數(shù)控步進(jìn)x─y工作臺(tái)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-在線(xiàn)瀏覽
2025-08-11 21:31本頁(yè)面
【正文】 料及圖紙： ； ； ； ；。⑦確定驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)改造方案；⑧確定數(shù)控系統(tǒng)改造方案。系統(tǒng)分辨率X：，Y：。 設(shè)計(jì)參數(shù)如下：快速進(jìn)給速度縱向X：2m/分；快速進(jìn)給速度橫向Y：2m/分；切削進(jìn)給速度：；時(shí)間常數(shù)： t≤200ms ； 最大鉆孔直徑d=5mm；銑刀直徑φ15mm，齒數(shù)Z=3；銑削最大余量αe=2mm；銑削最大深度αp=2mm；工作臺(tái)加工范圍X=320mm，Y=260mm。由于機(jī)床既能鉆削又能銑削加工，故應(yīng)采用連續(xù)控制系統(tǒng)?？紤]到機(jī)床加工精度要求不高，為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，降低成本，采用步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)XY工作臺(tái)。本設(shè)計(jì)采用MCS51系列中的8031單片機(jī)擴(kuò)展控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)由微機(jī)部分、鍵盤(pán)及顯示器、I/O接口及光電隔離電路、步進(jìn)功率放大電路等組成。顯示器采用數(shù)碼管顯示加工數(shù)據(jù)和工作狀態(tài)等信息。為提高傳動(dòng)剛度和消除間隙，采用有預(yù)加載荷的結(jié)構(gòu)。 考慮電機(jī)步距角和絲杠導(dǎo)程只能按標(biāo)準(zhǔn)選取，以及考慮步進(jìn)電機(jī)負(fù)載匹配，采用齒輪減速傳動(dòng)。XY工作臺(tái)簡(jiǎn)圖如下： X向托板（上托板）的尺寸：長(zhǎng)寬高 32032050X向托板（上托板）的重量：重量=體積材料比重 Y向托板（下托板）的尺寸：長(zhǎng)寬高 40032050重量=體積材料比重 上導(dǎo)軌座的重量： 夾具及工件重量： XY工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)部分重量： （軸向）的計(jì)算： 經(jīng)查機(jī)械加工手冊(cè)，得 ， ， ， ，進(jìn)給量取 ，則 （硬質(zhì)合金圓柱銑刀）的計(jì)算： 其中式 ， ， ， ，z=3，則：：法蘭型直線(xiàn)導(dǎo)軌：①上導(dǎo)軌（X向）取動(dòng)導(dǎo)軌長(zhǎng)度 動(dòng)導(dǎo)軌行程 支承導(dǎo)軌長(zhǎng)度 ②下導(dǎo)軌（Y向）取動(dòng)導(dǎo)軌長(zhǎng)度 動(dòng)導(dǎo)軌行程 支承導(dǎo)軌長(zhǎng)度 ：①導(dǎo)軌基本額定動(dòng)負(fù)載的計(jì)算： ②導(dǎo)軌基本額定靜負(fù)載的計(jì)算：根據(jù)以上數(shù)據(jù)，選擇MISUMI公司的SV2RL型導(dǎo)軌，上導(dǎo)軌型號(hào)為SV2R24640，下導(dǎo)軌型號(hào)為SV2R24700，其參數(shù)如下：型式HW1滑塊尺寸導(dǎo)軌尺寸BL1L2WP1S1ETBET1H1CNP2滑塊SV2RL24344125426M4772065152060H基本定負(fù)載靜態(tài)容許力矩重量C(動(dòng))KN(靜)KNM3滑塊kg滑塊標(biāo)準(zhǔn)型Kg/m243357滾珠絲杠的負(fù)荷包括銑削力及運(yùn)動(dòng)部件的重量所引起的進(jìn)給抗力。 式中L為壽命經(jīng)查詢(xún)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得 當(dāng)有沖擊運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)，本設(shè)計(jì)?。痪鹊燃?jí)為3級(jí)，其精度系數(shù) 。X向絲杠的牽引力：式中 —當(dāng)量摩擦系數(shù),Y向絲杠的牽引力：式中X向最大動(dòng)負(fù)載：Y向最大動(dòng)負(fù)載：根據(jù)給定的有效行程和經(jīng)濟(jì)成本的考慮，X向和Y向的絲杠分別選取MISUMI公司的BSX1205460和BSX1205400，然后再使用聯(lián)軸器。所以導(dǎo)程總誤差：查表得該3級(jí)精度的絲杠允許誤差為，所以剛度足夠。則產(chǎn)生失穩(wěn)的臨界負(fù)載 式中 。絲杠支持方式系數(shù)表如下：方式一端固定一端自由兩端簡(jiǎn)易一端固定一端簡(jiǎn)支兩端固定所以：臨界負(fù)載與最大工作負(fù)載Q之比稱(chēng)為穩(wěn)定安全系數(shù)，如果穩(wěn)定安全系數(shù)大于或等于許用安全系數(shù)，則絲杠不至失穩(wěn)。由于Y向的工作負(fù)載最大，所以所以穩(wěn)定性良好。它預(yù)緊時(shí)只需調(diào)節(jié)螺母，方案見(jiàn)圖紙A1步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角初選為 ，由于滾珠絲杠的螺距，經(jīng)濟(jì)銑床的系統(tǒng)脈沖當(dāng)量所以要實(shí)現(xiàn)脈沖當(dāng)量 ，在傳動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)該加一對(duì)齒輪降速傳動(dòng)，其齒輪比為通過(guò)翻閱《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》和計(jì)算選取 。對(duì)材料為鋼的圓柱零件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可按下式估算 ( )式中：D——圓柱零件直徑（cm）；L——零件長(zhǎng)度（cm）。所以 空載起動(dòng)時(shí)折算到電機(jī)軸上的力矩 （ ）式中 ——傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（ ）； ——電機(jī)最大角加速度（ ）；——電機(jī)最大轉(zhuǎn)速（r/min）,；——運(yùn)動(dòng)部件從停止起動(dòng)加速到最大進(jìn)給速度所需要的時(shí)間（s），因?yàn)?200ms； ——運(yùn)動(dòng)部件的最大進(jìn)給速度（mm/min）；——脈沖當(dāng)量（mm/步）； ——步進(jìn)電機(jī)的步距角（ ）； 折算到電機(jī)軸上的銑削負(fù)載力矩 式中 ——絲杠導(dǎo)程（cm）；——齒輪降速比，按計(jì)算； ——傳動(dòng)鏈總效率，一般可?、倏焖倨饎?dòng)時(shí)所需力矩 即 ②快速進(jìn)給時(shí)所需力矩 即 ③最大銑削負(fù)載時(shí)所需力矩 即 經(jīng)過(guò)上述計(jì)算后，在 、 兩種力矩中取其大者作為選擇步進(jìn)電機(jī)的依據(jù)。目前經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床中大多采用反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，因此在本設(shè)計(jì)中采用反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)。為了保證不失步，采取降速措施。 所以根據(jù)以上數(shù)據(jù)，選取兩個(gè)55BF004型步進(jìn)電機(jī)，電機(jī)的的相關(guān)參數(shù)如下：型號(hào)主要技術(shù)參數(shù)外形尺寸(mm)重量(N)步距角最大靜轉(zhuǎn)矩（）最高空載啟動(dòng)頻率（Hz）相數(shù)電壓(V)電流(A)外徑長(zhǎng)度軸徑55BF0042200327355606由于只靠最大靜轉(zhuǎn)矩 來(lái)選擇步進(jìn)電機(jī)不一定能滿(mǎn)足實(shí)際工作時(shí)的要求，也就是說(shuō)，盡管最大靜轉(zhuǎn)矩 數(shù)值能滿(mǎn)足要求，但是并不能保證在快速空載起動(dòng)和運(yùn)行時(shí)不失步。通過(guò)對(duì)兩個(gè)電機(jī)的起動(dòng)矩頻特性和運(yùn)行矩頻特性的分析，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩大于總轉(zhuǎn)矩，并且，所以選擇的這兩個(gè)電機(jī)符合本設(shè)計(jì)要求。單片機(jī)的型號(hào)很多，而目前市場(chǎng)上應(yīng)用MCS51芯片及其派生的兼容芯片比較多，MCS51系列單片機(jī)是集中CPU，I/O端口及部分RAM等為一體的功能性很強(qiáng)的控制器。如目前應(yīng)用最廣的8位單片機(jī)8031，價(jià)格低廉，而性能優(yōu)良，功能強(qiáng)大。①程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中擴(kuò)展用的程序存儲(chǔ)器芯片大多采用EPROM芯片。在選擇芯片時(shí)要考慮CPU與EPROM時(shí)序的匹配。此外，還需要考慮最大讀出速度，工作溫度以及存儲(chǔ)器容量等
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