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1.4 总体方案的确定
工作平台 驱动器 微 机 驱动器 步进电机 步进电机 中拖板 图1—1 X—Y数控工作台总体方案设计
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第二章 二维运动平台进给驱动系统机械部分设计计算
2.1 要求（包括原始数据、技术参数、设计要求、图纸量、工作量要求等）
2.1.1 技术参数
1、运动平台面尺寸：400×320； 2、平台移动行程：X×Y＝250×200； 3、夹具和工件总重： 800N； 4、最高运行速度：
步进电机运行方式： 空载：1.2m/min; 切削：0.6m/min； 交流伺服电机运行方式：空载：15m/min;切削：6m/min；
5、系统分辨率：开环模式0.01mm/step；半闭环模式 0.005mm/step； 6、系统定位精度：开环模式±0.10mm；半闭环模式 ±0.01mm； 7、切削负载：X向500N；Y向600N；Z向700N
2.1.2 设计要求
1、实现X-Y两坐标联动；
2、用步进电机或交流伺服电机作驱动元件；
3、设置工作台的越位报警和紧急事故的急停开关，并响应中断； 4、任意平面曲线的加工，具有自动换象限的功能； 5、平台具有快速驱动功能； 6、平台具有断电手动调整功能。
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2.2 滚珠丝杠螺母副的计算与选型
2.2.1 X向进给丝杠
1、计算进给牵引力
若需要工程图的同学,加qq号970108624,本人有工程图,在此,先祝你设计顺利作用在滚珠丝杠上的进给牵引力主要包括
切削时的走刀抗力以及移动件的重量和切削分力在导轨上的摩擦力。因而其数值的大小与导轨的型式有关，由于在设计中采用的是加有导轨块的滚动导轨，所以选择的计算公式为选矩形导轨的计算公式。计算公式为：
Fm?KFx??(Fy?FZ?G)式中 FX、Fy、FZ、---切削分力（N）；500N,600N,700N.
；G=800N G ---移动部件上的重量（N）
? ---导轨上的摩擦因数，随导轨型式而不同；?=0.005 K ---考虑颠覆力矩影响系数；K=1.1
Fm?KFx??(Fy?Fz?G)?1.1?500?0.005?(700?600?800)?8560N 2、计算最大动载荷FQ
选用滚珠丝杠副的直径d0时，必须保证在一定轴向载荷作用下，丝杠在回转100万转（106转）后，在它的滚道上不产生点蚀现象。这个轴向负载的最大值即称为该滚珠丝杠能承受的最大动负载FQ，用下式计算选择： FQ?FmfwfHL0L0?1/3
60?n?T 106vs n?1000Ph
式中 L0---寿命，以106转为一单位
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fH---硬度系数，取fH=1
fw---为运转系数；有一般运转时 fw=1.2-1.5 取1.2 n---丝杠转速，?r/min?，用下式计算
vs---为最大切削力条件下的进给速度?m/min?， Ph---丝杠导程，?mm?；
T---为使用寿命，?h?，对于数控机床取T?15000h；
初选导程Ph=5mm，由任务书可知最大切削力下的速度v?0.6m/min，则,代入公式可计算得 vs?0.6m/minn?1000vs1000?0.6??120r/min Ph560?n?T60?120?15000??108 661010
L0? FQ?3L0fWfHFm?3108?1.2?1?670?3828.81N 3、滚珠丝杠螺母副的选型
规格代号 公称直径 导程 滚珠直径 丝杠底径 丝杠外径 循环列数 螺母安装尺寸 油杯 额定载荷/N 刚度KC 应使其额定动载荷Ca?FQ，选取济宁博特精密丝杠制造有限公司生产的G系列2504-4滚珠丝杠副. 表3-31 G系列滚珠丝杠副尺寸参数
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2005-3 20 5 G D1 D D4 L B h ?1 ?2 M Ca Coa G 3.175 16.2 19.3 3 36 60 48 46 11 6 5.8 10 M6930 9 21569 234
4、传动效率计算
滚珠丝杠螺母副的传动效率?：
??tg?
tg?????式中 ?---丝杠螺旋升角；
?---摩擦角，滚珠丝杠的滚动摩擦系数f?0.003~0.004，其摩擦角约等于10'。
将公称直径d0=20 mm，导程为Ph =5 mm ，代入???rctan?Ph/??d0??，得
tg?丝杠螺旋升角?=4.55。将摩擦角?=10，代入??，得传动效率
tg??????'??96.5%。 5、刚度计算
X向进给丝杠先画出此进给滚珠丝杠支承方式草图,如图所示.最大牵引力为
560N,由螺母装配总长度为46mm,丝杠螺纹长度取610mm,预计长度为700mm,丝杠螺母及轴承均进行预紧,预紧力为最大轴向负载的1/3.
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