【正文】 fLQ X 3? 式中： XQ —— 滾珠絲杠副的動載荷； L —— 絲杠壽命系數(shù)； wf —— 滾珠絲杠副的載荷系數(shù)； hf —— 滾珠絲杠副的硬度系數(shù)； mF —— 滾珠絲杠副的最大工作載荷； 取載荷系數(shù)為 ，硬度系數(shù) ?hf （滾道硬度大于 60HRC） 。其中： W —— 工作臺總重量，為 600N； K —— 取顛覆力矩影響系數(shù)，取為 ， ? —— 滾動導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù)，由一般取為 。 裝配與安裝，由安裝尺寸進(jìn)行安裝。 計(jì)算距離的額定壽命 由公式 602 103??? nsLLh 可得： 310602 ? ??? hLnsL 其中： hL —— 導(dǎo)軌按小時的額定工作壽命 ； n —— 工作間每分鐘移動往返次數(shù)（ 4~6），取 5； s —— 為移動件行程長度，工作臺 X 向行程為 320mm， Y 向行程為220mm，考慮行程較大的方向進(jìn)行計(jì)算，取為 320mm； 代入上式，得： KMLnsL h 288010 602 343 ?????????? ?? 額定動載荷的計(jì)算，由滾珠型滾動直線導(dǎo)軌副計(jì)算壽命公式可得： )()(50 3m a x kmF Cf ffffL w acth ????? 式中： tf —— 溫度系數(shù)； af —— 精度系數(shù)； wf —— 載荷系數(shù)； cf —— 接觸系數(shù)； hf —— 硬度系數(shù)； C —— 導(dǎo)軌副的額定動載荷； L —— 為額定動作壽命，之前計(jì)算得 2880KM ； maxF —— 為滑塊的工作載荷，由之前計(jì)算可得 ?F ； ? ?53?? ?33?? ?43?西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 9 表 33 溫度系數(shù) tf 工作溫度（ ?C ） 100? 150~100 200~150 250~200 tf 表 34 接觸系數(shù) cf 每根導(dǎo)軌的上的滑塊數(shù) 1 2 3 4 5 cf 表 35 精度系數(shù) af 精度等級 1 2 3 4 5 af 表 36 載荷系數(shù) wf 工作條件 wf 無外部沖擊或振動的低速運(yùn)動場合， min/15mV ? ~1 無明顯沖或振動的中速運(yùn)動場合， m in/6015 mV ?? 2~ 有外部沖擊或振動的高速運(yùn)動場合， min/60mV ? ~2 上面導(dǎo)軌硬度為 60HRC，工作溫度不超過 C?100 ，每跟導(dǎo)軌只有兩個滑塊，故精度與為 4 級根據(jù)上表得數(shù)據(jù) 取溫度系數(shù) 1?tf ；接觸系數(shù) ?cf ；精度系數(shù) 1?af ；載荷系數(shù) 2?wf ；硬度系數(shù) hf 可由下式算得 : )58 H R Cf h 滾道實(shí)際硬度的（? 一般按產(chǎn)品技術(shù)規(guī)定，滾道硬度一般不能低于 5HRC； 故一般取 hf =1 帶入上式，可得： )() (502880 3 kmC????? 經(jīng)過計(jì)算可得 : ?C 。 工作臺外形尺寸及重量初步估算 （ 1） 工作臺尺寸：（長 寬） 350300（ mmmm） （ 2） 工作行程： 橫向： 320mm 縱向： 220mm 圖 31 工作臺機(jī)械部分外型 考慮到剛度和強(qiáng)工作臺上的 T 型槽 ， 根據(jù)《機(jī)械零件切削加工工藝與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)手》馮道版，根據(jù)機(jī)床工作臺的 T 形槽和相應(yīng)螺栓 (GB/T1581996)，由選取 T 型槽尺寸 A=5mm B=10mm C=4mm H=10mm 。對直線運(yùn)動來說，是指移動的距離，對圓周運(yùn)動來說，是指其轉(zhuǎn)動的角度。 （ 3）硬件電路的設(shè)計(jì) 硬件電路應(yīng)該包括以下的幾個功能， 數(shù)控 XY 工作臺需要一個輸入設(shè)備，顯示設(shè)備，和步進(jìn)電機(jī)控制電路。 要組成完整的系統(tǒng)，單片機(jī)還需進(jìn)行程序存儲器，數(shù)據(jù)存儲器，以及 I/O口的擴(kuò) 展。低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品控制功能強(qiáng)，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)。 而且步進(jìn)電機(jī)可以選擇配套的的驅(qū)動器可以選用，控制方便?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。滾珠 絲杠副的傳動精度高、動態(tài)響應(yīng)快、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壽命長、效率高，預(yù)緊后可消除反向間隙。 絲杠螺母的選擇 伺服電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動需要通過絲杠螺母副轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動，要滿足 的脈沖當(dāng)量和 177。 機(jī)械傳動部件的選擇 導(dǎo)軌的選用 要設(shè)計(jì)的 XY 工作臺需要承受的載荷不大，但脈沖當(dāng)量小、定位精度高 。 （ 5）工作壽命：按工作 6 年，每年 300 天，每天 8 個小時計(jì)算 14400h，按 15000h進(jìn)行計(jì)算。 （ 2）工作臺尺寸：（長 寬） 350300（ mmmm） （ 3）工作行程：橫向： 320mm 縱向： 220mm （ 4）工作臺空載運(yùn)動速度 2021r/min。 能夠正 確運(yùn)用機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)等課程的基本理論的有關(guān)知識，學(xué)會設(shè)備數(shù)控化改造方案的擬定、比較、分析及進(jìn)行必要的計(jì)算；通過對設(shè)備改造機(jī)械部分設(shè)計(jì)，掌握數(shù)控設(shè)備典型零件的計(jì)算方法和步驟以及正確的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法；通過設(shè)備的數(shù)控系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)，掌握簡單的數(shù)控系統(tǒng)硬件及軟件設(shè)計(jì)的基本方法；通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，初步樹立正確的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)自己分析問題和解決問題的能力；提高自己應(yīng)用手冊、標(biāo)準(zhǔn)以及編寫文件等資料的能力。目前， XY 工作臺 發(fā)展很快，中國作為制造大國，還是依靠價格、資源和勞動力方面的優(yōu)勢，而在技術(shù)創(chuàng)新和自主開發(fā)上還存在很大差距，我們應(yīng)該朝著國際化的腳步，努力縮短差距，解決 XY 數(shù)控工作臺仍然存在的諸多問題，實(shí)現(xiàn)XY 數(shù)控工作臺產(chǎn)品從低端到高端的轉(zhuǎn)變。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 現(xiàn)在國際的數(shù)控機(jī)床正朝著，高速高精度、多功能和網(wǎng)絡(luò)智能化、柔性化方面發(fā)展，而數(shù)控 XY 數(shù)控工作臺也會得到巨大的發(fā)展。甚至對機(jī)械傳動進(jìn)行部分的改造，和研究關(guān)節(jié)臂機(jī)器人的基本原理相通。 制造工業(yè)的科技水平和自動化程度影響著人們生活經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展，而數(shù)控設(shè)備又是很多尖端技術(shù)的最基本的裝備，而由微機(jī)控制的數(shù)控機(jī)電一體化產(chǎn)品用于生產(chǎn)，也是必然發(fā)展的趨勢。發(fā)展起來的數(shù)控銑床，和在其基礎(chǔ)上的加工中心、柔性加工單元都實(shí)現(xiàn)了一定的數(shù)字控制，而且數(shù)控銑削工藝最復(fù)雜，需要解決問題也多，所以現(xiàn)在在研究和設(shè)計(jì)數(shù)控系統(tǒng)時，都以銑削加工為工作重點(diǎn)。而各類仿形加工雖然適應(yīng)這種小批量生產(chǎn)，但是還是存在模誤差和精度的問題。在航天、軍工、食品加工機(jī)械等行業(yè)產(chǎn)品，單件小批量生產(chǎn)的零件占到了主導(dǎo)地位，基本占到了機(jī)械加工總量的 80%。 關(guān)鍵詞 ： XY 工作臺 ； 滾珠絲杠 ； 步進(jìn)電機(jī) 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 II The design of CNC milling machine system XY workbench and control system Abstract： With the development of modern information techniques, the high automation with the main purpose of improving the production efficiency of product process and the accuracy with the accuracy with the main aim of improving the quality of product have been being the two major directions of the modern technique of mechanical process. People on the CNC machine tools, precision instruments and meters and all kinds of sophisticated machinery and equipment raised higher and higher precision, XY workbench is that important ponents of these highprecision machining equipment to achieve the core ponents, for improving the quality of processed products play the particularly important entire mechanical transmission chain for the system design,servo motor related to the selection, the selection of ball screws, checking strength and production design should pay attention to the problem of connecting the servo motor and the ball screw of the axis. The Telection and Verification, bearing pieces bearing the design, rail and rack design. According to the function requirement of system, the selection of the CNC system CPU. It would also need to expand the program memory、 data memory and the choice of stepper motor drive the table mechanical transmission chain system design to meet the machine into the system to the positioning accuracy and static and dynamic performance, so as to ensure the accuracy of processing machine. Key words: The XY workbench , Ball screw,stepper motor . 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 III 目 錄 第 1 章 緒 論 ................................................................................................................... 1 XY 工作臺的研究背景 .......................................................................................... 1 XY 工作臺的研究意義 .......................................................................................... 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ...................................................................................................... 2 第 2 章 設(shè)計(jì)任務(wù)及方案 ................................................................................................... 3 工作臺設(shè)計(jì)任務(wù) ...................................................................................................... 3 機(jī)械傳動部件的選擇 .............................................................................................. 3 導(dǎo)軌的選用 .................................................................................................... 3 絲杠螺母的選擇 ............................................................................................ 3 電機(jī)的選用 .................................................................................................... 3 控制部分部件的設(shè)計(jì) ..........................................