三坐标机床设计说明书

三坐标测量机床设计说明书姓名：张友龙学号：070202125目录TOC\o"1-5"\h\z一、摘要 3二、 主要参数 4二、部件选用•••••••••••••••••5四、 设计图 16五、 参考文献 17摘要三坐标测量机床在工业测量中占据了相当高的作用，尤其是在一些精密制造业以及我国正在蓬勃发展的汽车制造业，其发挥的作用更是至关重要。该款三坐标测量机床是以海克斯康explorer为原本所设计的一款高性能机床，采用大理石基座强效减震，并在Z轴方向设计有气浮平衡器件，最大限度的减小了横梁的弯曲带来的测量误差，同时机床各轴轴承均选用高精度轴承，提高传动效率。除了以上的特殊设计，该机床还选用了高精度的滚动导轨，进一步提高传动效率，X、Y、Z三轴光栅位移传感器，法兰克全闭环伺服控制系统，使其定位精度和重复定位精度达到微米级别，足以应对各种精密零件的测量。360°全方位测头全方位多角度旋转，各种复杂的零件都可以搞定。

机床设计参数工作台尺寸800X1000X轴q行程500Y!I行程700Z轴I行程500快速移动速度X/Y/Z10/10/5m/min定位精度4um重复定位精度1um机床各部件的选用、各轴电机的选用1、X轴电机Vxun—maxP—hx103<nnom式中，"nom为电机的额定转速（rpm）；n为快速行程时电机的转速（rpm）；V 为直线运行速度（m/min）；u为系统传动比，maxu=n电机/n丝杠；P丝杠导程（mm）。h为了保证足够的角加速度使系统反应灵敏和满足系统的稳定性要求，负载惯量JL应限制在2.5倍电机惯量JM之内，即Jl<2.5J。M。TOC\o"1-5"\h\zco V2J—乙J（j）2+乙m（j）L j joj—1 j—1式中，J为各转动件的转动惯量，kg.m2；oj为各转动件角速度jjrad/min；mj为各移动件的质量，kg；V为各移动件的速度，m/minjjw为伺服电机的角速度，rad/min。T=T+T+T电机轴上的转矩公式： jWOT=J.为加速惯性转矩jT=七.f为负载转矩W 2叩1wt=tfG-n2)0 2KT|i0 0为丝杠预紧后的附加摩擦转矩由以上公式可以计算出n>2000r/minnomT=0.32N•m电机选用：松下MQMA系列100W电机，额定转矩0.32N*m,最大转矩0.95N*m,额定转速3000prm，最大转速5000prm，采用驱动器型号：松下MADDT1205。符合要求。电机如下图：

2、Y轴Z轴电机选用Y轴电机采用同类型松下MQMA系列200W电机，额定转矩0.64N*m,最大转矩0.91N*m,额定转速3000rpm,最高转速5000rpm,采用驱动器型号：松下MADDT1207。Z轴电机采用与X轴相同电机，松下MQMA系列100W电机,额定转矩0.32N*m,最大转矩0.95N*m,额定转速3000prm，最大转速5000prm，采用驱动器型号：松下MADDT1205。二、各轴丝杠的选用1、X轴丝杠x轴丝杠导程计算:P=V/nhmaxmax3000P=V/nhmaxmax_ =12mm~~250r/min当量载荷的计算：1F二31F二3(2Fm3max+F)= (2F+F)min 3 max min二45N当量转速的计算:

nm=1(n +n)—1(250+150)2 max min 2=200r/min额定动载荷的计算：1—766.2N_fF(60nL—766.2NC—wm mnam 100ffacC"—fF—435.5Namemax最大轴向变形的计算：15'—（重复定位精度）—0.33umm315"—（定位精度）-1umm4底径的计算：F—卩w—5N00d2md2m—a—7.4mm预紧力的计算：1F—F—21.7Np3max行程补差值的计算：

C=11.8Atl10-3=12.7卩mul=行程+(8--14)P=540mm卩 n预拉伸力的计算：P=(P+2P)/3=3・6KNcminmax丝杠螺母实行固定式内循环，双螺母垫片预紧。选择如下2、2、Y、Z轴丝杠选择代号底径/mm螺母长度/mm额定动载荷/KN额定静载荷/KN长度/mmX轴Y轴Z轴2004-217.2623.87.57700900700丝杠三维视图如下：Y、Z轴丝杠选择同型号丝杠符合要求。三、各轴导轨的选用1、X轴导轨的选用导轨的静安全系数：f=Cof=Co=°2=1.16slP3.6fSL:静安全系数；C0:基本静额定负载；P:工作载荷导轨寿命计算：f.f.CL二（丿h丿t ）3.50Km二748Kmf*Pwc图W滚道面的確度系数fH图11蛊糜系数表5载荷系数使用条件无外来冲击载荷、振动(<15m/min)1.o-r5无显著冲击载荷、振动(<60m/min)1.5〜2.0有外来冲击载荷、振动(<60m/min)2.0〜3”5同一根导轨轴上安装的滑块数接触系数fC11.020.8130.7240.6650.61fh：硬度系数；ft：温度系数；Pc：哦你工作载荷；fw：载荷系数导轨平均载荷计算：P=(P+2P)/3=3.6KNcminmax滑动导轨的滚动体采用的是滚珠，滚珠导轨每个滚珠所承受的重力为P-9・"，设滚珠的直径为7mm,导轨上的滚动体数目:G1000N/a 珠9?T/d 9.T/7导轨的选择型号：

台湾ABA直线导轨型号：BRH25A2PZ1KL1200H型号组合尺寸mm滑座尺寸mm滑轨尺寸mmHWW2ELB*LMQ*lL1油孔T1NW1H1Fd*D*hBRH25A367023.578857*45M8*1257M6*17.815.62322607*11*9导轨的选型如下表：导轨型号长度/mm额定动载荷/N额定静载何/NX轴BRH25A21200HZ2II120021404000Y轴BRH25A2L1500HZ2II1500Z轴BRH25A2L1200HZ2II12002、Y轴Z轴导轨选择见上表四、轴承的选择滚珠丝杠选择安装方法：双支点各单向固定。因此，选择三对角接触球轴承。机器类型为测量型机床，预计寿命为12000——20000h,轴承的基本额定动载荷：P=f(XF+YF)praP为载荷，£=3；Lh是预期寿命；f为载荷系数；X,Y为常数；p2T2x9.55x106P2x9.55x106x0.1F= = = =95.5Nted dn 20xlOOOmmF=Ftanacos5=95.5xtan20cos16=33.4NreteF=Ftanasin5=95.5xtan20sin16=9.58Naete选择轴承：30203C=41.2KN五、气浮平衡的设计由于当X轴移动式会给横梁一个力矩，从而导致横梁发生弹性形变，影响系统精度。因此在Z轴方向上，立柱的对立面设计有气浮平衡，来减小误差，提高系统测量精度。

伺服系统选择为发那科公司的FANUCSeries0iMODELD最大控制5轴，最大同时控制轴数为4轴。规格如下图O:基本功堆☆:迭项功堆一:不可使用功能07-MD01Mate-MDA包B包c包可控制路径11最大控制轴数54☆30同时控制轴数43最大主轴数21可连接伺朋电机显示单元8.4"彩色LCDoo10.4"彩色LUD（无竝扌莫屏）10.4"彩色LUD（带竝拽屏）纳米插补0程序客H320K(800m)—0512K(1280m)o—o2IM(5120m)—

O:基本功能右--选项功能 一:不可便用功能0/-MD0/Mate-MDA包B包U包PMC眾统PMCPMC/LPMC/LPMC/L功能5,000^一0O8Q00步-七立PMC功鸵24X00步O32卫00步*1.0Link1chDI/DO256/25$-O1024/1024OO2chDI/DO2048/2048功能模块（包括FMU梯形图命令扩展功能）☆命令扩展功能☆PMC忙息各国诒肓显示功能128K*嵌入式以久网O存储卡编辑1操作$数据服务器编辑/換作☆O:基本功能 $:选项功能一:不可使用功龍0/-MD0/Mate-MDASB包C包MANUALGUIDEOf*MANUALGUIDEi*Al轮廓控制—基干伺朋电机的主軸控制E级数抿保护动态切换谙有显示oOC语言执行器IFANUCPICTUREFANUCNCGuid