数控铣床X-Y工作台结构设计说明书
目 录
摘要..................................................... 1 Abstract.................................................2 第1章 绪 论......................................3
1.1 课题来源及研究目的和意义............................4 1.2 数控铣床的现状及趋势................................4 1.3 数控铣床进给机构的方案分析..........................
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1.3.1 机械结构分析....................................
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1.3.2 机械结构总体方案和布局..........................
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第2章机械结构的设计..................................错
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2.1滚珠丝杠的设计......................................13 2.2滚珠丝杠副丝杠副传动法面截形，循环方式等的确定......14 2.3滚珠丝杠的预紧......................................15 2.4滚珠丝杠选取与校核..................................17
第3章滚动轴承的选取与计算............................20
3.1 轴向滚珠丝杠轴和径向滚珠丝杠轴受力分析.............20 3.2 计算轴承寿命.......................................22 3.3当量载荷............................................23
第4章步进电机的选取及设计计算.......................26
4.1转动惯量计算........................................26 4.2将负载质量换算成电机输出轴上的转动惯量..............27 4.3计算电机输出的总力矩................................27 4.4负载起动频率估算....................................27
第5章 联轴器的选取....................................28 第6章齿轮减速器的选取................................28第七章进给系统精度校核................................33
7.1支承滚珠丝杠轴承的变形..............................33 7.2支承滚珠丝杠轴承的轴向变形..........................34
第八章 关于Solidworks设计............................35
8.1 草图绘制..........................................36 8.2基准特征，参考几何体的创建.........................37 8.3拉伸、旋转、扫描和放样特征建.......................38 8.4工程图的设计.......................................39 8.5装配设计...........................................40
第九章 三维设计总结...................................41 结 论..................................................39参 考 文 献............................................42 致 谢..................................................43
摘 要
X-Y数控工作台机电系统设计是一个开环控制系统，其结构简单。实现方便而且能够保证一定的精度。降低成本，是微机控制技术的最简单的应用。它充分的利用了危机的软件硬件功能以实现对机床的控制;使机床的加工范围扩大，精度和可靠性进一步得到提高。X-Y数控工作台机电系统设计是利用8031单片机，及2764, 6264存储器及8155芯片等硬件组成，在控制系统的硬件上编写一定的程序以实现一定的加工功能。
其基本思想是通过圆弧或者直线插补程序以实现对零件进行几何加工，每进行一段加工都要产生一定的脉冲以驱动电机正反转，同时通8155将相应的加工进刀信息送至刀架库中以实现以之相应的走刀，电机和刀具的相对运动所以实现了刀具对工件的加工。该控制系统采用软件中断控制系统结构及子程序结构简单，条件明确在经济型数控中应用较多。中断结构采用模块化结构设计因为这种结构便于修改和扩充，编制较为方便，便于向多处理方向发展。
X-Y数控工作台机电系统设计采用步进电机作为驱动装置。步进电机是一个将脉冲信号转移成角位移的机电式数模转换器装置。其工作原理是每给一个脉冲便在定子电路中产生一定的空间旋转磁场;由于步进电机通的是三相交流电所以输入的脉冲数目及时间间隔不同，转子的旋转快慢及旋转时间的长短也是不同的。由于旋转磁场对放入其中的通电导体既转子切割磁力线时具有力的作用，从实现了旋转磁场的转动迫使转子作相应的转动，所以转子才可以
实现转子带动丝杠作相应的运动。本题目是步进电机，微型计算机，插补原理，汇编语言的综合应用。
当今世界电子技术迅速发展，微处理器、微型计算机在各技术领域得到了广泛应用，对各领域技术的发展起到了极大的推动作用。一个较完善的机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。机电一体化是系统技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、检测传感技术、伺服传动技术和机械技术等多学科技术领域综合交叉的技术密集型系统工程。新一代的CNC系统这类典型机电一体化产品正朝着高性能、智能化、系统化以及轻量、微型化方向发展。 工作台作为数控机床的重要组成部分，也是影响加工精度的重要组成环节。从一开始为了满足加工简单的零件而设计的直线运动的X—Y工作台，到现在为了实现多工位加工而制造的分度工作台和回转工作台等。为了满足现代制造业的发展，也为了环境的要求，一作台的驱动装置从原来的机械驱动变为液旅驱动，现在更多的采用了气动装置，更好的保护了环境，节约了资源。由于工作台是一台机床的关键配套部件，因此世界各国都有对其进行研究，我国在工作台的研究开发方面也取得了长足的进步。目前工作台的种类繁多，传统的工作台只能安装在某一指定机床上，伴随着科技的与时俱进，它们的功能也由传统单一性向现代的功能性方向发展，现在一些工作台，它不仅可以安装在钻床上，还可以安装在铣床和镗床等机床上。并且目前部分工作台还可以作为机床的第四回转轴，大大提高了机床的性能。例如：可倾回转工作台，它可以实现用于数控机床和加工中心机床上，可利用原机床的两个控制坐
标控制转台的回转和倾斜，也可直接利用本转台配套的数控装置与机床联接完成所需的工作循环。它可以完成任意角度的孔、槽、平面类机械加工，以及曲线、凸轮等的加工，并可达到较高的精度另外也可用于非数控钻、铣镗类机床上，独立完成等分和不等分的角 度分度工作。国外工作台的功能与我国所生产的工作台功能基本相似，但是在其精度方面，
国外的一些公司所生产的工作台要略高于我国所生产的工作台。
因此我国与国外相比，还是有一定的差距，因此工作台的设计具有重要意义，我们要借助时代的步伐，与时俱进，开拓创新，使我国成为具有领先技术的综合性强国。
数控铣床X-Y工作台结构设计
