数控X-Y工作台设计[毕业论文+CAD图纸]

数控毕业论文:数控X-Y工作台设计含论文,CAD图纸,开题报告,任务书

数控X-Y工作台设计[毕业论文+CAD图纸]

摘 要

X-Y数控工作台是是指能分别沿着X 向和Y向移动的工作台，是许多机电一体化设备的基本部件，通常由导轨座、移动滑块、工作、滚珠丝杠螺母副，以及伺服电动机等部件构成。其中伺服电动机做执行元件用来驱动滚珠丝杠，滚珠丝杠螺母带动滑块和工作平台在导轨上运动，完成工作台在X、Y方向的直线移动。导轨副、滚珠丝杠螺母副和伺服电动机等均以标准化，由专门厂家生产，设计时只需根据工作载荷选取即可。工作台是机器的重要组成部分，自动化工作台可大大降低劳动强度，提高劳动生产率，降低成本。数控X-Y工作台是数控技术，它充分利用了计算机硬件和软件的功能，从而实现机器控制，扩大加工机床的范围等最简单的应用；进一步增强了可靠性和精度。我国现在存在着大量的老式机床，对这些机床数控化改造非常重要，这能让我们明显减低生产成本，提高生产效率。

关键词：X-Y工作台；伺服电动机；数控化

Abstract

X - Y numerical control table is refers to can respectively along the X and Y to moving workbench, is a basic component of many electromechanical integration equipment, usually by the guide rail, move the slider, work, ball screw nut pair, and servo motor and other parts.The servomotor ACTS as the actuator to drive the ball screw, and the ball screw nut drives the slider and the working platform to move on the guide rail to complete the linear movement of the worktable in the direction of X and Y.Guide rail pair, ball screw nut pair and servo motor are all standardized by special manufacturers, the design can only be selected according to the working load.Workbench is an important part of machine, automatic workbench can reduce labor intensity greatly, raise labor productivity, reduce cost.CNC x-y worktable is a numerical control technology, which makes full use of the functions of computer hardware and software, so as to realize the simplest applications such as machine control and expanding the range of machine tools.The reliability and accuracy are further enhanced.There are a large number of old machine tools in our country, which are very important for the CNC transformation of these machine tools.

Key Words: X-Y workbench;Servomotor;Numerical cont

目 录

第1章 绪 论 1
1.1数控X-Y工作台概述 1
1.1.1数控X-Y工作台简述 1
1.1.2 数控X-Y工作台的组成 1
1.2数控X-Y工作台国内外发展趋势 1
1.2.1我国数控产业的发展和现状 1
1.2.2数控产业的发展趋势 2
1.2.3国内外对比 2
1.3设计目的及意义 2
1.4总体方案的设计 3
1.4.1设计机构性能要求 3
1.4.2设计参数的确定 3
1.4.3机械系统设计 3
第2章 伺服电动机的选型 5
2.1伺服电动机的选型 5
2.1.1电机的选择依据 5
2.2步距角的选择 5
2.3步进电机输出转矩的选择 5
2.4启动矩频特性校核 6
2.5工进运行矩频特性校核 7
第3章 丝杠的选型 9
3.1丝杠的介绍 9
3.1.1丝杠螺母机构基本传动形式 9
3.1.2滚珠丝杠螺母副的组成及特点 9
3.1.3滚珠丝杠螺母副的构造形式 9
3.1.4滚珠丝杠副轴向间隙的调整和预紧 10
3.2丝杠螺母副的选择 11
3.3丝杠的校核 12
3.4滚珠丝杠支承的选择 13
3.4.1支承方式的选择 13
3.4.2轴承的选择 13
3.5设计滚珠丝杠应注意的问题 15
第4章 联轴器的选型 17
4.1联轴器的介绍 17
4.2选择联轴器的类型 17
4.2.1初选联轴器的类型 17
4.2.2初选联轴器 17
4.3联轴器的校核 18
4.3.1转矩的校核 18
4.3.2销的抗剪强度的校核 19
第5章 导轨的选型及计算 21
5.1 导轨的组成种类及其应满足的要求 21
5.2导轨材料的选择及热处理 21
5.2.1导轨材料的选择 21
5.2.3导轨的热处理 22
5.3导轨及其长度的预选 22
5.4导轨副的额定寿命计算 23
5.5滚动导轨副的技术要求 24
5.6导轨防护罩的设计 25
5.6.1导轨防护罩的介绍 25
5.6.2导轨防护罩的选择 25
5.7导轨的注意事项 26
第6章 机座的设计 27
6.1机座的作用及要求 27
6.2机座的设计 27
6.2.1机座自身刚度 27
6.2.2提高机座连接处的接触刚度 28
6.3机座材料的选择 28
第7章 数控系统的选型 29
7.1硬件选型 29
7.2进电机开环伺服原理 30
7.3电机的控制框图 30
7.4软件程序设计 31
7.4.1逐点比较法 31
7.4.2程序设计 31
总 结 35
参考文献 37
致 谢 39

第1章 绪 论

1.1数控X-Y工作台概述

1.1.1数控X-Y工作台简述

数控机床是一种用数控指令来对一台或多台机械设备进行控制使其动作的技术。它被大规模的用于机械制造及其自动化领域，它的大规模应用不但给传统的制造业带来变革型的改变，使得制造业成为工业化的代表。随着数控技术的发展及应用领域的扩张，数控X-Y工作台的应用越来越广泛，而工作台是影响数控铣床加工精度的重要部分。数控X-Y工作台大量应用在机电一体化设备上，它通常由工作平台，导轨座，滚珠丝杠等组成。其中用电动机带动丝杠使得工作平台在X向和Y向进行线性移动。伺服系统是工作台的重要组成部分，可以分为三种控制方式：开环，半闭环，闭环。开环是指伺服系统使用步进电机，并且不设置传感与检测设备，信号是单向的。开环的优点是系统稳定性好，结构简单，调试方便，维修简单，价格低廉。通常适用于经济型数控铣床。半闭环是指伺服系统使用交流或直流伺服电机驱动，并且在伺服电机的输出轴端设置有传感和检测设备。闭环是指伺服系统使用交流或直流的伺服电机驱动，并且在工作台的末端设置传感和检测装置。

当前有各式的工作台在市场上流行，以前的工作台只能在规定的某一机床上使用，伴随着科技的进步，它们的功能也有单一性向多样性发展，比如现在的工作台不仅能在钻床上使用，也可在铣床和镗床上使用。工作台还可以作为机床的第四回转，提高了机床的性能和生产率。

1.1.2 数控X-Y工作台的组成

数控X-Y工作台由导轨座、移动滑块、工作平台、滚珠丝杠螺母副、伺服电动机等部件构成。它包含机械本体构件、动力和驱动部分、执行部分、传感部分、控制信息处理部分。

1.2数控X-Y工作台国内外发展趋势

1.2.1我国数控产业的发展和现状

我国的数控机床研制工作起步于二十世纪六十年代，从二十世纪八十年代起，受改革开放的影响，我国从西方国家引进CNC系统（数控铣床），极大地提高了机床产品的质量。

从起步之初，到现在。我国数控机床可以分为三个发展的阶段：第一阶段是从二十世纪六十年代到八十年代，在这个阶段受到西方国家对我国的技术限制以及国内种种困扰，数控机床基本上算是在自我摸索，对机床的核心技术没有掌握，故而经常出现故障；第二阶段是二十世纪八十年代到九十年代中期，在这个阶段，我国恰逢改革开放，积极向西方国家学习和引进先进技术，利用国外现有技术以及自我学习，我国数控机床有了翻天覆地的进步，缩小了中外的差距；第三阶段是二十世纪九十年代中期到现在，我国开启数控化目标，进入自主研发阶段，数控机床从质量到数量上取得了长足的进步，掌握了一些关键技术，达到了世界水平。

1.2.2数控产业的发展趋势

(1)高速化

(2)精密与超