數(shù)控機床課程設(shè)計指導(dǎo)資料職業(yè)技術(shù)教育學(xué)院數(shù)控專業(yè)方向1課程設(shè)計題目：鉆床數(shù)控改裝用數(shù)控X、Y工作臺設(shè)計內(nèi)容：設(shè)計一套簡易數(shù)控XY工作臺，固定在某一鉆床的工作臺上；XY工作臺的位置控制采用步進電機數(shù)控系統(tǒng)。通過上述方案將該普通鉆床改裝成簡易的經(jīng)濟型數(shù)控鉆床。課程設(shè)計的目的：通過本次設(shè)計，能夠全面地、系統(tǒng)地了解和掌握數(shù)控機床的基本內(nèi)容和基本知識，初步掌握數(shù)控機床系統(tǒng)設(shè)計方法，并能學(xué)會運用手冊、標(biāo)準(zhǔn)等技術(shù)資料。同時，培養(yǎng)相應(yīng)的創(chuàng)新意識、工程意識和動手能力。2例：鉆床實物圖片、型號及主要技術(shù)參數(shù)3數(shù)控X、Y工作臺實物圖：4設(shè)計要求：1、改造后的鉆床能夠加工最大面積為AmmxBmm的工件，最大工件重量200kg；2、數(shù)控XY工作臺要求孔的定位精度在±0.02mm內(nèi)，快進速度為3.6m/min，加減速時間為0.1秒。注：A和B的推薦取值范圍為180-300mm。

5注：A和B的推薦取值范圍為180-300mm。分組-（按照學(xué)號先后順序，每人取一組參數(shù)，每個人獨立完成）

220x290,220x300,230x180,230x190,230x200,230x210,230x220,230x230,230x240,230x250,230x260,230x270,230x280,230x290,230x300,240x180,240x190,240x200,240x210,240x220,240x230,240x240,240x250,240x260,240x270,240x280,240x290,240x300,250x180,250x190,250x200,250x210,250x220,250x230,

6設(shè)計主要步驟--一、確定設(shè)計總體方案；二、機械部分改裝設(shè)計（XY工作臺的設(shè)計計算）；

1）初步確定工作臺尺寸及其重量；

2）計算切削力；

3）傳動系統(tǒng)設(shè)計（齒輪設(shè)計計算，各傳動軸及各部件轉(zhuǎn)動慣量計算）；

4）滾珠絲杠傳動的計算與選型；設(shè)計步驟：

a.求出螺旋傳動的計算載荷Fc

其中，KF—為載荷系數(shù)，無沖擊平穩(wěn)運轉(zhuǎn)：1.0-1.2

一般沖擊：1.2-1.5；有沖擊和振動：1.5-2.57設(shè)計主要步驟--KH—為硬度系數(shù),滾道硬度HRC≥58：1.0；滾道硬度HRC≥55：1.11

滾道硬度HRC≥50：1.56；滾道硬度HRC≥45：2.4；滾道硬度HRC≥40：3.85KL—為精度系數(shù)，精度等級C、D：1.0；精度等級E、F：1.1

精度等級G：1.25；精度等級H：1.43Fm—為絲杠工作時的軸向壓力，

μ為導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)。為最下面的絲杠以上的所有質(zhì)量。b.額定動載荷及壽命計算初步確定滾珠絲杠的規(guī)格型號。選擇的滾珠絲杠副的額定動載荷Ca，必需大于等于其計算值：Ca—額定動載荷（N）；nm—螺桿的平均轉(zhuǎn)速，取90-110r/minLh—運轉(zhuǎn)壽命（h）；Fc—螺旋傳動的計算載荷（N）8設(shè)計主要步驟--5）滾動導(dǎo)軌參數(shù)計算與選型

①.計算導(dǎo)軌的工作壽命Th（小時），要求壽命不低于5年；

②.計算導(dǎo)軌行程長度壽命Ts（Km），Ts=2ThLsn/1000,其中：Ls為單向行程（m），n為每分鐘往復(fù)次數(shù)；（可取4--6次/分鐘）

③.計算導(dǎo)軌的額定動載荷Ca（N），可由下式求得：

其中F為每個滑座承受的工作載荷（N）;

④.根據(jù)額定動載荷Ca確定滾動導(dǎo)軌的型號及結(jié)構(gòu)尺寸。10直線滾動導(dǎo)軌副：11設(shè)計主要步驟--6）步進電機的選型及計算：由機床精度要求確定脈沖當(dāng)量δ及步距角α：計算電機軸上的總當(dāng)量負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量—

①絲杠的轉(zhuǎn)動慣量：

其中，ρ為絲杠密度取7.8×kg/,d為絲杠的等效直徑(m),l為絲杠長度(m)。

②工作臺、工件、夾具、支承座等等折算到電機軸上的轉(zhuǎn)動慣量：

其中，為總的質(zhì)量，kg；P為絲杠導(dǎo)程，mm。*電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量小的場合，可忽略不計。(Kg*)(Kg*)126）步進電機的選型及計算：電機軸轉(zhuǎn)矩的計算①空載啟動時，電機軸上的慣性轉(zhuǎn)矩：

其中，Δt為電機加減速時間（=0.1s）；P-絲杠導(dǎo)程(m)Vmax為工作臺快進速度（=3.6m/min，換算為m/s）；λ為傳動比.

②電機軸上的當(dāng)量摩擦轉(zhuǎn)矩（工作臺及工件重量引起）：?為伺服傳動鏈的總效率，可取0.8。③因絲杠副預(yù)緊力引起的電機軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩：（設(shè)預(yù)緊力為最大軸向載荷的1/3)其中，

?0為滾珠絲杠螺母副未預(yù)緊時的傳動效率（=0.9）?？蛰d啟動時電機軸上的最大靜轉(zhuǎn)矩：

所選取的步進電機的最大靜轉(zhuǎn)矩Ts需滿足：(Nm)(Nm)(Nm)136）步進電機的選型及計算注意：步進電機選型的時候，必需同時滿足轉(zhuǎn)動慣量及靜轉(zhuǎn)矩的要求。

即應(yīng)進行慣量匹配驗算：

Jm為所選電機的轉(zhuǎn)動慣量由步進電機的矩頻特性曲線確定電機的最大運行頻率f，并應(yīng)滿足：f＞為實際連續(xù)運行頻率的最大值7）聯(lián)軸器的選擇三、編寫設(shè)計說明書（不少于20頁）。要求：設(shè)計說明書中的有關(guān)計算公式應(yīng)標(biāo)明出處；所引用的附圖及表格應(yīng)附在說明書中相應(yīng)位置，并有相應(yīng)的說明；設(shè)計說明書格式參考教務(wù)處畢業(yè)設(shè)計論文格式的要求；14參考格式：目錄一、設(shè)計目的二、設(shè)計要求三、設(shè)計的內(nèi)容和步驟（一）總體設(shè)計方案①設(shè)計機構(gòu)的性能要求②待改裝鉆床型號的確定③控制方式的確定④伺服系統(tǒng)的確定⑤工作臺參數(shù)的初步選定⑥導(dǎo)軌的選型思路⑦滾珠絲杠選型思路⑧絲杠和電機連接零件的選取思路⑨支承座材料的選?、廨S承類型的選取思路（二）機械部分改裝設(shè)計與計算①確定工作臺的尺寸及其重量②支承座參數(shù)設(shè)計③滾珠絲杠參數(shù)計算與選型④滾動導(dǎo)軌參數(shù)計算與選型⑤步進電機參數(shù)計算與選型⑥聯(lián)軸器的選擇四、設(shè)計總結(jié)五、參考文獻15課程設(shè)計總體要求：1、數(shù)控XY工作臺機械部分裝配圖設(shè)計（A0）；2、總裝聯(lián)系圖（A4）；3、工作臺、螺母座、支承座零件圖（選做）；4、按照論文格式要求的設(shè)計說明書1份（不少于20頁）；5、CNC系統(tǒng)總體設(shè)計框圖A4x1張（選做）；時間要求—2周內(nèi)完成。參考進度：總體方案設(shè)計及系統(tǒng)總體設(shè)計框圖—1天；總裝聯(lián)系圖繪制—1天；機械部分計算及結(jié)構(gòu)設(shè)計—2天；裝配圖繪制—3.5天；編寫設(shè)計說明書—1.5天；答辯—1天