导轨承载能力和刚度都大滚针尺寸小、结构紧凑应用运动部件的重量轻（一般小于100200kg）和切削力不大的机床上载荷较大的机床导轨尺寸受限制的机床上表3由所给条件得,该导轨的额定工作时间为计算导轨的额定动载荷 ， 其中，。代入数据得到：X方向导轨；Y方向导轨；Z方向导轨。在网上搜寻到交叉导轨如下图所示由上图查看得知：选用满足要求的导轨如下表导轨型号行程滚子数目单个滚子承受动载荷Ca(KN)XMVR-9-1000

4、15;50Z1000504.36YMVR-9-600×30Z600304.36ZMVR-9-600×30Z600304.36表42.2 主轴选型与计算选用铣削用电主轴，主轴最高转速rpm8000主轴最大扭距Nm48主轴最大功率（30min）kW11表5冷却方式为水冷；换刀方式：手动换刀；电源电压为AC380V；加上表3的各参数选用德国GMN高频CNC铣削、钻削主轴HSP 100-51000/5 。各参数如下：电主轴 手动换刀；内藏异步电机，液冷前端轴承及定子；超精密混合陶瓷球轴承；油气润滑或是脂润滑轴承；主轴最高转速rpm51000主轴最大扭距Nm77原理示意图如下：2.3

5、滚珠丝杆计算与选型各类机床滚珠丝杆副的推荐精度等级坐标方向X YZ数控钻床BPB数控铣床BBB注：P：普通级；B标准级计算载荷查手册知=1.2,=1.2, =1.0估算额定动载荷计算值CaX/Y/Z轴滚珠丝杆型号DFV04010-4.8 公称直径40 导程10 动额定负荷4372 静额定负荷11264DFV05010-4.8 公称直径50 导程10 动额定负荷4823静额定负荷14080DFV04010-4.8 公称直径40 导程10 动额定负荷4372 静额定负荷11264丝杆支撑轴承EF40 内径： d1 40 BF50内径：d1 50EF40 内径： d1 40刚度验算滚珠丝杠受工作负载

6、P引起的导程的变化量Y向所受牵引力大，故应用Y向参数计算 所以 丝杠因受扭矩而引起的导程变化量很小，可以忽略。而丝杠允许误差，故刚度足够。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。2.4电机计算与选型快速移动XY轴mm/min18000快速移动Z轴mm/min15000转速估算X轴电机（L：移动X轴速度；表示X轴向滚珠丝杆导程）Y轴电机（L：移动Y轴速度；表示Y轴向滚珠丝杆导程）Z轴电机（L：移动Z轴速度；表示Z轴向滚珠丝杆导程）转矩估算 三相380V永磁同步伺服电动机伺服电机型号 PMSMF18-额定额定瞬间最额定瞬间最转矩转子转输出转矩大转矩电流大电流常数动惯量WN·

7、;mN·mAAN·m/Akg·cm22000rpm012D12005.7317.193.179.51.80925.9020D20009.5528.655.2815.841.80943.17030D300014.3342.997.9223.761.80964.75040D400019.1157.3310.5631.681.80986.33055D550026.2678.7814.5243.561.808118.7转矩估算 <26.26Nm故选用PMSMF18-055D型电动机。2.5 位移测量选型光栅尺FC-1SM12小型数字量规准确度±5m±1m分辨率0.5m0.2m测量范围1000mm600mmX轴FC-1型光栅尺，Y、Z轴SM12小型数字量规。2.6 数控系统选型参照现有同类型数控机床选用FANUC 0i-TC。三：装配图四：