【正文】 ........................................................................................... VIII 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路控制設(shè)計(jì)與計(jì)算 ........................................................................3 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)流程 ...............................................................................3 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) .......................................................................................................3 驅(qū)動(dòng)電源的選用，及驅(qū)動(dòng)電源與控制器的接線方式 ...........................................3 相關(guān)軟件流程設(shè)計(jì) ..................................................................................................3 零件加工程序清單 ..................................................................................................3 第 五 章 機(jī)械部分裝配圖的繪制 ........................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 第 六 章 總結(jié) ........................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 參 考 文 獻(xiàn) .............................................................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 貴州大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)論文 第 III 頁 XY250 數(shù)控工作臺(tái)設(shè)計(jì) 摘 要 當(dāng)今世界電子技術(shù)迅速發(fā)展，微處理器、微型計(jì)算機(jī)在各技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，對(duì)各領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展起到了極大的推動(dòng)作用。 數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字程序控制數(shù)控機(jī)械實(shí)現(xiàn)自動(dòng)工作的技術(shù)，本次設(shè)計(jì)的數(shù)控工作臺(tái)主要包含 包含以下幾個(gè)基本要素： 機(jī)械總體方案的 確定 、動(dòng)力與驅(qū)動(dòng)部分、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感測(cè)試部分、控制及信息處理部分。 主要是結(jié)合了 機(jī)電一體化是系統(tǒng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)與信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、檢測(cè)傳感技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)和機(jī)械技術(shù)等多學(xué)科技術(shù)領(lǐng)域綜合交叉的技術(shù)密集型系統(tǒng)工程。新一代的CNC系統(tǒng)這類典型機(jī)電一體化產(chǎn)品正朝著高性能、智能化、系統(tǒng)化以及輕量、微型化方向發(fā)展。 數(shù)控技術(shù)能夠較好的解決多品種、小批量和復(fù)雜零件的加工以及生產(chǎn)過程自動(dòng)化等問題，能夠大大的減輕勞動(dòng)力，縮短加工生產(chǎn)時(shí)間提高生產(chǎn)效率，數(shù)控技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床及各類機(jī)電一體化產(chǎn)品上。 關(guān)鍵詞： 數(shù)控 技術(shù) ， 控制驅(qū)動(dòng)器， 滾珠絲杠 ， 滾動(dòng)導(dǎo)軌 ， 步進(jìn)電機(jī) 貴州大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)論文 第 IV 頁 第一章 前 言 現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動(dòng)了不同學(xué)科的交叉與滲透，導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機(jī)械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化，使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。 XY 數(shù)控工作臺(tái)是許多機(jī)電一體化設(shè)備的基本部件，如數(shù)控 車床的縱 — 橫向進(jìn)刀機(jī)構(gòu)、數(shù)控銑床和數(shù)控鉆床的 XY工作臺(tái)、激光加工設(shè)備的工作臺(tái)、電子元件表面貼裝設(shè)備等。 模塊化的 XY數(shù)控工作臺(tái)，通常由導(dǎo)軌座、移動(dòng)滑塊、工作、滾珠絲杠螺母副，以及伺服電動(dòng)機(jī)等部件構(gòu)成。其中伺服電動(dòng)機(jī)做執(zhí)行元件用來驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，滾珠絲杠螺母帶動(dòng)滑塊和工作平臺(tái)在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，完成工作臺(tái)在 X、 Y方向的直線移動(dòng)。導(dǎo)軌副、滾珠絲杠螺母副和伺服電動(dòng)機(jī)等均以標(biāo)準(zhǔn)化，由專門廠家生產(chǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)只需根據(jù)工作載荷選取即可?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)需要，可以選取用標(biāo)準(zhǔn)的工作控制計(jì)算機(jī)，也可以設(shè)計(jì)專用的微機(jī)控制系統(tǒng)。 裝備工 業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的水平和現(xiàn)代化程度 ,數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)的使能技術(shù)和最基本的裝備 ,又是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù) ,而數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品 ,其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域。 《數(shù)控機(jī)床》課程設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的 而且很有必要的 教學(xué)環(huán)節(jié)，要求學(xué)生綜合的運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)，獨(dú)立進(jìn)行的設(shè)計(jì)訓(xùn)練，主要目的： 通過設(shè)計(jì)，使學(xué)生全面地、系 統(tǒng)地了解和掌握數(shù)控機(jī)床的基本組成及其想關(guān)知識(shí)，學(xué)習(xí)總體的方案擬定、分析與比較的方法 ； 通過對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握幾種典型傳動(dòng)元件與導(dǎo)向元件的工作原理、設(shè)計(jì)計(jì)算及選用的方式 ； 通過對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握常用伺服電機(jī)的工作原理、計(jì)算控制方法與控制 貴州大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)論文 第 V 頁 驅(qū)動(dòng)方式 ； 培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題和解決問題的能力，學(xué)習(xí)并樹立“系統(tǒng)設(shè)計(jì)”的思想 ； 鍛煉提高學(xué)生應(yīng)用手冊(cè)和標(biāo)準(zhǔn)、查閱文獻(xiàn)資料及撰寫科技論文的能力 。 貴州大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)論文 第 VI 頁 第 二 章 總體方案的擬定與論證 研究問題 總的方案的確定是設(shè)計(jì)過程中對(duì)于全篇論文的是很有必要的，主要包括傳動(dòng)部件的選擇及設(shè)計(jì)，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和選擇。 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)確定系統(tǒng)的總體機(jī)械和控制系統(tǒng)方案：進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定，執(zhí)行機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)方案的確定，伺服電機(jī)類型及調(diào)速方案確定，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的選擇。進(jìn)行方案的分析、比較和論證。 總體方案的擬定與論證 、絲杠螺母副的選擇 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)需要通過絲杠螺母副轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，需要滿足初選 脈沖當(dāng)量，因?yàn)槎ㄎ痪?77。 ，對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)要有一定的精度損失，大約 是 1/31/2的定位精度，現(xiàn)取為 1/2，即是177。 177。 的定位精度，滑動(dòng)絲杠副無法做到，只有選用滾珠絲桿副才能達(dá)到要求，滾珠絲桿副的傳動(dòng)精度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壽命長(zhǎng)、效率高、預(yù)緊后可消除反向間隙。 同時(shí)選用內(nèi)循環(huán)的形式，因?yàn)檫@樣摩擦損失小，傳動(dòng)效率高，且徑向尺寸結(jié)構(gòu)緊湊，軸向剛度高。 由于定位精度不高，故選擇的調(diào)隙方式是墊片調(diào)隙式，這種調(diào)隙方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛性好，裝卸方便。 由于工作臺(tái)最快的移動(dòng)速度 Vxmax = Vymax =1500mm/min，所需的轉(zhuǎn)速不高，故可以采用一般的 安裝方法，即一端固定，一端游動(dòng)的軸承配置形式。 步進(jìn)電機(jī)的選擇 選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為伺服電動(dòng)機(jī)后，可選開環(huán)控制，也可選閉環(huán)控制。任務(wù)書所給的精度對(duì)于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)來說還是偏低，為了確保電動(dòng)機(jī)在運(yùn)動(dòng)過程中不受切削負(fù)載和電網(wǎng)的影響而失步，決定采用開環(huán)控制，任務(wù)書初選的脈沖當(dāng)量尚未達(dá)到 ，定位精度也未達(dá)到微米級(jí)，空載最快移動(dòng)速度也只有 1500mm/min,故本設(shè)計(jì)不必采用高檔次的伺服電機(jī)，因此可以選用混合式步進(jìn)電機(jī)，以降低成本，提高性價(jià)比。 貴州大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)論文 第 VII 頁 、導(dǎo)軌副的選用 要設(shè)計(jì)數(shù)控銑床工作臺(tái)，需要承 受的載荷不大，而且脈沖當(dāng)量小，定位精度高，因此選用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副，它具有摩擦系數(shù)小，不易爬行，傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊，安裝預(yù)緊方便等優(yōu)點(diǎn)。 、減速裝置的選用 選擇了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和滾珠絲桿副以后，為了圓整脈沖當(dāng)量，放大電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，降低運(yùn)動(dòng)部件折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，可能需要減速裝置，且應(yīng)有消間隙機(jī)構(gòu)，如果要選用減速裝置，則應(yīng)選用無間隙齒輪傳動(dòng)減速箱。 工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 系統(tǒng)總體框圖 貴州大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)論文 第 VIII 頁 第 三 章 工作臺(tái)傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算 基本參數(shù)的預(yù)置 設(shè)計(jì)一套供立式數(shù)控銑床使用的 XY 數(shù)控工作臺(tái) 主要參數(shù)如下： 立銑刀最大直徑的 d=15mm，立銑刀齒數(shù) Z=3，最大銑削寬度 ca =15mm 最大背吃刀量 pa =8mm， 加工材料為碳素鋼或有色金屬。 X、 Z 方向的定位精度均 為177。 。 工作臺(tái)面尺寸為 250mm179。 250mm，加工范圍為 300mm179。 120mm 工作臺(tái)空載進(jìn)給最快移動(dòng)速 度： Vxmax = Vymax =1500mm/min，工作臺(tái)進(jìn)給最快移動(dòng)速度 : m a x y m a x 4 0 0 m m / m inx f fVV??， 加減速 。 工作臺(tái)的初步設(shè)計(jì)： 確定系統(tǒng)脈沖當(dāng)量 脈沖當(dāng)量 dp 是個(gè)進(jìn)給指令時(shí)工作位移量，應(yīng)小于等于工作臺(tái)的位置精度。一般為~。 工作臺(tái)外形尺寸及重量初步估算。 根據(jù)給定的有效行程 ,估算 X 向和 Y 向工作臺(tái)承載重量 WX和 WY。 取 X 向?qū)к壷С袖撉虻闹行木酁?300mm ,Y 向?qū)к壷С袖撉虻闹行木酁?120mm，設(shè)計(jì)工作簡(jiǎn)圖。 貴州大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)論文 第 IX 頁 工作臺(tái)簡(jiǎn)圖 工作臺(tái)的尺寸： 250*250； 重量：按重量 =體積 ? 材料比重估算： Wx= N2 8 8 03 3 0 1010 23 ?????? ?? X向拖板 (上拖板 )尺寸為 : 長(zhǎng) *寬 *高 = 40280330 ?? 重量：按重量 =體積 ? 材料比重估算： Wx=N3 0 0 03 3 0 1010 23 ?????? ?? Y 向拖板尺寸： 長(zhǎng) *寬 *高 = 40300330 ?? 上導(dǎo)軌 (含電機(jī) )估算重量為： 240N 夾具及工件重量 :150N XY工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)部分總重量為 : Wxy=288N+309N+240N+150N=987N 按照下導(dǎo)軌上面移動(dòng)部件的重量來 進(jìn)行估算。包括工件、夾具、工作平臺(tái)、上層電 貴州大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)論文 第 X 頁 動(dòng)機(jī)、滾珠絲杠副、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副、導(dǎo)軌座等，估計(jì)重量約為 987N。 滾珠絲桿 副設(shè)計(jì) 計(jì)算 及其型號(hào)與直徑 選擇 初選絲桿材質(zhì) CrWMn 鋼， 查《材料成型基礎(chǔ)》有 HRC 58~60 導(dǎo)程 5?t 最大工作載荷的計(jì)算 計(jì)算切削力 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)， 加工材料為碳素鋼或有色金屬及如下參數(shù)： 立銑刀 最大直徑的 d=15mm 立銑刀齒數(shù) Z=3 最大切削寬度 ea =15mm 最大背吃刀量 pa =8mm 設(shè)零件的加工方式為立式加工，采用硬質(zhì)合金銑刀，工件材料為碳素鋼。由【 5】中 P13 頁的表中，可知 d=15mm的硬質(zhì)合金立銑刀最大的切削參數(shù)如下： 每齒進(jìn)給量 fz= 銑刀轉(zhuǎn)速 n=300r/min 查【 2】中 P200 表 得立銑時(shí)切削力計(jì)算公式為： ZnadfaF pzec ?? 代如上式得： NNF c 1 2 3 03118 3 ???????? ? 采用立銑刀進(jìn)行圓柱銑削時(shí)，各銑削力之間的比值可由 【 2】中 查得，各銑削力之間的比值范圍如下： fF/cF =(~) 取 fnF / cF =(~) 取 eF / cF =（ ~） 取 考慮逆銑時(shí)的情況，因?yàn)槟驺姷那闆r的受力最大的情況，為了安全考慮這種最危險(xiǎn) 貴州大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)論文 第 XI 頁 的工況。由此可估算三個(gè)方向的銑削力分別為： NFF cf ??