设计描述：

文档包括:

word版设计说明书1份，共25页,约8600字

CAD版本图纸，共4张

  目录

一、总体 2
二、机械结构设计 3
1、脉冲当量和传动比的确定 3
2、机械部件(工作台)总体尺寸 4
3、工作载荷分析及计算 4
4、滚珠丝杠螺母副的选型和校核 6
5、导轨的选型和计算 11
6、联轴器的选择及计算 12
7、传动系统等效转动惯量计算 13
8、步进电机的选用 14
三、控制系统设计 19
1、数控系统硬件电路设计 19
2、系统控制软件的设计 22
参考文献 25

一、总体
1、总体参数
设计一个数控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。已知的设计参数如下：
最大铣刀直径
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
20 mm 8 mm 4 mm 碳钢 X=200，Y=150 3 m/min

2、开、半闭、闭环选择
开环伺服系统——步进电机驱动——没有检测装置
半闭环伺服系统——交流或直流伺服电机驱动——脉冲编码器——速度反馈
闭环伺服系统——交流或直流伺服电机驱动——位置检测装置——位置反馈
本设计采用开环步进电机驱动。

3、传动初步设计
电动机——联轴器——滚珠丝杠——工作台

4、系统组成框图

5、机械传动系统简图
X轴与Y轴的传动系统简图都如图所示

二、机械结构设计
1、脉冲当量和传动比的确定
1.1、脉冲当量的确定
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。本次设计给定脉冲当量             为   =0.01mm。
1.2、传动比的确定
     传动比计算公式： 　　　专业课课程设计指导书（2－1）
其中： 为步进电机的步距角， 为滚珠丝杠导程， 为系统脉冲当量。根据传动设计，采用联轴器， 选电动机型号为55BF009，其步矩角 = ，选丝杠规格为2004-3(FYND)　其导程为4mm， 。
     则其传动比
2、机械部件(工作台)总体尺寸
2、1初定工作台的尺寸
由于工作台的加工范围为X＝200mm，Y＝150mm。工作台尺寸一般为工作台加工范围的1.1倍。所以：X＝200×1.1＝220mm, Y＝150×1.1＝165mm，其厚度初定为30mm。
选择工作台的型槽为T型槽，查电子版《袖珍机械设计师手册》中的T型槽和相应螺栓(摘自GB/T158-1996) 表3-25T型槽和相应螺栓尺寸，可得所选T型槽的参数：
A＝10mm　　　B＝18mm
C＝8mm　　 　H＝21mm
间距取50mm
一取工作台厚度为T型槽厚度的2倍，即2×21＝42mm。
工作台质量： ,即纵向丝杠所承受的质量。
在工作台上的工件和夹具的质量估计为
所以总的移动部件的重量为
 
3、工作载荷分析及计算
3.1销削力的分析与计算
铣削运动的主运动为铣刀绕自身轴线高速回转，进给运动为工作台带动工件在垂直于铣刀轴线方向缓慢进给（键槽铣刀可沿轴线进给）。
根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》选铣刀。由表3－23，根据最大铣刀直径d＝20mm，最大铣削宽度 ，最大铣削深度 选择莫氏锥柄立铣刀，立铣刀各参数如下：
直径范围 推荐直径 
 
齿数
> 
 标准系列 标准系列 粗齿 中齿 细齿
19 23.6 20 22 38 123 3 4 6
     140   
由表5－11 高速钢立铣刀铣平面的铣削进给量中选取                  ，由专业课课程设计指导书表2－2查得高速钢铣刀铣削力公式，选定铣刀转速 ，由专业课课程设计指导书表2－3查得切削力公式中铣削力系数 ，因此铣削力 为：

由表2－1和表2－2中 表示每齿进给量 ，即铣刀每转一个齿间角时，工件与铣刀的相对移动量，每齿进给量 、每转进给量 和工作台进给速度 三者之间的关系为：
式中z为铣刀齿数，n为铣刀转速
可得工作台进给速度

3.2进给工作台工作载荷计算
作用在工作台上的合力 与铣刀刀齿上受到的铣削力的合力F大小相同，方向相反，合力 就是设计和校核工作台进给系统时要考虑的工作载荷，它可以沿着铣床工作台运动方向分解为三个力：工作台纵向进给方向载荷 ，