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茂名职业技术学院 4.4.5 刚度的验算 ................................................................................................ 10 4.4.6 压杆稳定性校核 ......................................................................................... 11 4.5 步进电动机减速箱的选用 ..................................................................................... 11 4.6 步进电动机的计算与选型 .................................................................................... 12

4.6.1 计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量Jeq ....................................... 12 4.6.2 计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩Teq ................................. 12 4.6.3 步进电动机最大静转矩的选定 ................................................................ 14 4.6.4 步进电动机的性能校核 ............................................................................ 14 4.7增量式旋转编码器的选用………………………………………..………………16 5. 绘制进给传动系统示意图 ............................................. 16 谢辞 .................................................................. 19 参考文献 .............................................................. 20

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绪论

1.1课题研究发展现状

随着科学技术的发展以及世界先进制造技术的兴起和不断成熟，对数控加工技术提出了更高的要求；超高速切削、超精密加工技术的应用，对数控机床的数控系统、伺服性能、主轴驱动、机床结构等提出了更高的性能指标；FMS的迅速发展和CIMS的不断成熟，又将对数控机床的可靠性、通信功能、人工智能和自适应控制等技术提出更高的要求。随着微电子和计算机技术的发展，数控系统的性能日益完善，数控技术的应用领域日益扩大。

装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度 ,数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术和最基本的装备 ,又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术 ,而数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品 ,其技术范围覆盖很多领域。

总方案的拟订数控技术是用数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。它广泛应用于机械制造和自动化领域，数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用。随着科学技术不断发展，数控机床的发展也正朝着高性能、高精度、高速度、高柔性化、模块化和网络化方向发展。目前代表数控机床最前沿的坐标机床在世界某些发达国家已经发展到6-7轴联动，已经实现了比较完善的闭环伺服控制。工作台是机床上必不可少的部件，工作台的自动化能大大减轻劳动强度，提高劳动生产率。数控工作台设计在生产实践中还有很多现实意义和经济效益。随着经济的发展，机械行业的许多普通机床和闲置设备，经过数控改造以后，不但可以提高加工精度和

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茂名职业技术学院 劳动生产率，而且能有效的适应多品种、小批量的市场经济的需要，使之更有效的发挥经济效益和社会效益。 1.2引言

数控机床集计算机技术、电子技术、自动控制、传感测量、机械制造、网络通信技术于一体，是典型的机电一体化产品。

现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，计机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。

2.设计任务

题目：X-Y数控工作台系统设计

任务：设计一种供应式数控铣床使用的X-Y数控工作台，主要参数如下：

1. 立铣刀最大直径的d=15mm； 2. 立铣刀齿数Z=3;

3. 最大铣削宽度ae=15mm; 4. 最大背吃刀量ap=8mm; 5. 加工材料为碳素钢活有色金属。 6. X、Y方向的脉冲当量?x??y=0.004mm;

7. X、Z方向的定位精度均为?0.02mm;

8. 工作台面尺寸为230mm?230mm，加工范围为250mm?250mm; 9. 工作台空载进给最快移动速度：Vxmax?Vzmax?3000mm/min; 10. 工作台进给最快移动速度:Vxmaxf?Vzmaxf?400mm/min,加减速0.4s.

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3.总体方案的确定

3.1 机械传动部件的选择 3.1.1伺服电动机的选用

任务书规定的脉冲当量尚未达到0.001mm，定位精度也未达到微米级，空载最快移动速度也只有因此3000mm/min，故本设计不必采用高档次的私服电动机，因此可以选用混合式步进电动机。以降低成本，提高性价比。

3.1.2导轨副的选用

要设计数控铣床工作台，需要承受的载荷不大，而且脉冲当量小，定位精度高，因此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，安装预紧方便等优点。 3.1.3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，需要满足0.004mm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要求，滚珠丝杠螺母副的传动精度高、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。 3.1.4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，选用无间隙齿轮传动减速箱。 3.1.5检测装置的选用

选用步进电动机作为伺服电动机后，可选开环控制，也可选闭环控制。任务书所给的精度对于步进电动机来说还是偏高，为了确保电动机在运动过程中不受切削负载和电网的影响而失步，决定采用半闭环控制，拟在电动机的尾部转轴上安装增量式旋转编码器，用以检测电动机的转角与转速。增量式旋转编码器的分辨力应与步进电动机的步距角相匹配。

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

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