數(shù)控xy工作臺(tái)設(shè)計(jì)-文庫吧
2024-08-03 00:09 本頁面
【正文】 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)，選用無間隙齒輪傳動(dòng)減速箱。，定位精度也未達(dá)到微米級(jí)，空載最快移動(dòng)速度也只有因此3000mm/min，故本設(shè)計(jì)不必采用高檔次的伺服電動(dòng)機(jī)，因此可以選用混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。以降低成本，提高性價(jià)比。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)來說還是偏高，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，決定采用半閉環(huán)控制，擬在電動(dòng)機(jī)的尾部轉(zhuǎn)軸上安裝增量式旋轉(zhuǎn)編碼器，用以檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)速。增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的分辨力應(yīng)與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角相匹配。考慮到X、Y兩個(gè)方向的加工范圍相同，承受的工作載荷相差不大，為了減少設(shè)計(jì)工作量，X、Y兩個(gè)坐標(biāo)的導(dǎo)軌副、絲杠螺母副、減速裝置、伺服電動(dòng)機(jī)以及檢測(cè)裝置擬采用相同的型號(hào)與規(guī)格。 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1）設(shè)計(jì)的XZ工作臺(tái)準(zhǔn)備用在數(shù)控車床上，其控制系統(tǒng)應(yīng)該具有單坐標(biāo)定位，兩坐標(biāo)直線插補(bǔ)與圓弧插補(bǔ)的基本功能，所以控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)成連續(xù)控制型。2）對(duì)于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的半閉環(huán)控制，選用MCS51系列的8位單片機(jī)AT89S52作為控制系統(tǒng)的CPU，能夠滿足任務(wù)書給定的相關(guān)指標(biāo)。3）要設(shè)計(jì)一臺(tái)完整的控制系統(tǒng)，在選擇CPU之后，還要擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器，鍵盤與顯示電路，I/O接口電路，D/A轉(zhuǎn)換電路，串行接口電路等。4）選擇合適的驅(qū)動(dòng)電源，與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)配套使用。 繪制總體方案圖總體方案圖如圖所示：總體方案圖 導(dǎo)軌上移動(dòng)部件的重量估算按照下導(dǎo)軌上面移動(dòng)部件的重量來進(jìn)行估算。包括工件、夾具、工作臺(tái)、上層電動(dòng)機(jī)、減速箱、滾珠絲杠副、導(dǎo)軌座等,估計(jì)重量約為800N 銑削力的計(jì)算設(shè)零件的加工方式為立式銑削，采用硬質(zhì)合金立銑刀，工件的材料為碳鋼。則由表37查得立銑時(shí)的銑削力計(jì)算公式為： (611)今選擇銑刀的直徑為d=12mm，齒數(shù)Z=2,為了計(jì)算最大銑削力，在不對(duì)稱銑削情況下，取最大銑削寬度為ae=10mm，背吃刀量=8mm ，每齒進(jìn)給量，銑刀轉(zhuǎn)速。則由式（611）求的最大銑削力：Fc=1182N≈1280N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表查得，考慮逆銑時(shí)的情況，可估算三個(gè)方向的銑削力分別為：,。圖34a為臥銑情況，現(xiàn)考慮立銑，則工作臺(tái)受到垂直方向的銑削力，受到水平方向的銑削力分別為和。今將水平方向較大的銑削力分配給工作臺(tái)的縱向，則縱向銑削力，徑向銑削力為。 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算與選型（縱向） 塊承受工作載荷的計(jì)算及導(dǎo)軌型號(hào)的選取工作載荷是影響直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副使用壽命的重要因素。本例中的XY工作臺(tái)為水平布置，采用雙導(dǎo)軌、四滑塊的支承形式?？紤]最不利的情況，即垂直于臺(tái)面的工作載荷全部由一個(gè)滑塊承擔(dān)，則單滑塊所受的最大垂直方向載荷為： (612)其中，移動(dòng)部件重量Ｇ＝800N，外加載荷，代入式（612），得最大工作載荷=686N=。查表根據(jù)工作載荷=，初選直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的型號(hào)為KL系列的JSALG15型，其額定動(dòng)載荷，額定靜載荷。任務(wù)書規(guī)定加工范圍為200150㎜，考慮工作行程應(yīng)留有一定余量，查表選取導(dǎo)軌的長(zhǎng)度為520mm。 距離額定壽命L的計(jì)算上述所取的KL系列JSALG25系列導(dǎo)軌副的滾道硬度為60HRC，工作溫度不超過C，每根導(dǎo)軌上配有兩只滑塊，精度為4級(jí)，工作速度較低，載荷不大。分別取硬度系數(shù)f=，溫度系數(shù)f=，接觸系數(shù)f=，精度系數(shù)f=，載荷系數(shù)f=，代入式（333），得距離壽命：L=遠(yuǎn)大于期望值50Km，故距離額定壽命滿足要求。 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算與選型 最大工作載荷Fm的計(jì)算 如前所述，在立銑時(shí)，工作臺(tái)受到進(jìn)給方向的載荷（與絲杠軸線平行）Fx=1408N,受到橫向載荷（與絲杠軸線垂直）Fy=320N，受到垂直方向的載荷（與工作臺(tái)面垂直）Fz=486N.已知移動(dòng)部件總重量G=800N，按矩形導(dǎo)軌進(jìn)行計(jì)算，取顛覆力矩影響系數(shù)K=，滾動(dòng)導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù)=。求得滾珠絲杠副的最大工作載荷：Fm=KFx+(Fz+Fy+G)=[+(486+320+800)]N1557N 最大動(dòng)工作載荷FQ的計(jì)算
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