機電一體化系統設計

1、機電一體化系統設計大作業(yè)重切削數控鉆銑床設計說明書學校名稱：西安工業(yè)大學 設 計 者：X X X 學 號：XXXXXXX 指導教師：XXX 二一年六月十日目錄一：系統總體方案設計21.1設計參數21.2總體方案確定21.2.1 機械系統31.2.2 伺服系統設計3二：機械系統的設計32.1 滾動直線導軌計算與選型32.2 主軸選型與計算52.3滾珠絲桿計算與選型62.4電機計算與選型82.5 位移測量選型92.6 數控系統選型9三：裝配圖9四：參考文獻11一：系統總體方案設計1.1：設計參數重切削數控鉆銑床參數名稱單位X軸行程mm1000Y軸行程mm600Z軸行程mm600工作臺尺寸mm120

2、0×550最大載重kg1200T型槽（槽數×尺寸）mm5×18主軸最高轉速rpm8000主軸最大扭距Nm48主軸最大功率（30min）kW11快速移動XY軸mm/min18000快速移動Z軸mm/min15000最快切削進給速度mm/min8000定位精度mm±0.005重復精度mm±0.003控制器FANUC機器尺寸mm2980×2620×2710表11.2總體方案確定 機械系統（1）傳動機構采用滾珠絲杠副（2）導向機構采用滾動直線導軌（3）執(zhí)行機構采用伺服電機 伺服系統設計 采用半閉環(huán)控制二：機械系統的設計2.1 滾動直

3、線導軌計算與選型X軸行程mm1000Y軸行程mm600Z軸行程mm600表2由下表3可知：在重切削的機床上選用滾柱直線導軌滾動導軌滾珠導軌滾柱導軌滾針導軌特點承載能力小、剛度低較滾珠導軌承載能力和剛度都大滾針尺寸小、結構緊湊應用運動部件的重量輕（一般小于100200kg）和切削力不大的機床上載荷較大的機床導軌尺寸受限制的機床上表3由所給條件得,該導軌的額定工作時間為計算導軌的額定動載荷 ， 其中，。代入數據得到：X方向導軌；Y方向導軌；Z方向導軌。在網上搜尋到交叉導軌如下圖所示由上圖查看得知：選用滿足要求的導軌如下表導軌型號行程滾子數目單個滾子承受動載荷Ca(KN)XMVR-9-1000

4、15;50Z1000504.36YMVR-9-600×30Z600304.36ZMVR-9-600×30Z600304.36表42.2 主軸選型與計算選用銑削用電主軸，主軸最高轉速rpm8000主軸最大扭距Nm48主軸最大功率（30min）kW11表5冷卻方式為水冷；換刀方式：手動換刀；電源電壓為AC380V；加上表3的各參數選用德國GMN高頻CNC銑削、鉆削主軸HSP 100-51000/5 。各參數如下：電主軸 手動換刀；內藏異步電機，液冷前端軸承及定子；超精密混合陶瓷球軸承；油氣潤滑或是脂潤滑軸承；主軸最高轉速rpm51000主軸最大扭距Nm77原理示意圖如下：2.3

5、滾珠絲桿計算與選型各類機床滾珠絲桿副的推薦精度等級坐標方向X YZ數控鉆床BPB數控銑床BBB注：P：普通級；B標準級計算載荷查手冊知=1.2,=1.2, =1.0估算額定動載荷計算值CaX/Y/Z軸滾珠絲桿型號DFV04010-4.8 公稱直徑40 導程10 動額定負荷4372 靜額定負荷11264DFV05010-4.8 公稱直徑50 導程10 動額定負荷4823靜額定負荷14080DFV04010-4.8 公稱直徑40 導程10 動額定負荷4372 靜額定負荷11264絲桿支撐軸承EF40 內徑： d1 40 BF50內徑：d1 50EF40 內徑： d1 40剛度驗算滾珠絲杠受工作負載

6、P引起的導程的變化量Y向所受牽引力大，故應用Y向參數計算 所以 絲杠因受扭矩而引起的導程變化量很小，可以忽略。而絲杠允許誤差，故剛度足夠。穩(wěn)定性驗算由于絲杠兩端采用止推軸承，故不需要穩(wěn)定性驗算。2.4電機計算與選型快速移動XY軸mm/min18000快速移動Z軸mm/min15000轉速估算X軸電機（L：移動X軸速度；表示X軸向滾珠絲桿導程）Y軸電機（L：移動Y軸速度；表示Y軸向滾珠絲桿導程）Z軸電機（L：移動Z軸速度；表示Z軸向滾珠絲桿導程）轉矩估算 三相380V永磁同步伺服電動機伺服電機型號 PMSMF18-額定額定瞬間最額定瞬間最轉矩轉子轉輸出轉矩大轉矩電流大電流常數動慣量WN·

7、;mN·mAAN·m/Akg·cm22000rpm012D12005.7317.193.179.51.80925.9020D20009.5528.655.2815.841.80943.17030D300014.3342.997.9223.761.80964.75040D400019.1157.3310.5631.681.80986.33055D550026.2678.7814.5243.561.808118.7轉矩估算 <26.26Nm故選用PMSMF18-055D型電動機。2.5 位移測量選型光柵尺FC-1SM12小型數字量規(guī)準確度±5m±1m分辨率0.5m0.2m測量范圍1000mm600mmX軸FC-1型光柵尺，Y、Z軸SM12小型數字量規(guī)。2.6 數控系統選型參照現有同類型數控機床選用FANUC 0i-TC。三：裝配圖四：