X-Y数控工作台设计说明书

目录

一、课程设计的目的3
二、课程设计的内容3
（一）总体方案的确定3
1.系统运动方式与伺服系统3
2.计算机系统4
3.X-Y工作台的传动方式4
（二）机械部分设计5
1.确定系统脉冲当量5
2.工作台外形尺寸及重量初步估算5
3.滚动导轨副的计算、选择6
4.滚珠丝杠计算、选择7
5.齿轮计算、设计11
6.步进电机惯性负载的计算12
7.步进电机的计算选择13
（三）控制系统硬件电路设计14
（四）控制系统软件设计24
三、总结32
四、参考文献33
二、课程设计的内容
（一）总体方案的确定
已知条件：定位精度：±0.01mm，滚珠丝杠及导轨使用寿命：T=15000h，中等冲击；X方向的有效行程是750mm ，最大进给速度1500mm/min ；Y方向的有效行程是600mm ，最大进给速度1500mm/min ；承受工作载荷600N。
1.系统运动方式与伺服系统
采用连续控制系统。考虑到运动精度要求不高，为简化结构，降低成本，宜采用步进电机开环伺服系统驱动。
2．计算机系统
采用MCS-51系列中的8031单片机扩展控制系统。MCS-51单片机的主要特点是集成度高，可靠性好，功能强，速度快，性价比高。控制系统由微机部分、键盘及显示器、I/O接口及光电隔离电路、步进功率放大电路等组成。系统的工作程序和控制命令通过键盘操作实现。显示器采用数码管显示加工数据和工作状态等信息。
3．X-Y工作台的传动方式
为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。
由于工作台的运动部件重量和工作载荷不大，故选用滚动直线导轨副，从而减小工作台的摩擦系数，提高运动平稳性。
考虑电机步距角和丝杠导程只能按标准选取，为达到分辨率的要求，以及考虑步进电机负载匹配，采用齿轮减速传动。