专业课程设计--2012(吴老师).ppt

1、数控工作台设计 王大承 Tel: 6417,专业课程设计,数控机床之 数控工作台设计 （机械系统与数控系统）,数控机床之 数控工作台设计 （包含机械系统与数控系统设计）,设计内容：数控工作台 主要用于：铣削、钻床、线切割等，也可用于车削，计算可以按车削进行。 一、根据有关条件及要求，给出的已知条件为： 1、工作台重量：相对于X向和Y有所不同，可根据设计情况简单粗略地计算。 2、时间常数：T=25ms（计算转动力矩时所需要） 即为：由V=0达到VMAX工作 所需时间。 3、滚珠丝杆的基本导程 自己选择，X、Y向可相同。,4、脉冲当量：（X、Y向相同）。即，供选择的脉冲当量有： 10、8、6、4、

2、2、1（单位：m ） 5、工作行程（建议初步选定）：X=320mm，Y=200mm。 6、步距角：选择步进电机的确定，保证脉冲当量为: 10 7、通电方式（ 步进电机）：三相六拍（反应式步进电机）。 8、快速进给： 9、主电机功率：N=1.5kw （用于切削力计算）。 10、工作台快速移动速度：5m/min。,二、设计过程（工作步骤） 1、工作台 总体结构的确定 初步采用: （1）步进电机2个（X、Y向分别控制） （2）滚珠丝杆2套，由于所受的力以及行程长短不一样，所以要分别选择计算 （3）滚动导轨：双导轨、四滑块（分别为X、Y向，长短选择不同） （4）带有三条“ ”槽的工作台面,2、传动方案

3、的确定 步进电机（根据脉冲当量确定是否需要齿轮减速装置。如需要，计算减速比应取多少） 滚珠丝杆 工作台X、Y脉冲当量分别满足（6个小组分别不同）： 3、切削力计算 根据手册上的公式: 可求出: 考虑到工作台的多种用途，尤其是铣削时X方向力较大选取：,4、滚珠丝杆的选择、设计和计算。 1）初步确定丝杆的导程、直径、长度（X、Y方向） 滚珠丝杆导程：满足传动系统最终要求: 10（8、6、4、2、1） ，可在4 6mm选择 长度：满足X、Y向工作行程（如X=320mm, Y= 200mm） 直径：满足强度、稳定性、刚度 2）强度计算 3）效率计算 4）刚度计算 5）丝杆的支承方式的确定,5、导轨的选

4、择 建议初选变幅矩形滑块：HTSD-WAA； 1）安装基本形式选择：X、Y向均为双导轨、四滑块，双根正装或反装均可； 2）导轨长度选择：由于工作行程几工作台面尺寸初选画出草图后才能最终确定； 3）导轨负载的计算：参考四滑块工作台，参考工作台自重、负载等因素，为寿命计算等作准备； 4）摩擦力计算：为滚珠丝杆设计选择做准备； 5）寿命计算（5年后更换）； 6）安装位置的考虑。,（a),步进电机 驱动电路,指令脉冲,步进电机,液压扭矩放大器,电液脉冲马达,(b),开环数控机床系统,闭环、半闭环数控机床系统,(a),(b),6、齿轮及轴矩的有关计算 1）如需另设齿轮减速则要进行： a、传动比计算 b、

5、模数、齿数、中心距等的计算 2）转动惯量的计算（为选取步进电机作准备） a、工作台质量折算出电机轴上的转动惯量 b、丝杆的转动惯量 c、齿轮的转动惯量 d、电机的转动惯量（可以省略不计） e、总的转动惯量,3）所需转动力矩的计算 a、快速空载启动所需力矩 M= b、最大切削负载时所需力矩 M= c、快速进给时所需力矩 M= 式中： -折算到电机轴上的摩擦力矩 -空载启动时折算到电机轴上的加速度力矩 -由于丝杆预警引起的折算到电机轴上的附加力矩 -切削时折算到电机轴上的加速度力矩 -折算到电机轴上的切削负载力矩,7、步进电机的选择 根据X、Y向不同情况选取 （1）选用的基本系列 基本通电方式：三

6、相六拍 与丝杆的连接方法： a) 用联轴节连接； b) 通过齿轮减速后连接。 1）步距角： ； 一般取： 1.50/0.750 系统对步进电机所驱动部件最小转角要求 i 传动比,三、图纸设计与绘制 要求总装图（A0）和工作台零件图（A2）各一张（打印时可按比例缩小） 1、总装图（应考虑以下细节） （1）底座、工作台：X向拖板 320mm行程；Y向拖板 200mm行程。 （2）滚珠丝杆、螺母的固定方式以及连接方法，双精简支支承组合、CBD系列埋入式双螺母垫片预紧、滚珠丝杆副 （3）滚动导轨的支装、固定（双根正装、反装、倒装、混合安装），防护罩的选择、确定及安装 （4）步进电机的安装与固定： a)

7、 与滚珠丝杆直接联接； b) 通过齿轮变速与丝杆连接。,（5）标记栏、明细表、技术要求齐全 1）零件的标注与排序要求： a) 关键零件或部件要标注； b) 部件与部件之间的连接件要标注； c) 零、部件要按一定的方向进行标注。 2）明细表、技术要求齐全。 （6）尺寸要求：关键工作参数尺寸； 总体安装尺寸； 外形尺寸； 配合件的公差与配合。,2、零件图设计：工作台面、铸件（建议用Pro/E, UG绘制，可以用Autocad绘制） 设计台面尺寸：XY=400300 mm 1）台面三条“ ” 形槽，用于紧固被加工的零件或夹具等 2）周围有冷却液排出槽、并有冷却液排出管道接口 3）反面（底面）有加强筋

8、 4）底面留有安装螺母的平台 5）底面留有安装滚动滑道、滑块的位置 6）两侧有防护罩紧固螺钉,设计说明书编写要求 目录 任务书 一、机械部分设计计算 1、纵向进给系统设计计算 2、横向进给系统设计计算 3、滚动导轨的选择 4、步进电机的选择 二、数控部分设计及编程主程序框图 1、子程序（根据要求任务）程序框图 2、数控编程：程序设计框图和全部源程序,三、参考文献 1、张国新主编经济型数控机床系统设计 机械工业出版社 2、张新明等编机电一体化系统设计 北京理工大学出版社 3、陈松年等编机电一体化机械系统设计 机械工业出版社 4、廖效果、朱启逑编数字控制机床 机械工业出版社 并找有关机床设计手册,课程设计成绩评定