【正文】 軌副的計(jì)算與選型 根據(jù)給定的工作荷載 Fz 和估算的 xW 和 yW 計(jì)算導(dǎo)軌的靜安全系數(shù) /SLf C P? 0 （ 32） 式中， C0為導(dǎo)軌的基本靜額定荷載 KN； 工作載荷 ( )ZP F W?? （ 33） 1 . 0 ~ 3 . 0 (SLf ? 一 般 運(yùn) 行 情 況 ） ~ (SLf ? 運(yùn) 動(dòng) 時(shí) 受 沖 擊 、 振 動(dòng) ） 根據(jù)計(jì)算結(jié)果查有關(guān)資料初選導(dǎo)軌： 因系統(tǒng)受到中等沖擊，所以取 ?； ……本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 13 SL xyC f P?0 （ 34） 0 .5 ( )x y Z x yP F W?? （ 35） xP = (F )xW? =(2020+936)=1468N yP =1368N 0XC = SL xfP=4? 1468=5872N 0YC =5472N 根據(jù)計(jì)算額定靜荷載初選導(dǎo)軌： 選擇 HJGA 系列滾動(dòng)直線導(dǎo)軌，其型號(hào)為： HJGDA45A，如圖 32 所示： 圖 32 滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副 其參數(shù)如表 、表 ： 表 滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副的參數(shù) 額定載荷 /N 靜態(tài)力矩 /N*M 滑塊 導(dǎo)軌 導(dǎo)軌長(zhǎng)度 動(dòng)載荷 C 靜載荷C0 AT BT CT gK /gKm L(mm) 5500 8770 3 700 表 滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副的參數(shù) 滑座個(gè)數(shù) 單向行程長(zhǎng)度 每分鐘往復(fù)次數(shù) M SL n 2 4 導(dǎo)軌的額定動(dòng)載荷 17500aCN? ……本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 14 滾珠絲杠螺母副的選型和校核 滾珠絲杠螺母副類型選擇 選用外循環(huán)，墊片式預(yù)緊方式的滾珠絲杠螺母副。設(shè)刀齒上受到切削力的合力為 F，將 F 沿銑刀軸線、徑向和切向進(jìn)行分解，則分別為軸向銑削力 ，徑向銑削力 和切向銑削力 。 圖 32 XY 工作臺(tái) 考慮到 X、 Y 兩個(gè)方向的加工范圍接近，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)裝置伺服電動(dòng)機(jī) 工作臺(tái) ……本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 11 擬采用相同的型號(hào)與規(guī)格， 主要設(shè)計(jì)參數(shù)及其依據(jù) X、 Y 方向的脈沖當(dāng)量為 ； X、 Y 方向的定位精度均為 ? mm； 加工范圍為 ㎜； 工作荷載 2020N； 工作壽命 15000h； 時(shí)間常數(shù) T=30ms； 快速進(jìn)給速度 m ax 20 00 / m inV mm? 工作載荷分析及計(jì)算 銑削力的分析與計(jì)算 銑削運(yùn)動(dòng)的特征是主運(yùn)動(dòng)為銑刀繞自身軸線高速回轉(zhuǎn)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)為工作臺(tái)帶動(dòng)工件在垂直于銑刀軸線方向緩慢進(jìn)給（鍵槽銑刀可沿軸線進(jìn)給）。它可做成獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)部件，其特點(diǎn)有 1） 剛度高，承載能力大，便于拆裝，可 直接裝在任意行程長(zhǎng)度的運(yùn)動(dòng)部件上； 2） 具有自調(diào)整能力，安裝基面許用誤差大； 3） 制造精度高； 4） 可高速運(yùn)行； 5） 高精度保持性好； 6） 可預(yù)加負(fù)載，提高剛度。 2）定位精度高，重復(fù)定位精度可達(dá) 。此外，油液有吸振作用，抗振性好。滑動(dòng)導(dǎo)軌分為普通滑動(dòng)導(dǎo)軌和塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌。 （ 6） 可適應(yīng)惡劣的工業(yè)應(yīng)用環(huán) 境。 （ 2） 操作方便。 設(shè)計(jì)要求： ； ， CPU的計(jì)算速度要求不高； ； 診斷功能； 、體積小、 性價(jià)比高。使用時(shí)只需將現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備與 PLC 相應(yīng)的 I/O 端相連接，即可投入運(yùn)行。 單片機(jī)在大容量高性能化、小容量低價(jià)格化、外圍電路的內(nèi)裝化方面還待發(fā)展。 單片機(jī)主要的應(yīng)用領(lǐng)域如下： （ 1） 在測(cè)控系統(tǒng)中的應(yīng)用。 單片機(jī)控制系統(tǒng) 單片機(jī)的特點(diǎn)： （ 1） 高集成度、高可靠性。 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用類型有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、直接數(shù)字控制系統(tǒng)、監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、分級(jí)控制系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)角與控制器提供的脈沖數(shù)有著正比關(guān)系，電機(jī)轉(zhuǎn)速與控制器提供的脈沖頻率成正比。開環(huán)控制意味著不需要關(guān)于（轉(zhuǎn)子）位置方面的反饋信息。 步進(jìn)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)： 1．電機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度正比于脈沖數(shù)； 2．電機(jī)停轉(zhuǎn)的時(shí)候具有最大的轉(zhuǎn)矩（當(dāng)繞組激磁時(shí)）； 3．由于每步的精度在 3%5%，而且不會(huì)將一步的誤差積累到下一步因而有較好的位置精度和運(yùn)動(dòng)的重復(fù)性； 4．優(yōu)秀的起停和反轉(zhuǎn)響應(yīng)； 5．由于沒有電刷，可靠性較高，因此電機(jī)的壽命僅僅取決于軸承的壽命； 6．電機(jī)的響應(yīng)僅由數(shù)字輸入脈沖確定，因而可以采用開環(huán)控制，這使得電機(jī)的結(jié)構(gòu)可以比較簡(jiǎn)單，而且控制成本較低； 7．僅僅將負(fù)載直接連接到電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，也可以極低速的同步旋轉(zhuǎn)。它必須由雙環(huán)形脈沖信號(hào)、功率驅(qū)動(dòng)電路等組成控制系統(tǒng)方可使用?？梢酝ㄟ^(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。在目前國(guó)內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用十分廣泛。主要用在進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中。 直流伺服電機(jī)特性原則上與一般直流電機(jī)相同，但有很大的改進(jìn)和變化，已不能簡(jiǎn)單的用電壓、電流、轉(zhuǎn)矩等參數(shù)來(lái)描述，需用數(shù)據(jù)表和特性曲線來(lái)描述，使用時(shí)要查閱這些表和特性曲線。它利用齒形帶的齒形與帶輪的輪齒依次嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，因而兼有帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)及鏈傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，且無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，平均傳動(dòng)比較準(zhǔn)確，傳動(dòng)精度高，而且齒形帶的強(qiáng)度高、厚度小、重量輕，故可用于該設(shè)計(jì)的傳動(dòng)。 蝸桿傳動(dòng)的缺點(diǎn)：摩擦損失較大，效率低，工作時(shí)發(fā)熱量大。 鏈傳動(dòng)的應(yīng)用場(chǎng)合：用在轉(zhuǎn)速不高，兩軸中心距較大，要求平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確的場(chǎng)合。沒有規(guī)模就不會(huì)有高可靠性的產(chǎn)品 ；沒有規(guī)模就不會(huì)有價(jià)值低廉而富有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品；當(dāng)然，沒有規(guī)模中國(guó)的數(shù)控裝備最終難有出頭之日。首先從社會(huì)安全看，因?yàn)橹圃鞓I(yè)是我國(guó)就業(yè)人口最多的行業(yè)，制造業(yè)發(fā)展不僅可提高人民的生活水平，而且還可緩解我國(guó)就業(yè)的壓力，保障社會(huì)的穩(wěn)定；其次從國(guó)防安全看，西方發(fā)達(dá)國(guó)家把高精尖數(shù)控產(chǎn)品都列為國(guó)家的戰(zhàn)略物質(zhì)，對(duì)我國(guó)實(shí)現(xiàn)禁運(yùn)和限制， “東芝事件 ”和 “考克斯報(bào)告 ”都是最好的例證；（ 2）發(fā)展策略。 在我國(guó)對(duì)外開放進(jìn)一步深化的新環(huán)境下，發(fā)展我國(guó)數(shù)控技術(shù)及裝備，提高我國(guó)制造業(yè)信息化水平和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力尤為重要。 數(shù)控機(jī)床及由數(shù)控機(jī)床組成的柔性 化制造系統(tǒng)是改造傳統(tǒng)機(jī)械加工裝備產(chǎn)業(yè)、構(gòu)建數(shù)字化企業(yè)的重要基礎(chǔ)，它的發(fā)展一直備受人們關(guān)注。其中伺服電動(dòng)機(jī)做執(zhí)行元件用來(lái)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)。 數(shù)控精密工作臺(tái)采用滾珠直線導(dǎo)軌副為導(dǎo)向支承，滾珠絲杠副為運(yùn)動(dòng)執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)，具有精度高、效率高、壽命長(zhǎng) 、磨損小、節(jié)能低耗、磨擦系數(shù)小、結(jié)構(gòu)緊湊、通用性強(qiáng)等特點(diǎn)。 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)的水品和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新型高新技術(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)控工作臺(tái)正是在這種背景下誕生和發(fā)展起來(lái)的，它極其有效地滿足了上述要求，為小批量、精密復(fù)雜的零件生產(chǎn)提供了自動(dòng)化加 工手段。然而，隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代周期縮短，小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)所占的比重越來(lái)越大，約占總加工量的 80％以上。 從工業(yè)化革命以來(lái)，人們實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工自動(dòng)化的主要手段有： ； 機(jī)床； 。 關(guān)鍵詞： XY 數(shù)控工作臺(tái)，可編程序控制技術(shù)，機(jī)械傳動(dòng)部件，控制系統(tǒng) ……本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） II Abstract This design is the design with a simple and economical CNC of xy tables. Xy tables CNC machinery system design is an openloop control system. Its simple structure, convenient and can ensure the precision of certain, reduced cost, is the most simple of microputer control technology of application. It fully utilize the PLC to realize the control of machine tools, expanding the scope of machining accuracy and reliability, and further improved. Design task is plete on nc machine tools and working principle of the design, fully embodies the CNC machinery and electrical equipment parts. XY tables include overall scheme design of CNC design, selection of stepping motor driving device, the design, the design of ball screw nut pair, the selection and design of electric controlling part. The design of the economical nc workbench precision request is not high, the open loop system. Mechanical transmission through adopting stepmotor synchronous belt transmission, connect to slow level on the ball screw, thus the driver. Keywords: XY tables, PLC, transmission machinery parts and control system ……本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） III 目 錄 摘 要 ..........................................I Abstract ......................................... II 1 緒 論 .......................................... 1 XY數(shù)控工作臺(tái)研究背景 ................................ 1 XY數(shù)控工作臺(tái)研究意義 ............................ 1 XY數(shù)控工作臺(tái)的 現(xiàn)狀與發(fā)展 ............................. 2 2 XY 數(shù)控工作臺(tái)總體方案確定 ............................... 4 傳動(dòng)系統(tǒng)方案的確定 ................................... 4 控制電機(jī)的確定 ...................................... 5 控制系統(tǒng)方案的確定 ................................... 7 其他零部件的選擇 ..................................... 8 3 XY 數(shù)控工作臺(tái)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) ......................... 10 XY數(shù)控工作臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ............................... 10 主要設(shè)計(jì)參數(shù)及其依據(jù) ................................. 11 工作載荷分析及計(jì)算 ..................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 本文設(shè)計(jì)的 XY 數(shù)控工作臺(tái)充分地利用了可編程序控制技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的控制，在擴(kuò)大了其加工范圍的同時(shí)，精度和可靠性也得到了進(jìn)一步的提高。一般來(lái)說(shuō)， XY 數(shù)控工作臺(tái)的機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)都是通過(guò)開環(huán)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，所以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)方便而且能夠保證一定的精度，降低了設(shè)計(jì)制造過(guò)程中的成本，因此可以說(shuō) XY 數(shù)控工作臺(tái)是微機(jī)控制技術(shù)中最常見的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控工作臺(tái)采用開環(huán)系統(tǒng)，機(jī)械傳動(dòng)部分采用步進(jìn)電機(jī)通過(guò)同步帶一級(jí)減速傳動(dòng)，減速器輸出軸連接到滾珠絲杠上，絲杠上的絲杠螺母副帶動(dòng)工作臺(tái)實(shí)現(xiàn) XY 方向進(jìn)給。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和社會(huì)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，人們對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率提出了越來(lái)越高的要求，而機(jī)械加工過(guò)程的自動(dòng)化是實(shí)現(xiàn)上述要求的有效途徑。 因此，上述方法僅適用于批量較大的零件生產(chǎn)。另一方面，電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展則為 NC 機(jī)床的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)