X-Y数控工作台设计说明书
学校名称： 杭州电子科技大学信息工程学院
学生姓名： 郑波 周益民 朱建伟 缪建立
专 业： 机械设计制造及其自动化
指导老师： 张巨勇、金成柱、季国顺、刘薇
二〇一一年一月
一、设计目的
机电一体化系统综合课程设计是一个重要的时间性教学环节，要求学生综合的运用所学的理论知识，独立进行的设计训练，主要目的：
1.通过设计，使学生全面地、系统地了解和掌握数控机床的基本组成及其想怪知识，学习总体的方案拟定、分析与比较的方法。
2.通过对机械系统的设计，掌握几种典型传动元件与导向元件的工作原理、设计计算及选用的方式。 3.通过对机械系统的设计，掌握常用伺服电机的工作原理、计算控制方法与控制驱动方式。
4.培养学生独立分析问题和解决问题的能力，学习并树立“系统设计”的思想。
5.锻炼提高学生应用手册和标准、查阅文献资料及撰写科技论文的能力。
国画调盘二、设计任务
设计一个数控X-Y工作台及其控制系统。该工作台可用于铣床上坐标孔的加工和腊摸、塑料、铝合金零件的二维曲线加工，重复定位精度为±0.02mm，定位精度为0.04mm。
设计参数如下：负载重量G=500N；台面尺寸C×B×H＝240mm×254mm×15mm；底座外形尺寸C1×B1×H1＝550mm×500mm×184mm；最大长度L=678mm；工作台加工范围X=300mm，Y=250mm；工作台最大快移速度为1m/min。
三、总体方案的设计
（一）机械传动部件的选择
导轨副的种类：液冷散热器
1)滚柱交叉导轨副是由两根具有V型滚道的导轨、滚子保持架、圆柱滚子等组成，相互交叉排列的圆柱滚子在经过精密磨削的V型滚道面上作往复运动，可承受各个方向的载荷，实现高精度、平稳的直线运动。火焰检测特 点： 1.滚柱导轨块是一种精密的直线滚动导轨，具有较高的承载能力和较高的刚性，对反复动作、起动、停止往复运动频率较高情况下可减少整机重量和传动机构及动力费用。 2.滚柱导轨块可获得较高的灵敏度和高性能的平面直线运动。在重载或变载的情况下，弹性变形较小且能获得平稳的直线运动，没有爬行。 3.滚柱导轨块由于其滚动体--滚柱在滚动时导向好，能自动定心，故可提高机械的定位精度。 4.滚柱导轨块中的滚柱在基体中循环运动，故采用滚动导轨块，不受机床床身长度的限制，可根据承载大小及选用规格确定导轨块数量。 5.滚柱导轨块的应用面较广，小规格的可用在模具、仪器等的直线运动部件上，大规格的则可用于重型机床、精密仪器的平面直线运动，尤其适用于NC、CNC数控机床。 6.滚动摩擦力阻力低，稳定性能好；
7.起动摩擦力小，随动性能好；
8.接触面积大，弹性变形量小，有效运动体多，易实现高刚性、高负荷运动；结构设计灵活，安装使用方便。
2)直线滚动导轨副
特点：具有摩擦因数小，不易爬行，便于安装和预紧，结构紧凑等优点，其缺点是抗振性较差，成本较高。直线滚动导轨副有导轨和滑块两部分组成，一般滑块中装有两组滚珠，当滚珠从工作轨道滚到滑块短部时，会经端面挡板和滑块中的返回导轨返回在导轨和滑块之间的滚道内循环滚动。
3)静压导轨副
特点：将具有一定压力的油或气体介质通入导轨的运动件与导向支承件之间，运动件浮在压力油或气体薄膜之上，与导向支承件脱离接触至使摩擦阻力大大降低。运动件受外载荷作用后，介质压力会反馈升高，以支撑外载荷。小型航空发动机
要设计的X-Y工作台是用来配套轻型的立式数控铣床的，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。
丝杠螺母副的种类：
滑动丝杠副：
特点：
1)结构简单、制造容易。由于滑动丝杠副为一般的丝杠制造容易、螺母所组成，故其结构简单。
2)2bkey减速传动比大，由于当丝杠转过一周时，做得很小，因此，采用滑动丝杠副。
3)摩擦力大、螺母只移动一个导程，而导程可以杠副可以得到很大的减速比。f-D动效率低滑动丝杠副的工作面为滑动摩擦，故其摩擦阻力大，传动效率低。
4)具有自锁性。当使其螺旋升角小于摩擦角时，具有自锁性。
5)运转平稳则可以使滑动丝杠副具有自由于丝杠与螺母的啮合是连续的，而且同时呛金多。所以其运转平稳、无噪声。但低速或微调时可能出现爬行。
滚珠丝杠副：
滚珠丝杠副是在丝杠和螺母的滚道之间放入适量的滚珠，使螺纹间产生滚动摩擦。其作用是将旋转运动转变为直线运动或将直线运动转变为旋转运动。丝杠或螺母转动时，带动滚球沿螺纹滚道滚动，螺母的螺旋槽两端设有滚球回程引导装置，滚球通过此装置自动返回其入口，形成循环回路。
特点：传动效率高，运动平稳，使用寿命长等特征，广泛应用于各种工业设备，精密仪器和数控机床等。
选用滚珠丝杠副的理由：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0.04mm的脉冲当量和±0.02mm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。
3.伺服电动机的选择
1)直流伺服电动机：
直流无刷伺服电机特点：转动惯量小、启动电压低、空载电流小； 弃接触式换向系统，大大提高电机转速，最高转速高达100 000rpm；无刷伺服电机在执行伺服控制时，无须编码器也可实现速度、位置、扭矩等的控制； 不存在电刷磨损情况，除转速高之外，还具有寿命长、噪音低、无电磁干扰等特点。
直流有刷伺服电机特点： 体积小、动作快反应快、过载能力大、调速范围宽。低速力矩大, 波动小，运行平稳。烟盒工艺品低噪音,高效率。后端编码器反馈（选配）构成直流伺服等优点。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议