数控机床课程设计说明书精要.doc

数控机床课程设计说明书 设计课题：钻床数控改装用数控X、Y工作台设计 院 别： 机械工程学院 专业班级： 学 号： 姓 名： 指导老师： 时 间：2012年12月29日--2013年1月 4 目录 一、设计目的 2 二、 设计内容和要求 2 三、设计的内容和步骤 2 （一） 总体设计方案 2 1、 设计机构的性能要求 2 2、待改装钻床型号的确定 2 3、控制方式的确定 3 4、伺服系统的确定 4 5、 工作台参数的初步确定 4 6、 导轨的选型思路 4 7、 滚珠丝杆选型思路 4 8、丝杆和电机连接零件的选取思路 4 9、 支承座材料的选取 5 10、 轴承类型的选取 5 （二） 机械部分改装设计与计算 5 1、确定工作台的尺寸及其重量 5 2、切削力的计算 6 3、传动系统设计................................................ 6 4、 滚珠丝杠设计及选型 6 5、 滚动导轨参数计算与选型 10 6、 步进电动机设计参数及选型 13 7、联轴器的选择...............................................18 四、设计总结 22 五、参考文献 23 一、设计目的 通过本次设计，能够全面地、系统地了解和掌握数控机床的基本内容和基本知识，初步掌握数控机床的设计方法，并能学会运用手册、标准的资料。同时，培养相应的创新意识工程意识和动手能力。 设计内容和要求 内容：设计一套简易数控XY工作台，固定在某一钻床的工作台上；XY工作台的位置控制采用步进电机数控系统。通过上述方案将该普通钻床改装成简易的经济型数控钻床。设计要求改造后的钻床能够加工最大面积为290mmx290mm的工件，最大工件重量200kg；数控XY工作台要求孔的定位精度在±0.02mm内，快进速度为3.6m/min，加减速时间为0.1秒。 三、设计的内容和步骤 总体设计方案 设计机构的性能要求 （1）具有高的静、动态刚度和良好的抗振性能 （2）具有较高的几何精度、传动精度、定位精度和热稳定性 （3）具有实现辅助操作自动化的结构部件 2、待改装钻床型号的确定 待改装钻床的型号及其参数如下表： 3、控制方式的确定 控制方式按运动轨迹分类，可分为点位控制、直线控制和轮廓控制三种。点位控制的特点是只控制刀具相对于工件定位点的位置精度，不控制点与点之间的运动轨迹，在移动过程中刀具不进行切削；直线控制的特点是除了控制起点与终点之间的准确位置外，而且要求刀具由一点到另一点之间的运动轨迹为直线，并能控制位移的速度；轮廓控制的特点是能够对两个或两个以上的坐标轴方向同时进行连续控制，并能够对位移和速度进行严格地、不断地控制。因数控钻床上刀具在运动过程中没有进行切削，工件相对于工作台没有相对运动，而且点与点之间没有严格的运动轨迹要求，因而本控制系统宜采用点位控制。 4、伺服系统的确定 开环伺服系统在负载不大时多采用功率步进电机作为伺服电机。开环控制系统由于没有检测反馈部件，因而不能纠正系统的传动误差。但是开环系统结构简单，调整维修容易，在速度和精度要求不太高的场合得到广泛应用，考虑到运动精度要求不高，为简化结构，降低成本，本系统宜采用步进电机开环伺服系统驱动。 5、 工作台参数的初步确定 由于工作台的加工范围为X=290mm,Y=290mm，而工作台尺寸一般为工作台最大加工工件尺寸的1.1倍，所以初步确定工作台面积参数为：mm，mm,厚度初定为30mm。 6、 导轨的选型思路 由于工作台的运动部件重量和工作载荷不大，故选用直线滚动导轨副，从而减小工作台的摩擦系数，提高运动平稳性。 7、 滚珠丝杆选型思路 为了保证一定的传动精度和平稳性以及结构的紧凑，采用滚珠丝杠螺母传动副。为提高传动刚度和消除间隙，采用有预加载荷的结构。 8、丝杆和电机连接零件的选取思路 为了减少零件的数目和中间环节的影响，简化机械结构，提高传动的精度和功率输出，因而本系统采用电动机经过联轴器直接与丝杠联接。 9、 支承座材料的选取 初选支承座材料为灰铸铁HT150，因其耐磨耐腐蚀，刚度高，抗震性好。 轴承类型的选取 为了防止热变形造成丝杠伸长的影响，初步设计滚珠丝杠的支承的安装采用一端固定，一端游动的形式。轴承主要承受轴向载荷，所以固定端选用向心推力轴承，支持端选用深沟球轴承。 保