雙坐標(biāo)十字滑臺(tái)機(jī)械部分說(shuō)明書(shū)

本文格式為Word版，下載可任意編輯——雙坐標(biāo)十字滑臺(tái)機(jī)械部分說(shuō)明書(shū)1.序言

雙坐標(biāo)十字滑臺(tái)機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一個(gè)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng),其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。實(shí)現(xiàn)便利而且能夠保證一定的精度。降低成本,是微機(jī)控制技術(shù)的最簡(jiǎn)單的應(yīng)用。它充分的利用了危機(jī)的軟件硬件功能以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的控制;使機(jī)床的加工范圍擴(kuò)大,精度和可靠性進(jìn)一步得到提高。X-Y數(shù)控工作臺(tái)機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)是利用8031單片機(jī),及2764,6264存儲(chǔ)器及8155芯片等硬件組成,在控制系統(tǒng)的硬件上編寫(xiě)一定的程序以實(shí)現(xiàn)一定的加工功能。其基本思想是:通過(guò)圓弧或者直線插補(bǔ)程序以實(shí)現(xiàn)對(duì)零件進(jìn)行幾何加工,每進(jìn)行一段加工都要產(chǎn)生一定的脈沖以驅(qū)動(dòng)電機(jī)正反轉(zhuǎn),同時(shí)通過(guò)8155(1)將相應(yīng)的加工進(jìn)刀信息送至刀架庫(kù)中以實(shí)現(xiàn)以之相應(yīng)的走刀,電機(jī)和刀具的相對(duì)運(yùn)動(dòng)所以實(shí)現(xiàn)了刀具對(duì)工件的加工。該控制系統(tǒng)采用軟件中斷控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及子程序結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，條件明確在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控中應(yīng)用較多。中斷結(jié)構(gòu)采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由于這種結(jié)構(gòu)便于修改和擴(kuò)展，編制較為便利，便于向多處理方向發(fā)展。雙坐標(biāo)十字滑臺(tái)機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置。步進(jìn)電機(jī)是一個(gè)將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)移成角位移的機(jī)電式數(shù)模轉(zhuǎn)換器裝置。其工作原理是：每給一個(gè)脈沖便在定子電路中產(chǎn)生一定的空間旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)；由于步進(jìn)電機(jī)通的是三相交流電所以輸入的脈沖數(shù)目及時(shí)間間隔不同，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)快慢及旋轉(zhuǎn)時(shí)間的長(zhǎng)短也是不同的。由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)放入其中的通電導(dǎo)體既轉(zhuǎn)子切割磁力線時(shí)具有力的作用，從實(shí)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)動(dòng)迫使轉(zhuǎn)子作相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)，所以轉(zhuǎn)子才可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子帶動(dòng)絲杠作相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。

2.技術(shù)要求

2.1設(shè)計(jì)題目：雙坐標(biāo)十字滑臺(tái)設(shè)計(jì)2.2技術(shù)數(shù)據(jù)

工作臺(tái)長(zhǎng)?寬（mm）:390*290

工作臺(tái)重量（N）：1800N

工作臺(tái)行程：?X=390-100=290mm?Y=290-100=190mm脈沖當(dāng)量：?=0.005—0.008mm/P取?=0.005mm/P

2.3設(shè)計(jì)要求：

（1）工作臺(tái)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)采用滾珠絲杠螺結(jié)構(gòu)

（2）滾珠絲杠支撐方式：雙推—簡(jiǎn)支型（3）驅(qū)動(dòng)電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)

（4）步進(jìn)電機(jī)與滾珠絲杠間采用齒輪降速要求消除齒輪間隙

3.總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

數(shù)控工作臺(tái)采用由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的開(kāi)環(huán)控制結(jié)構(gòu),其單向驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖:

實(shí)際設(shè)計(jì)的工作臺(tái)為X、Y雙坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)工作臺(tái),工作臺(tái)是由托板、導(dǎo)軌、滾珠絲杠等組成.其中下拖板與床身固聯(lián),它上面固定X向?qū)к?中拖板在下拖板的導(dǎo)軌上橫向運(yùn)動(dòng),其上固定Y向?qū)к?上拖板與工作臺(tái)固聯(lián),在Y向?qū)к壣弦苿?dòng).X、Y導(dǎo)軌方向相互垂直。.

3.1滾珠絲杠選取

滾珠螺旋傳動(dòng)按滾動(dòng)體循環(huán)方式分為外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩類,其中應(yīng)用較廣的是插管式和螺旋槽式,它們各有特點(diǎn),其軸向間隙的調(diào)整方法主要有墊片調(diào)隙式和螺紋調(diào)隙式。

滾珠絲杠傳動(dòng)副多為專業(yè)廠家生產(chǎn),一般用戶設(shè)計(jì)時(shí)只負(fù)責(zé)選用,在選用時(shí)主要驗(yàn)算其額定動(dòng)載荷和臨界轉(zhuǎn)速,絲杠較長(zhǎng)時(shí)還應(yīng)進(jìn)行壓桿穩(wěn)定性驗(yàn)算。

3.1.1計(jì)算動(dòng)載荷Cj

Cj?L1/3?KF?KH?FaN

取絲杠轉(zhuǎn)速：n=100r/min軸向載荷：Fa=?F=0.1*1800=180N使用壽命：T=15000h則額定壽命：L?60nT

106?90h

2

取KF?1.2（根據(jù)《機(jī)電一體化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》P22頁(yè)表2—6）KH?1.0（根據(jù)《機(jī)電一體化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》P22頁(yè)表2—7）所以動(dòng)載荷C1j?903?1.2?1.0?180?967.98N

根據(jù)Cj選取滾珠絲杠副：選米思米BSX1202滾珠絲杠

得絲杠數(shù)據(jù)：外徑D0=12mm

導(dǎo)程P=4mm

滾珠直徑d0=2.3812mm絲杠內(nèi)徑d=10.1mm

3.2滾珠絲杠副的選取3.2.1計(jì)算載荷

Fc=KF*KH*KA*Fm

查《機(jī)電一體化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表2—6取，KF=1.3查表2—7取KH=1.0查表2—4取D級(jí)精度查表2—8取KA=1.0取平均工作載荷Fm=3500N則Fc=1.3*1.0*1.0*3500=4550N

3.2.2計(jì)算額定動(dòng)載荷計(jì)算值Ca

n=100r/min使用壽命Lh=15000hL=60n*

Lh106=60*100*15000106=90h

Ca=Fc3nm*Lh1.67*104=17931.59N3.2.3根據(jù)Ca選擇滾珠絲杠副

選米思米BSX1202滾珠絲杠

得絲杠數(shù)據(jù)：外徑D0=12mm

導(dǎo)程P=4mm

3

滾珠直徑d0=2.3812mm絲杠內(nèi)徑d=10.1mm

3.2.4滾珠絲杠副校核

滾珠絲杠副還要受D0*n的值的限制，尋常要求D0*nnmax所以絲杠工作時(shí)不會(huì)發(fā)生共振。

3.3.2壓桿穩(wěn)定性計(jì)算

?2EIaFK=（N）2(?l)式中FK—臨界載荷

E—材料彈性模量（對(duì)于鋼,E=2.06×1011Pa）

4

Ia—絲杠危險(xiǎn)截面慣性矩

?343.14?(10.1?10)Ia??d1/64?64?5.11?10?10

3.142?2.06?1011?5.11?10?104臨界載荷Fk??6.40?10N(0.67?0.19)2安全系數(shù)s?FkFa46.40?10?180?355.56?[s]?2.5～3.3

絲杠絕對(duì)安全，不會(huì)失穩(wěn)。

絲杠選取無(wú)誤，即選取米思米BSX1202型滾珠絲杠。

3.4滾動(dòng)導(dǎo)軌

導(dǎo)軌是工作臺(tái)系統(tǒng)的重要組成部分,由于滾動(dòng)導(dǎo)軌具有定位精度高、低速無(wú)爬行、移動(dòng)便捷等顯著優(yōu)點(diǎn),故本工作臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)選用滾動(dòng)導(dǎo)軌.滾動(dòng)導(dǎo)軌應(yīng)用最廣的是滾珠導(dǎo)軌,按滾珠的循環(huán)方式分類,滾珠導(dǎo)軌又可分為滾珠不循環(huán)式和可循環(huán)式.在專業(yè)廠家生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化滾動(dòng)導(dǎo)軌中,都為滾動(dòng)體可循環(huán)式,本次導(dǎo)軌設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是根據(jù)負(fù)載狀況選用標(biāo)準(zhǔn)化滾動(dòng)導(dǎo)軌,在選用過(guò)程中,主要進(jìn)行額定載荷驗(yàn)算.

3.4.1計(jì)算行程長(zhǎng)度壽命Ts

Ts=2Ls·n·60·Th/1000(km)

式中Ls—工作單行程長(zhǎng)度(m)Lsx?0.29mLsy?0.19mn—往復(fù)次數(shù)(次/min)

np100?2?10?3nx???0.34

2Lsx2?0.29np100?2?10?3ny???0.53

2Lsy2?0.19Th—工作時(shí)間壽命(h)：Th?15000h

行程長(zhǎng)度壽命：Tsx?(2?0.29?0.34?60?15000)/1000?177.5km