X-Y数控工作台机电系统设计
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- 一、设计的目的
《数控机床》课程设计是一个重要的时间性教学环节，要求学生综合的运用所学的理论知识，独立进行的设计训练，主要目的：
1、通过设计，使学生全面地、系统地了解和掌握数控机床的基本组成及其想怪知识，学习总体的方案拟定、分析与比较的方法。
2、通过对机械系统的设计，掌握几种典型传动元件与导向元件的工作原理、设计计算及选用的方式
3、通过对机械系统的设计，掌握常用伺服电机的工作原理、计算控制方法与控制驱动方式
4、培养学生独立分析问题和解决问题的能力，学习并树立“系统设计”的思想
5、锻炼提高学生应用手册和标准、查阅文献资料及撰写科技论文的能力
二、设计任务
设计一套供立式数控铣床使用的X-Y数控工作台，主要参数如下：
1、立铣刀最大直径的d=15mm，立铣刀齿数Z=3，最大铣削宽度=15mm
最大背吃刀量=8mm，加工材料为碳素钢或有色金属。
2、X、Z方向的定位精度均为±0.02mm。
3、工作台面尺寸为，加工范围为;
4、工作台空载进给最快移动速度：，工作台进给最快移动速度:，加减速0.4s。
三、设计主要步骤
1、确定设计总方案
⑴、机械传动部件的选择
①、丝杠螺母副的选择
步进电动机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动，需要满足初选0.01mm脉冲当量，因为定位精度±0.02mm，对于机械传动要有一定的精度损失，大约是1/3-1/2的定位精度，现取为1/2，即是±0.01mm和±0.02mm的定位精度，滑动丝杠副无法做到，只有选用滚珠丝杆副才能达到要求，滚珠丝杆副的传动精度高、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。
同时选用内循环的形式，因为这样摩擦损失小，传动效率高，且径向尺寸结构紧凑，轴向刚度高。
由于定位精度不高，故选择的调隙方式是垫片调隙式，这种调隙方式结构简单，刚性好，装卸方便。
由于工作台最快的移动速度，所需的转速不高，故可以采用一般的安装方法，即一端固定，一端游动的轴承配置形式。
②、导轨副的选用
要设计数控铣床工作台，需要承受的载荷不大，而且脉冲当量小，定位精度高，因此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，安装预紧方便等优点。
③、伺服电机的选用
选用步进电动机作为伺服电动机后，可选开环控制，也可选闭环控制。任务书所给的精度对于步进电动机来说还是偏低，为了确保电动机在运动过程中不受切削负载和电网的影响而失步，决定采用开环控制，任务书初选的脉冲当量尚未达到0.001mm，定位精度也未达到微米级，空载最快移动速度也只有3000mm/min,故本设计不必采用高档次的伺服电机，因此可以选用混合式步进电机，以降低成本，提高性价比。
④、减速装置的选用
选择了步进电动机和滚珠丝杆副以后，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，且应有消间隙机构，如果要选用减速装置，则应选用无间隙齿轮传动减速箱。 ...
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