XY工作台说明书.docx
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XY工作台说明书
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•技术要求
2.1设计题目・・・・・・・,
2.2技术数据・・・・・・・,
2.3设计要求・・・・・・・,
3•总体构造设计・・・・・・・・,
3.1滚珠丝杠选取
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3.2滚珠丝杠副错误!
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3.3稳定性运算,空载运行时工作台的速度.••错误!
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3.4滚动导轨错误!
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3.5选取电机错误!
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4•结语
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5•参考文献
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1•摘要
数控工作台机电系统设计是一个开环控制系统,其构造简单。
实现方便而且可以保证一定的精度。
降低本钱,是微机控制技术的最简单的应用。
它充分的利用了危机的软件硬件功能以实现对机床的控制;使机床的加工范围扩大,精度和可靠性进一步得到进步。
数控工作台机电系统设计是利用8031单片机,及2764,6264存储器及8155芯片等硬件组成,在控制系统的硬件上编写一定的程序以实现一定的加工功能。
其根本思想是:
通过圆弧或者直线插补程序以实现对零件进展儿何加工,每进展一段加工都要产生一定的脉冲以驱动电机正反转,同时通过8155
(1)将相应的加工进刀信息送至刀架库中以实现以之相应的走刀,电机和刀具的相对运动所以实现了刀具对工件的加工。
该控制系统采用软件中断控制系统构造及子程序构造简单,条件明确在经济型数控中应用较多。
中断构造采用模块化构造设计因为这种构造便于修改和扩大,编制较为方便,便于向多处理方向开展。
数控工作台机电系统设计釆用步进电机作为驱动装置。
步进电机是一个将脉冲信号转移成角位移的机电式数模转换器装置。
其工作原理是:
每给一个脉冲便在定子电路中产生一定的空间旋转磁场;山于步进电机通的是三相交流电所以输入的脉冲数LI及时间间隔不同,转子的旋转快慢及旋转时间的长短也是不同的。
山于旋转磁场对放入其中的通电导体既转子切割磁力线时具有力的作用,从实现了旋转磁场的转动迫使转子作相应的转动,所以转子才可以实现转子带动丝杠作相应的运动。
此题LI是步进电机,微型讣算机,插补原理,汇编语言的综合应用,此题口设汁得到了老师的帮助和支持,最后由关英俊老师审定,在此表示感谢。
因本人程度有限,错误和缺乏之处在所难免,处理问题也有不妥之处,敬请相关老师批评指正。
2•技术要求
2.1设计题目
双坐标联动数控工作台设讣
2.2技术数据
工作台长X宽0:
440x300
工作台重量(N):
3000
工作台行程:
△GO—100A50—80
脉冲当量:
0.05—0.08
2.3设计要求
(1)工作台进给运动采用滚珠丝杠螺构造
(2)滚珠丝杠支撑方式:
双推一简支型
(3)驱动电机为反响式步进电机
(4)步进电机与滚珠丝杠间采用齿轮降速要求消除齿轮间隙
3•总体构造设计
数控工作台采用山步进电机驱动的开环控制构造,其单向驱动系统构造简图如以下图:
图3.1
实际设计的工作台为X、Y双坐标联开工作台,工作台是由上拖板、中拖板、下拖板及导轨、滚珠丝杠等组成.其中下拖板与床身固联,它上面固定X向导轨,中拖板在下拖板的导轨上横向运动,其上固定Y向导轨,上拖板与工作台固联,在Y向导轨上挪动、Y导轨方向互相垂直。
3.1滚珠丝杠选取
滚珠螺旋传动按滚动体循环方式分为外循环和内循环两类,其中应用较广的是插管式和螺旋槽式,它们各有特点,其轴向间隙的调整方法主要有垫片调隙式和螺纹调隙式,详细的实现方法可参考教材有关章节。
滚珠丝杠传动副多为专业厂家消费,一般用户设计时只负责选用,在选用时主要验算其额定动载荷和临界转速,丝杠较长时还应进展压杆稳定性验算。
查《机电一体化设计根底?
表2-6取,1.3
查表2—7取1.1
查表2-4取D级精度
查表2—8取1.0那么
100
60nx
60x100x15000
10"
二90h
VX%67xl04x4-48x4004二17939.92N
表3.1表3.2
表3.3
类别
普通机械
普通机床
数控、精细机械
T(h)
5000~1
000
3.2滚珠丝杠副
根据?
机电一体化设计根底?
表2-9汉江机床1型滚珠丝杠,选取1型无密封圈滚珠丝杠,滚珠丝杠副额定动载荷等于或者大于的原那么,选用1-2505-31794公斤得丝杠副数据:
公称直径:
(中径djD0=25
导程:
5
螺旋角:
2=3.38
滚珠直径:
d。
二3.175
根据?
机电一体化设计根底?
表2-1中公式得:
螺纹滚道半径:
0.52*山二0・52X3.175=1.651
偏心距:
0.07(do/2)=O.07x(1.651-3.175/2)=0.5286那么电机空载启动时,工作速度:
vo二0.75x1222x_Lp
3602
那么j为传动系统传动比导程所以\「0-0・75x222x_Lp二7・813
3602
滚珠丝杠副还要受Do*n的值的限制,通常要求DoX^TxiO1
Do><25xiOOx75=l.8x105<7x10,
所以丝杠副工作稳定
3.3稳定性运算,空载运行时工作台的速度
men1•
0.75xx-x536.46由a二360x5x—得
3602p
弋0.75
QX360X6X——X2二0・0208
360
腻=9910x"0
式中一临界转速系数
“一长度系数
dx—丝杠内径(m)
1—丝杠工作长度(m)
61+100=161
因为〉所以丝杠工作时不会发生共振
式中一临界载荷
E—材料弹性模量
对于钢2.06X1O11
—丝杠危险截面惯性矩
=3.8x10"
^2x2.O6xlONx^x48.84
64x(0.67x832)
3.4滚动导轨
导轨是工作台系统的重要组成部分,山于滚动导轨具有定位精度高、低速无爬行、挪动轻便等显著优点,故本工作台系统设讣选用滚动导轨.滚动导轨应用最广的是滚珠导轨,按滚珠的循环方式分类,滚珠导轨乂可分为滚珠不循环式和可循环式.在专业厂家消费的标准化滚动导轨中,都为滚动体可循环式,本次导轨设计的主要任务是根据负载情况选用标准化滚动导轨,在选用过程中,主要进展额定载荷验算.
2•n•60•100()
式中
—工作单行程长度(m)n—往复次数(次)—工作时间寿命(h)
7\
叫)
式中
F—作用在滑座上的载荷(N)
M—滑座个数
K—寿命系数
一般取50
—温度系数
见表5
—接触系数
见表6
—硬度系数
见表7
九一负载系数
见表8
表3.4
工作温度
(°C)
fr
<100
1
100〜150
0.9
150〜200
0.7
200〜250
0.6
表3・5
每根导轨上滑块数
£
1
1
2
0.81
3
0.72
4
0.66
表3.6
滚道外表硬度
6
1
0.98
0.9
0.71
0.54
0.38
表3.7
工作条件
无冲击、振动V〈15
1〜1.5
较小冲击、振动*60
1.5〜2
较大冲击、振动V>60
2〜3.5
fr.「、/〃、匚分别由指导书表3.43.5,3.6,3.7查得
另取滑座个数4寿命系数一般取501()
作用在滑座上载荷18000N24000N
八4xlxlxl
=19689.9N
「FfSrJkf
S4X1X1X1
=26275.IN
山机电一体化设计根底表2-13查得应选取滚动导轨型号为一D35
3.5选取电机
初选型号为110003
查表可得:
步距角0.75
最大静转矩:
7.84分配方式:
3相6拍
空载启动频率:
1500
空载运动频率:
700
外形尺寸:
①23X75
空载起动时电机轴总的负载转矩
式中一惯性转矩
•e
J—电机轴总惯量(包括当量)取1.8X10-3
选传动齿轮齿数分别为Zl=26Z2=52模数为2
齿宽:
Bl=15B2=15
那么dlix52d22xi04
nio4
^x7.8xl03x-x0.035=3.47x1(T4kgm2
nio4
龙x7・8xl03xp-x0・016=2・54xl0%M,x7.8x1O^^xO.162=5.43xlO-W
3M10^1x(2.57x10-^5.43x10^)+
0.006?
2zrx2
=1.02xl0"3
Jd_1.18xl0~3乔一1.8x10"
l」8xl0*+l・8xl(r?
=2・98xl0%加2空载启动时,电机轴上的惯性转矩
»—r2ttiVmaxr“
£JNmax/A/=Jx=5.17
PAr
空载启动时间为50s
电动机轴上的半量摩擦转矩
xFit=—:
__—x2x4000X0.2=0A7Nm2呦2^-x0.8x2
附加摩擦转矩
To=—!
—F()(1-〃2)=0・1im”2呦
丄作台上的最大轴向载荷折算到电机轴上的负载
—XFit=X3000=1・79NX加
2兀yi2^*x0.8x2
那么空载启动时电动机轴上的总负载转矩为:
5.17x0.48+0.11=5.79
在最大外载荷下工作时,电动机轴上的总负载转矩为:
T12.38
5空载启动时所需电机最大静转矩为:
舟.79/0.866二6.7
最大外载I:
作时,所需要最大静转矩:
4/0.3—0.5=2.38/0.3—0.5=7.8—4.8查表7.8472
所以电机能正常运动
4•结语
通过本次课程设讣,我更加理解了关于机电一体化方面的知识,将理论与理论进展了很好的理论。
通过从图书馆查阅资料和对书上知识的掌握,使我受益匪浅,获益良多。
本次课程设讣利用机电控制系统,采用步进电机控制滚珠丝杠实现X—Y方向的进给,Z方向手动,采用主轴电机带动主轴使工件旋转,最终实现模拟加工工件,具有快速、灵敬、准确的特点,该课题对机电一体化控制实验具有很好的使用价值。
本篇论文是在指导老师的指导下完成的。
在研究分析的过程中,老师给予了指导,并提供了很多与该课题相关的重要信息,培养了我对事情研究分析的严谨态度和创新精神,很大程度上进步了我分析问题,解决问题的才能,这非常有利于我如今和今后的学习和工作。
在此表示衷心的感谢!
机械工业出版社
机械丄业出版社
机械工业出版社上海科学技术出版社上海科学技术文献出版社
5•参考文献
(1)?
机电一体化设计根底?
机械工业出版社郑堤、唐可洪主编
(2)?
机床设计手册?
(3)?
机械零件设计手册?
(4)?
金属切削机床设计?
(5)?
经济型数控机床系统设讣?
(6)?
机电一体化实用技术?
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- XY 工作台 说明书