当前位置:首页 >> 机械/仪表 >>

数控机床工作台设计说明书


《数控机床》课程设计说明书 数控机床》

设计题目: 班级: 姓名:

X—Y 数控工作台机电系统设计

指导教师:

机电一体化教研室 2010 年 6 月

1

目 录 一、设计目的 ...................................

....................... 3 二、设计任务 .......................................................... 3 三.总体方案的确定 .............................................. 4 1、机械传动部件的选择 ......................................................................... …….4 (1)丝杠螺母副的选用 ................................................................................. 4 (2)导轨副的选用 ......................................................................................... 4 (3)伺服电动机的选用 ................................................................................. 5 2、控制系统的设计 .......................................................................................... 5 3、绘制总体方案图 .......................................................................................... 5 四、机械传动部件的计算与选型 .......................... 6 1、 导轨上移动部件的重量估算 .................................................................... 6 2、铣削力的计算 .............................................................................................. 6 五、步进电动机的计算与选型 .............................. 9 1、传动计算 ...................................................................................................... 9 2、计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量 Jeq .................................... 10 3、计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩 Teq ................................ 11 4、步进电动机最大静转矩的选定 ............................................................... 12 六、直线滚动导轨副的计算与选型 .................... 14 1、块承受工作载荷的计算及导轨型号的选取 ..................................... 14 2、距离额定寿命 L 的计算 .................................................................... 14 七、 绘制进给传动系统示意图 .......................... 15 八、控制系统硬件电路设计 ................................ 15
2

九、步进电动机的驱动电源选用 ........................ 18 结 束 语 ................................................................ 19 参考文献...................................................................20

一、设计目的
《数控机床》课程设计是一个很重要的实践性教学环节,要求学生综 合运用所学的理论知识,独立进行设计训练,主要目的: 1) 通过本设计,使学生全面地,系统地了解和掌握数控机床得基 本组成及其相关基本知识, 学习总体方案拟定、 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得 工作原理、设计计算方法及选用原则。 3) 通过伺服系统得设计,掌握常用伺服电机得工作原理、计算选 择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, 学习并初步树立 “系 统设计”的思想。 5) 锻炼提高学生应用手册和标准、查阅文献资料以及撰写科技论 文的能力。

二、设计任务
3

任务:设计一种立式数控铣床使用的 X-Y 数控工作台,主要参数如下: 任务 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 a p =8mm; 5. 加工材料为碳素钢活有色金属。 6. X、Y 方向的定位精度均为±0.02mm; 7. 工作台尺寸 230mm×230 ㎜,加工范围为 250mm×250mm 8. 工作台空载进给最快移动速度:Vxmax =Vymax =3000mm/min; 9. 工作台进给最快移动速度: Vxmax =Vymax =400mm/min; 10. 加减速 0.4s

三.总体方案的确定
1、机械传动部件的选择 (1)丝杠螺母副的选用
①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 ± 0.02 mm 的定位精度, 滑动丝杠副不能达到要求, 因此选用滚珠丝杆副, 滚珠丝杆副的传动精度高、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。 ②轴向间隙的调整和预紧方式:选用垫片调隙式,这种方法结构简单、 刚性好、装卸方便,适用于一般精度的机构 ③滚珠丝杠的安装:采用一端固定,一端游动的方式,因其压杆稳定性 和临界转速较高

(2)导轨副的选用
要设计数控车床工作台,需要承受的载荷不大,而且定位精度高,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
4

构紧,安装预紧方便好且精度保持性等优点。 选滚珠导轨,适合用于导轨上运动部件重量小于 200kg 的机床,摩擦阻 力小,制造容易,成本较低。

(3)伺服电动机的选用
任务书规定的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伺服电动机,因此可以选用混 合式步进电动机。以降低成本,提高性价比。

2、控制系统的设计
1)设计的 X-Z 工作台准备用在数控车床上,其控制系统应该具有单坐标定位, 两坐标直线插补与圆弧插补的基本功能,所以控制系统设计成连续控制型。 2)对于步进电动机的半闭环控制,选用 MCS-51 系列的 8 位单片机 AT89S52 作 为控制系统的 CPU,能够满足任务书给定的相关指标。 3)要设计一台完整的控制系统,在选择 CPU 之后,还要扩展程序存储器,键盘 与显示电路,I/O 接口电路,D/A 转换电路,串行接口电路等。 4)选择合适的驱动电源,与步进电动机配套使用。

3、绘制总体方案图
总体方案图如图 3.1 所示。
接 口 电 路 功 放 电 路 执 行 元 件

微 型 机

机 械 传 动 机 构

机 械 执 行 机 构

图 3.1 总体方案图

5

四、机械传动部件的计算与选型
1、导轨上移动部件的重量估算 按照下导轨上面移动部件的重量来进行估算。包括工件、夹具、 工作平台、上层电动机、减速箱、滚珠丝杠副、直线滚动导轨副、导 轨座等,估计重量约为 800N。 2、铣削力的计算 采用硬质合金立铣刀,工件的材料为碳钢,根据《金属切屑原理与 刀具》200 页表 15-5 得硬质合金立铣刀铣削力经验公式 0.85 0.75 -0.73 1.0 0.1 FC=118e fz d ap n 其中铣刀的直径 d=15mm,齿数 Z=3,为了计算最大铣削力,在不对称铣
削情况下,取最大铣削宽度 ae=15mm,背吃刀量 ap=8mm,查《切削用量简明

手册》可得,每齿进给量 fz=0.1mm,铣刀转速 n=300/min。则由上公式求得最
大铣削力:

FC=118x

0.85

x 0.1

0.75

x 15

-0.73

x 8 x 300

1.0

0.1

x1

=1233 N
考虑逆铣时的情况,可估算三个方向的铣削力分别为:Ff=1Fc=1356N,Fe=0.38 Fc=308 N, fm=469 N 则工作台受到垂直方向的铣削力 Fz=Fe=308N, F 受到水平方 向的铣削力分别为 Ff 和 Ffn。 今将水平方向较大的铣削力分配给工作台的纵向 (丝 杠轴线方向) ,则纵向铣削力 Fx=Ff=1356N,径向铣削力 Fy=Ffn=469N。 3.杠螺母副的计算与选型 (1)最大工作载荷 Fm 的计算 在立铣时,工作台受到进给方向的载荷(与丝杠轴线平行)Fx=1356N,受 到横向的载荷(与丝杠轴线垂直)Fy =308N,受到垂直方向的载荷(与工作台 面垂直)Fz =469N。 已知移动部件总质量 G=800N,按矩形导轨进行计算,由《金属切屑机床》
6

126 页公式 17-5 得: Fm=KFx+ (Fz+Fy+G)=[1.1 × 1356+0.005 × (469+308+500)]N ≈ 1498N 取摩擦系数 =0.005。取颠覆力矩影响系数 K=1.1,求得滚珠丝杠副的最大工 作载荷: (2)最大动载荷 FQ 的计算 设工作台在承受最大铣削力时的最快进给速度 v=400mm/min, 初选丝杠导 程 Ph=5mm,则此时丝杠转速 n=v/Ph=80r/min。 取滚珠丝杠的使用寿命 T=15000h, 代入 L0=60nT/106, 得丝杠寿命系数 L0=72 (单位为:106r)。 查课本 110 页表 5-1,5-2,取载荷系数 fW=1.2,滚道硬度为 60HRC 时,取硬 度系数 fH=1.0,求得最大动载荷: FQ≈7478 N (3)初选型号 根据计算出的最大动载荷和初选的丝杠导程,查《现代实用

机床设计手册》 (上册) 页, 967 选择南京工艺装备制造有限公司生产的 FF2005-3 型滚珠丝杠副,为内循环浮动式反向器螺母无预紧滚珠丝杠副,其公称直径为 20mm,导程为 5mm,循环滚珠总圈数为 3 圈,精度等级取 5 级,额定动载荷为 9100N,大于 FQ 满足要求。 (4)传动效率 η 的计算 将公称直径 d0=20mm, 导程 Ph=5mm,代 入

λ=arctan[Ph/(πd0)] , 得 丝 杠 螺 旋 升 角 λ=4°33′ 。 将 摩 擦 角 φ=10′ , 代 入 η=tanλ/tan(λ+φ),得传动效率 η=96.4%。 (5)刚度的验算 1)X-Y 工作台上下两层滚珠丝杠副的支撑均采用“单推-单推”的方式。丝杠的 两端各采用一对推力角接触球轴承,面对面组配,左、右支撑的中心距离约为 (上册) a=500mm;钢的弹性模量 E=2.1×105MPa;查《现代实用机床设计手册》
7

967 页 , 得 滚 珠 直 径 DW=3.5mm , 丝 杠 底 径 d2=16.9mm , 丝 杠 截 面 积 S= πd22/4=224.2mm2。 则丝杠在工作载荷 Fm 作用下产生的拉/压变形量: δ1=Fma/(ES)= 1498×500/(2.1×105×224.2)≈0.0159mm。 2)根据公式 Z=(πd0/DW)-3,求得单圈滚珠数 Z=20;该型号丝杠为单螺母,滚珠 的圈数×列数为 3×1,代入公式:Z∑= Z×圈数×列数,得滚珠总数量 Z∑=60。丝杠 预紧时,取轴向预紧力 FYJ =Fm/3=631。则求得滚珠与螺纹滚道间的接触变形 δ2≈0.0027。 因为丝杠加有预紧力,且为轴向负载的 1/3,所以实际变形量可减少一半,取 δ2=0.0013mm。17.2 3)将以上算出的 δ1 和 δ2 代入 δ 500mm)δ 总=0.0172mm=17.2m。 本例中,丝杠的有效行程为 350mm,由表 3-27 知,5 级精度滚珠丝杠有效 行程在 315~400mm 时,行程偏差允许达到 25m,可见丝杠刚度足够。


=δ1+δ2 ,求得丝杠总变形量(对应跨度

(6)压杆稳定性校核
根据公式计算失稳时的临界载荷 F er 。查《现代实用机床设计手册》 (上册) 944、953 页,知当滚珠丝杠的安装方式为一端固定,一端游动时,取压杆稳定 安全系数 f1=0.25(丝杠卧式水平安装) ;滚动螺母至轴向固定处的距离 a 取最 大值 500mm。代入式:

f d = 3.4 ×10 F L
10 1 er 2 0

4 2

得临界载荷 F er =4.324×103

KN

>Fm,

故丝杠不会失稳。

(7)临界转速的验算:
8

查表得临界转速公式为:

n

c

= 9910

f d L
2 2 c

2

2

式中 f2——丝杠支撑方式系数,一端固定一端游动时 f2=1.875 Lc=500mm=0.5m d2=d0-1.2Dw=15.8 查《机床设计手册》图 5.7-93, 当支撑方式为 G—T 时 nc = 9.423 ×103 长度 L=500mm 时交点在 D=20 的左侧,所以 临界转速验算合格.

(8)滚珠丝杠的选型以及安装尺寸的确定
丝杠工作长度 L,应满足控制中的行程要求。L 应为丝杠工作长度: L=(1.05—1.1)行程+(10—14)Ph 所以丝杠: L=1.1×250+14+5=350 mm

安装方式为一端固定,一端游动。 综上所述,初选的滚珠丝杠副满足使用要求。 故滚珠丝杠的型号为 FF2005-3 型滚珠丝杠副内循环浮动式反向器螺母无预紧滚 珠丝杠副。

五、步进电动机的计算与选型
1、传动计算
为了满足加工精度在 0.01-0.02 范围内时,数控铣床、钻床车床的脉冲当 量 δ 可取 0.005-0.01mm/Hz,因此取脉冲当量 δ =0.01mm/脉冲,滚珠丝杠的的导 程 Ph=5mm, 初选步进电动机的步距角 α =0.72°越高。因为步距角越小,数控机 床的控制精度。
9

根据《数控机床系统设计》式(5-18) ,算得减速比:
i = (α Ph ) /(360δ ) =(0.72

× 5)/(360 × 0.01)=1

由此可见本机构不必要选减速箱。

2、计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量 Jeq
由《数控机床系统设计》134 页得:由于负载转矩情况不同,负载惯量只能 由已计算精确地得到。由电动机驱动的所有运动部件,无论是旋转运动还是直 线运动部件,都成为电动机的负载惯量,总的惯量以通过计算各个被驱动部件 的惯量,并以一定规律将其加起来即可。滚珠丝杠的公称直径 d0=20mm,总长 l=500mm,导程 Ph=5mm,材料密度 ρ =7.85 × 10-5kg/ cm2 ;移动部件总重力 G=800N; ① 圆柱体惯量,当圆柱体围绕其中心轴线旋转时,其惯量可由下述公式计算:

J

1

=

MD 8

2

×10

6

对于钢材:

J

1

= 0.77 D L ×10
4

12

代入数据得:
2

J1=0.4312 ×104 kg m2
6

② 沿直线轴移动物体的惯量:

s M× = 10 J 2πn
2

= 5.1694 ×10 kg m

4

2

初选步进电动机的型号为 90BYG5502,由常州市德利来电器有限公司生产,五相 混合式步进电动机,驱动时的步距角为 0.72°,从表查得该型号的电动机转子 的转动惯量 Jm=4kgcm2。 ③ 总的转动惯量为: J = J1 + J2 + J0 。其中 J0 为初选电动机的转子转动惯 量,为 4 kgcm2。 代入数据得: J=9.48 kgcm2

10

3、计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩 Teq
分快速空载和承受最大负载两种情况进行计算。 1) 快速空载起动时电动机转轴所承受的负载转矩 Teq1 由式(4-8)可知,Teq1 包括 三部分;一部分是快速空载起动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩 Ta max ;一 部分是移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩 T f ;还有一部分是滚珠 因为滚珠丝杠副传动效率很 丝杠预紧后折算到电动机转轴上的附加摩擦转矩 T0 。 高,根据式(4-12)可知,则有:
Teq1 = Ta max + T f +T0

(6-13)

根据式(4-9) ,考虑传动链的总效率η ,计算空载起动时折算到电动机转轴 上最大加速转矩:
Ta max = 2π J eq nm 60ta × 1

η

(6-14) (6-15)

其中:

nm =

vmaxα =600r/min 360δ

式中 Vmax —空载最快移动速度,任务书指定为 3000mm/min;
α —步进电动机步距角,预选电动机为 0.72 o ;
δ —脉冲当量,本例 δ =0.01mm/脉冲。

设步进电机由静止加速至 nm 所需时间 ta = 0.4s ,传动链总效率η = 0.7 。则由式 求得:
Ta max = Jn 3 = 13.03 ×10 N m 9.6T

由式知,移动部件运动时,折算到电动机转轴上的摩擦转矩为:
Tf =

(Fz + G ) p
2πni

h

=

0.005 × (0 + 800) × 0.005 3 = 4.55 ×10 N m 2π × 0.7 × 1

式中η ——导轨的摩擦因素,滚动导轨取 0.005
Fz ——垂直方向的铣削力,空载时取 0
11

η ——传动链效率,取 0.7

由式知,由于丝杠预紧引起的折算到电动机轴上的附加摩擦力矩为:

T

0

=

F

2ηπi

amax

S

(1 η ) ×10 =
2 3 0

376 × 0.005 2 3 3 1 0.9 ×10 ≈ 0.0711 ×10 N m 2π × 0.7 × 1

(

)

最后由式(6-13)求得快速空载起动时电动机转轴所承受的负载转矩:
Teq1 = Ta max + T f + T0 =0.1765N m

(6-17)

2) 最大工作负载状态下电动机转轴所承受的负载转矩 Teq 2 由式(4-13)可知, Teq 2 包括三部分:一部分是折算到电动机转轴上的最大 工作负载转矩 Tt ;一部分是移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩 T f ; 还有一部分是滚珠丝杠预紧后折算到电动机转轴上的附加摩擦转矩 T0 , 0 相对于 T
T f 和 Tt 很小,可以忽略不计。则有: Teq 2 = Tt + T f

(6-18)

其中折算到电动机转轴上的最大工作负载转矩 Tt 由公式(4-14)计算。有:

T

t

=

F p
t

h

2πηi

=

1656 × 0.005 ≈ 1.88 Nm 2π × 0.7 × 1.0

再由式(4-10)计算垂直方向承受最大工作负载 ( Fz = 556 N ) 情况下,移动部 件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩:
Tf =

(F z + G )Ph 0.005 × (572 + 800 ) = × 0.005 = 0.007 N m 2πηi 2π × 0.7 × 1.0

最后由式(6-18) ,求得最大工作负载状态下电动机转轴所承受的负载转矩:
Teq 2 = Tt + T f =1.887Nm

(6-19)

最后求得在步进电动机转轴上的最大等效负载转矩为:

T

eq

= max T eq1T eq 2 =1.887 Nm

{

}

4、步进电动机最大静转矩的选定
12

考虑到步进电动机的驱动电源受电网电压影响较大,当输入电压降低时, 其输出转矩会下降,可能造成丢步,甚至堵转。因此,根据 Teq 来选择步进电动 机的最大静转矩时,需要考虑安全系数。取 K=3, 则步进电动机的最大静转矩应 满足:

T

jmax

≥ 4T eq =3×1.887=5.661 N.m

初选步进电动机的型号为 110BYG550B,由表查得该型号电动机的最大静转 矩 T j max =6.8N m。可见,满足要求。

5、步进电动机的性能校核
1)最快工进速度时电动机的输出转矩校 核任务书给定工作台最快工进速度 Vmax f =400mm/min,脉冲当量 δ =0.01mm/脉冲, 电动机对应的运行频率为 f
max f

= [ 400 /( 60 × 0.01)] ≈ 667 HZ 。从 90BYG5002 电动机的

运行矩频特性曲线图可以看出在此频率下,电动机的输出转矩 Tmax f ≈ 4.5N m,远 远大于最大工作负载转矩 Teq 2 =1.887N m,满足要求。 2)最快空载移动时电动机输出转矩校核
vmax =3000mm/min,求出其对应运行频率

任务书给定工作台最快空载移动速度
max

f

=

3000 ≈ 5000Hz。由矩频特性曲线 60 × 0.01

图查得,在此频率下,电动机的输出转矩 Tmax =6.0N m,大于快速空载起动时的 负载转矩 Teq1 =0.1765N m,满足要求。 3)最快空载移动时电动机运行频率校核 对应的电动机运行频率为 与快速空载移动速度 vmax =3000mm/min

f

max

=

3000 ≈ 5000Hz 。 由 矩 频 特 性 曲 线 图 查 得 60 × 0.01

90BYG5002 电动机的空载运行频率可达 10000 H z ,可见没有超出上限。 4)启动频率的计算 已知电动机转轴上的总转动惯量 J=9.48 kgcm2,电动机 转 子 的 转 动 惯 量 T j max =4N m , 电 动 机 转 轴不 带 任 何 负 载 时的 空 载 起 动 频率 。由式(4-17)可知步进电动机克服惯性负载的起动频率 f q = 1800 H z (查表 4-5)
13

为:

fL =

f
1+

q

J

≈ 1000Hz
m

J

说明:要想保证步进电动机起动时不失步,任何时候的起动频率都必须小 于 1000Hz。 实际上, 在采用软件升降频时, 起动频率选得更低, 通常只有 100 H z 。 综上所述, 本次设计中工作台的进给传动系统选用 110BYG550B 步进电动机, 完全满足设计要求。

六、直线滚动导轨副的计算与选型
1、块承受工作载荷 Fmax 的计算及导轨型号的选取
工作载荷是影响直线滚动导轨副使用寿命的重要因素。本例中的 X-Y 工作 台为水平布置,采用双导轨、四滑块的支承形式。考虑最不利的情况,即垂直 于台面的工作载荷全部由一个滑块承担,则单滑块所受的最大垂直方向载荷为:
Fmax = G +F 4

其中,移动部件重量G=800N,外加载荷 F=Fz=469,代入上式,得最大工 作载荷 Fmax =669N=0.669kN。 根据工作载荷 Fmax =0.669kN,初选直线滚动导轨副的型号为 KL 系列的 LG15 型,其额定动载荷为 7.94KN,额定静载荷 9.5 KN。 任务书规定工作台面尺寸为 230mm × 230mm ,加工范围为 250mm × 250mm ,考 虑工作行程应留有一定余量,按标准系列,选取导轨的长度为 520mm。

2、距离额定寿命 L 的计算
上述所取的 KL 系列 LG15 系列导轨副的滚道硬度为 60HRC, 工作温度不超过100o C,
14

每根导轨上配有两只滑块,精度为 4 级,工作速度较低,载荷不大。查《机电 一体化系统设计手册》表 2.9-13~2.9-16,分别取硬度系数 f H =1.0,温度系数 f T =1.00,接触系数 f c =0.81,精度系数 fa=0.9,载荷系数 f w =1.5,代入式 (3-33) ,得距离寿命:

1×1×0.81×8.7 L= 50 0.669×1.5

3

= 17204Km

远大于期望值 50Km,故距离额定寿命满足要求。

七、 绘制进给传动系统示意图
进给传动系统示意图如图 5.1 所示。

工作台 伺服电动机
滚珠丝杠

图 5.1 进 给传动系统示意图

八、控制系统硬件电路设计
根据任务书的要求,设计控制系统的硬件电路时主要考虑以下功能: (1) 接收键盘数据,控制 LED 显示 (2) 接受操作面板的开关与按钮信息; (3) 接受车床限位开关信号;
15

(4) 接受电动卡盘夹紧信号与电动刀架刀位信号; (5) 控制 X,Z 向步进电动机的驱动器; (6) 控制主轴的正转,反转与停止; (7) 控制多速电动机,实现主轴有级变速; (8) 控制交流变频器,实现主轴无级变速; (9) 控制切削液泵启动/停止; (10)控制电动卡盘的夹紧与松开; (11)控制电动刀架的自动选刀; (12)与 PC 机的串行通信。 X-Y 数控工作台的控制系统设计,控制系统根据需要,可以选取用标准的工 作控制计算机,也可以设计专用的微机控制系统。本设计 CPU 选用 ATMEL 公司 的 8 位单片机 AT89S52,由于 AT89S52 本身资源有限,所以扩展了一片 EPROM 芯 片 W27C512 用做程序存储器,存放系统底层程序;扩展了一片 SRAM 芯片 6264 用做数据存储器,存放用户程序;由于数控工作台还需要加入铣刀运动控制和 程序输入等指令,所以除设置了 X﹑Y 方向的控制指令键,操作开停键,急停键 和复位键等外还采用 8279 来管理扩展多种按键。 8279 是一种通用的可编程键盘 显示器接口芯片,它能完成键盘输入和显示控制两种功能。键盘部分提供扫描 工作方式,可与 64 个按键的矩阵键盘进行连接,能对键盘实行不间断的自动扫 描,自动消除抖动,自动识别按键并给出键值。显示部分包括一组数码显示管 和七只发光二极管。与 PC 机的串行通信经过 MAX233,可以采用 PC 机将编好的 程序送入本系统。控制步进电动机的转动需要三个要素:方向﹑转角和转速。 对于含有硬件环形分配器的驱动电源,方向取决于控制器送出的方向电频的高 低,转角取决于控制送出的步进脉冲个数,而转速则取决于控制器发出的步进
16

脉冲的频率。在步进电动的控制中,方向和转角控制简单,而转速控制则比较 复杂。由于步进电动的转速正比于控制脉冲的频率,所以对步进电动机脉冲频 率的调节,实质上就是对步进电动机的速度的调节。步进电动机的调频的软件 延时和硬件定时。采用软件延时法实现速度的调节,程序简单,不占用其他硬 件资源;缺点是控制电动机转动的过程中,CPU 不能做其他事。硬件定时要占用 一个定时器。本设计没有从硬件上布置,由于单片机功能强大,采用软件延时。 当步进电动机的运行频率低于它本身的起动频率时,步进电动机可以用运行频 率直接起动,并以该频率连续运行;需要停止的时候,可以从运行频率直接降 到零,无需升降频控制。当步进电动机的运行频率 (为步进电动机有载起动时 的起动频率)时,若直接用 起动,由于频率太高,步进电动机会失步,甚至会 丢步,甚至停转;同样在 频率下突然停止,步进电动机会超程。因此,当步进 电动机在运行频率 下工作时,就需要采用升降频控制,以使步进电动机从起动 频率开始,逐渐加速升到运行频率 ,然后进入匀速运行,停止前的降频可以看 作是升频的逆过程。虽然本设计采用了半闭环控制,加入了增量式编码器作为 反馈信号,但是在编程过程中仍需设计升降频的部分,以使步进电动机运行平 稳、精确。根据需要,可编写出驱动步进电动机的程序。AT89S52 指令与 80C51 指令完全兼容。 控制系统原理框图如图 6.1 所示。

17

图 6.1 控制系统原理框图

图 7.1 BD28Nb 型驱动电源接线图

九、步进电动机的驱动电源选用
18

设计中 X、Y 向步进电动机均为 110BYG550B 型,生产厂家为常州宝马集团 公司。查表 4-14,选择与之匹配的驱动电源为 BD28Nb 型,输入电压为 1000VAC, 相电流为 4A,分配方式为五相混合电机。该驱动电源与控制器的接线方式如图 7.1 所示。

结 束 语
经过两周充实的时间,我们终于完成了这次的课程设计。在本次的课程设 计中,我首次完成从计算分析到绘制成图的全过程,在这过程中,是我们把所 学的由理论知识转变到实践的一个过程。 通过本次设计,进一步提高了我对计算机辅助设计的认识,加强了我对各 个软件特点的掌握。课程设计中,我们充分利用各个软件的优势进行设计,提 高了设计速度,同时达到了我们的设计目的。此次课程设计中主要采用 UG NX7.0 进行建模,利用 CAD 进行绘图。充分感受设计前沿软件的设计思想。课 程设计的完成也提高了我自学软件的能力,通过这次的课程设计,我对学习了 机电一体化系统设计方案的拟定有了一定的认识,对传动元件和导向元件如滚 珠丝杠螺母副等的工作原理,设计计算方案的工作原理,设计计算的选用原则, 电动机的工作原则,选择控制驱动方式都有了一定的认识。在今后的学习生活 中,这次课程设计的经历将起到重要帮助作用。 在整个设计的过程中,得到了老师和同学们的热心的帮助。在此,向他们 致以衷心的感谢,特别感谢陈其兵老师和罗海萍老师的指导,也感谢同组同学 在设计过程中给予的帮助。由于时间的伧俗,加上自己经验的不足和知识的匮 乏,设计中难免会出现一些错误和不足之处,希望能得到老师和同学的批评与

19

指正。

参考文献
[1] 文怀兴等编著.《数控机床系统设计》.化工工业出版社. [2]《机电一体化技术设计》.机械工业出版社 [3] 毛昕等主编, 《画法几何及机械制图》.高等教育出版社 [4]《机械设计手册(2) 》.机械工业出版社 [5] 艾兴 肖诗纲编.《切削用量简明手册》机械工业出版社 [6]《互换性与技术测量》 中国计量出版社 [7] 韩荣第 编 《金属切削原理与刀具》 哈尔滨工业大学出版社 [8]<现代实用机床设计手册>PDF 版

20


相关文章:
数控机床工作台设计说明书
数控机床工作台设计说明书_机械/仪表_工程科技_专业资料。数控机床X-Y工作台的设计说明书《数控机床》课程设计说明书 数控机床》 设计题目: 班级: 姓名: X—Y ...
X-Y数控工作台设计说明书
X-Y数控工作台设计说明书_机械/仪表_工程科技_专业资料。数控工作台设计 一、总体方案设计 1.1 设计任务 题目:X—Y 数控工作台的机电系统设计 任务:设计一种...
X-Y数控工作台设计说明书
《X-Y 数控工作台设计说明书》 一、 设计目的 设计一套简易数控 XY 工作台,...计算切削力 将普通机床改造成数控 XY 工作台控制的钻床,机床的运动控制 方式是...
XY数控机床设计说明书
1 《数控机床》课程设计说明书 设计题目:X-Y 数控机床工作台设计 学专班学姓院: 业: 级: 号: 名: 机械工程学院 机械自动化 机自 Y126 201200608003 王...
X-Y数控工作台设计说明书
山东科技大学毕业设计 毕业设计 工作台设计说明书 学校名称: 设计队员: 指导老师...现代数控机床.国防工业出版社,2001 [7] 徐灏.机械设计手册(3).机械工业出版社...
数控十字工作台设计
数控十字工作台设计_机械/仪表_工程科技_专业资料。数控十字工作台设计 说明书 ...按数控机床 15000h; fw ——运转系数,按一般运转取 fw=1.3; L ——寿命...
数控铣床工作台X轴设计说明书-
数控铣床工作台X轴设计说明书-_专业资料。数控机床数控技术课程设计 课程设计 课程名称: 课程名称: 学专姓年院: 业: 名: 级: 07 级 数控技术课程设计 机械设...
数控车床设计说明书
数控车床设计说明书_机械/仪表_工程科技_专业资料。课程设计 课程名称: 学姓年...数控机床工作台设计说明... 20页 1下载券 ck280数控车床设计说明书... 36...
机电一体化CNC数控工作台设计说明书
机电一体化CNC数控工作台设计说明书_机械/仪表_工程科技_专业资料。机械专业,机电...通过对 X-Y 工作台的设计,能够正确运用机床数控系统等课程的基本理论个有关...
更多相关标签:
数控机床工作台 | 数控机床回转工作台 | 数控十字工作台说明书 | 0640数控机床说明书 | 数控机床说明书 | 机床工作台设计 | 数控机床使用说明书 | xy数控工作台课程设计 |