X-Y数控工作台机电系统设计

3.0 闻远设计 2023-01-23 395 4 1.6MB 25 页 15光币

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一、设计任务

题目：X-Y 数控工作台机电系统设计

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）立铣刀最大直径 d =15 mm；

（2）立铣刀齿数 Z=3；

（3）最大铣削宽度 ae=15 mm；

（4）最大铣削深度 ap=8 mm；

（5）加工材料为碳素钢或有色金属；

（6）X、Y方向的脉冲当量 δx = δy = 0.005mm/脉冲；

（7）X、Y方向的定位精度均为 ± 0.01 mm；

（8）工作台面尺寸为 230 mm×230 mm，加工范围为 550 mm×550mm；

（9）工作台空载最快移动速度 vxmax = vymax = 3000 mm/min；

（10）工作台进给最快移动速度 vxmaxf = vymaxf = 400 mm/min。

模块化的 X-Y 数控工作台，通常由导轨座、移动滑块、工作平台、滚珠丝杠螺母副

以及伺服电动机等部件构成。其外观形式如图 6-22 所示。其中，伺服电动机作为执行

元件用来驱动滚珠丝杠，滚珠丝杠的螺母带动滑块和工作平台在导轨上运动，完成工

作台在 X、Y方向的直线移动。导轨副、滚珠丝杠螺母副和伺服电动机等均已标准化，

由专门厂家生产，设计时只需根据工作载荷选取即可。控制系统根据需要，可以选用

标准的工业控制计算机，也可以设计专用的微机控制系统。

X-Y 数控工作台外形

二、总体方案分析

2.1 导轨副的选用

要设计的 X-Y 工作台是用来配套轻型的立式数控铣床，需要承载的载荷不大，但脉

冲当量小( )，定位精度为±0.02mm。

工作台空载最快移动速度

工作台进给最快移动速度

因此，决定选用直线滚动导轨副，它具有摩擦系数小、不易爬行、传动效率高、

结构紧凑、安装预紧方便等优点。

图2-1 直线导轨示意图

2.2 丝杠螺母副的选用

伺服电动机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动，要满足的脉冲当量

和的定位精度，滑动丝杠副无能为力，只有选用滚珠丝杠副才能达到。滚珠丝杠副的

传动精度高、动态响应快、运转平稳、寿命长、效率高、预紧后可消除反向间隙，而

且滚珠丝杠已经系列化，选用非常方便，有利于提高开发效率。

图 2-2 滚珠丝杠示意图

2.3 减速装置的选用

选择了步进电机和滚珠丝杠副以后，为了圆整脉冲当量，放大电动机的输出转矩，

降低运动部件折算到电动机转轴上的转动惯量，可能需要减速装置，且应有消除间隙

机构。为此，决定采用无间隙行星齿轮传动减速箱。

图2-3 行星齿轮减速器示意图

2.4 步进电机的选用

任务书规定的脉冲当量为，定位精度为，空载最快移动速度为。由于本次任务

的驱动方式为变频器+电机，由变频器驱动电机的类型以及需要实现的功能，选择普通

的三相交流异步电动机。

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摘要：

一、设计任务题目：X-Y数控工作台机电系统设计任务：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）立铣刀最大直径d=15mm；（2）立铣刀齿数Z=3；（3）最大铣削宽度ae=15mm；（4）最大铣削深度ap=8mm；（5）加工材料为碳素钢或有色金属；（6）X、Y方向的脉冲当量δx=δy=0.005mm/脉冲；（7）X、Y方向的定位精度均为±0.01mm；（8）工作台面尺寸为230mm×230mm，加工范围为550mm×550mm；（9）工作台空载最快移动速度vxmax=vymax=3000mm/min；（10）工作台进给最快移动速度vxmaxf=vymaxf=400mm/mi...

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