数控铣床XY工作台1PPT文档格式.ppt

1、,X-Y数控工作台外形,总体方案的确定,机械传动部件的选择导轨副的选用 要设计的XY工作台需要承受的载荷不大，但脉冲当量小、定位精度高，因此，决定选用直线滚动导轨副，它具有摩擦系数小、不易爬行、传动效率高、结构紧凑、安装预紧方便等优点。丝杠螺母副的选用 伺服电动机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动，要满足0.005mm的脉冲当量和0.01mm的定位精度，滑动丝杠副无能为力，只有选用滚珠丝杠副才能达到。滚珠丝杠副的传动精度高、动态响应快、运转平稳、寿命长、效率高，预紧后可消除反向间隙。,减速装置的选用 选择了步进电动机和滚珠丝杠副以后，为了圆整脉冲当量，放大电动机的输出转矩，降低运动部件

2、折算到电动机转轴上的转动惯量，可能需要减速装置，且应有消间隙机构。为此，本例决定采用无间隙齿轮传动减速箱。考虑到X、Y两个方向的加工范围相同，承受的工作载荷相差不大，为了减少设计工作量，X、Y两个坐标的导轨副、丝杠螺母副、减速装置、伺服电动机拟采用相同的型号和规格。,2.控制系统的设计根据技术指标中最高控制速度，以及数控系统的经济性要求，选用MCS-51系列的8位单片机AT89S52作为控制系统的CPU，应该能够满足任务书给定的相关指标。要设计一台完整的控制系统，在选择CPU之后，还需要扩展程序存储器、数据存储器、I/O接口电路等。,步进电机控制XY轴系统总体框图,机械传动部件的计算与选型 确

3、定系统脉冲当量 工作台外形尺寸及重量初步估算 直线滚动导轨副的计算与选型（纵向）滚珠丝杠螺母副的计算与选型 减速齿轮计算设计 步进电动机的计算与选型,确定系统脉冲当量 脉冲当量是一个进给指令时工作台的位移量，应小于等于工作台的位置精度，由于定位精度为0.01mm，因此选择脉冲当量为0.005mm。,工作台外形尺寸及重量初步估算根据给定的有效行程，画出工作台简图，估算X向和Y向工作台承载重量。重量：按重量=体积材料,X-Y工作台简图,直线滚动导轨副的计算与选型（纵向）,滑块承受工作载荷,的计算及导轨型号的选取,本例中的X-Y工作台为水平布置，采用双导轨、四滑块的支承形式。考虑最不利的情况，即垂直

4、于台面的工作载荷全部由一个滑块承担，则单滑块所受的最大垂直方向载荷为：,查表根据工作载荷,初选直线滚动导轨副的型号为KL系,列的JSA-LG15型,距离额定寿命L的计算,工作寿命的计算,故导轨工作寿命足够,滚珠丝杠螺母副的计算与选型,最大工作载荷,的计算,2.最大动工作载荷,的计算,3.初选型号,根据计算出的最大动载荷和初选的丝杠导程，G系列3206-4型滚珠丝杠副，为内循环固定反向器单螺母式，其公称直径=32mm，导程=6mm,4.传动效率的计算,代入,得传动效率,=95.5%。,X-Y工作台上下两层滚珠丝杠副的支承均采用“单推-单推”的方式。丝杠的两端各采用-对推力角接触球轴承，面对面组配

5、 根据式,5.刚度的验算,将以上算出的,和,代入,，求得丝杠总变形量为,本例中，丝杠的有效行程为400mm，由表知，5级精度滚珠丝杠有效行程在315-400mm时，行程偏差允许达到25，可见丝杠刚度足够。,6.压杆稳定性校核,根据公式,远大于工作载荷,故丝杠不会失稳。,12,计算失稳时的临界载荷,G系列滚珠丝杠副尺寸参数,减速齿轮计算设计,为了满足脉冲当量的的设计要求，增大步进电动机的输出转矩，同时也为了使滚珠丝杠和工作台的转动惯量折算到电动机轴上尽可能的小，今在步进电动机的输出轴上安装一套齿轮机减速，采用一级减速，步进电动机的输出轴与齿轮相连，滚珠丝杠的轴头与大齿轮相连。其中大齿轮设计成双片

6、结构。因传递的扭矩较小，取大小齿轮模数均为1mm，齿数比为80：32，材料为45调质钢，齿表面淬硬后达到55HRC。减速箱中心距为（80+32）1/2mm=56mm,小齿轮厚度为20mm，双片大齿轮厚度均为10mm。,小齿轮齿数,=32，大齿轮齿数,=80,分度圆直径：,齿顶圆直径：,齿根圆直径：,步进电动机的计算与选型,对于步进电动机的计算与选型，通常按照以下几个步骤：根据机械系统结构，求得加在步进电动机转轴上的总 转动惯量2.计算不同工况下加在步进电动机转轴上的等效负载 转矩3.取其中最大的等效负载转矩，作为确定步进电动机最 大静转矩的依据4.根据运行矩频特性、起动惯频特性等，对初选的步进

7、 电动机进行校核 本次设计中工作台的进给传动系统选用90BYG2602步进电动机，完全满足设计要求。,工作台控制系统的设计,X-Y数控工作台的控制系统设计，控制系统根据需要，可以选取用标准的工作控制计算机，也可以设计专用的微机控制系统。本设计CPU选用ATMEL公司的8位单片机AT89S52，由于AT89S52本身资源有限，所以扩展了一片EPROM芯片W27C512用做程序存储器，存放系统底层程序；扩展了一片SRAM芯片6264用做数据存储器，存放用户程序；输入/输出口的扩展选用了并行接口8255芯片，一些进/出的信号均做了隔离放大。,单片机的简介与选用,8位单片机是目前品种最为丰富、应用最为

8、广泛的微控制器，它在自动化装置、智能仪器仪表、过程控制、通信。家用电器等许多领域得到了广泛的应用。MCS-51系列是常用的8位单片机，Intel公司的MCS-51系列单片机硬件结构合理，指令系统规范，生产历史悠久，是目前全球用量最大的系列微控制器之一。ATMEL、PHILIPS等著名的半导体公司，以51系列内核开发出许多具有特色的MCS-51系列兼容微控制器，并改善了51系列的许多特性，例如：提高了速度。降低了时钟频率、加宽了电压范围、降低了产品价格。目前最流行的要属ATMEL公司推出的AT89C系列和AT89S系列，在本设计中选用AT89S52。,光耦合器,光电隔离是由光耦合器来完成的。光耦

9、合器是以光为媒介传输信号的器件，其输入端配置发光源，输出端配置受光器，因而输入和输出在电气上是完全隔离的。开关量电路在接入光耦合器之后，输入侧与输出侧的信号得到了电气隔离，互不影响。光耦合器的作用：信号隔离 将输入信号与输出信号进行隔离电平转换将输入信号与输出信号的幅值进行转换驱动负载 一些隔离驱动用的光耦合器件，如达林顿晶体管输出型和晶闸管输出型，不但含有隔离功能，而且还具有较强的负载驱动能力。下图为普通的信号隔离用光耦合器TLP521，以发光二极管为输入端，光敏晶体管为输出端，这种光耦合器一般用来隔离频率在100kHz以下的信号。,光耦合器TLP521,步进电动机的控制与驱动,步进电动机的

10、控制与驱动流程如图所示。主要包括脉冲信号发生器、环形脉冲分配器和功率驱动电路三大部分。,步进电动机的控制与驱动流程,总结,本设计的XY工作台需要承受的载荷不大，但脉冲当量小、定位精度高，因此，决定选用直线滚动导轨副，它具有摩擦系数小、不易爬行、传动效率高、结构紧凑、安装预紧方便等优点。选用滚珠丝杠副将伺服电动机的旋转运动转换成直线运动。为了圆整脉冲当量，放大电动机的输出转矩，降低运动部件折算到电动机转轴上的转动惯量，可能需要减速装置，且应有消间隙机构。为此，采用无间隙齿轮传动减速箱。,谢 谢,通过这一阶段的毕业设计，我受益匪浅，不仅锻炼了良好的逻辑思维能力，而且培养了锲而不舍的求学精神和严谨作风。回顾此次毕业设计，是大学四年所学知识很好的总结。此次XY数控工作台的设计不仅重温了过去所学知识，而且学到了很多新的内容。相信这次毕业设计对我今后的工作会有一定的帮助。所以，我很用心的把它完成。在设计中体味艰辛，在艰辛中体味快乐。感谢各位老师、评委，谢谢你们在百忙中对我的毕业设计的评阅和指导。,