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,且依靠步进电动机和滚珠丝杠副已经可以达到所需的脉冲当量,因此可以不使用减速箱。综上所述,本设计选用方案一作为合理的总体方案。
123总体方案系统组成
(1)机械系统组成1)导轨副的选用该设计课题中所要求的XY工作台要求可直接应用于小型钻、铣床,需要承受的载荷不大,但脉冲当量小、定位精度高,因此,决定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、结构紧凑、安装预紧方便等优点。2)丝杠螺母副的选用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,要满足±002mm的重复定位精度和004mm的定位精度,滑动丝杠副无能为力,只有选用滚珠丝杠副才能达到。滚珠丝杠副的传动精度高、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。3)减速装置的选用选择了步进电动机和滚珠丝杠副以后,为了圆整脉冲当量,放大电动机的输出转矩,降低运动部件折算到电动机转轴上的转动惯量,可能需要减速装置,且应有消间隙机构。但本设计中要求系统结构紧凑,且依靠步进电动机和滚珠丝杠副已经可以达到所需的脉冲当量,因此不使用减速箱。
f4)伺服电动机的选用任务书规定的XY方向重复定位精度为±002mm,由此可以取脉冲当量为001mm,则其定位精度未达到微米级,最快移动速度也只要求为1000mmmi
。因此,不必采用高档次的伺服电动机,只需要选用性能较好的步进电动机即可,故在本设计中选用混合式步进电动机,以降低成本,提高性价比。5)检测装置的选用选用步进电动机作为伺服电动机后,可选开环控制也可选闭环控制。任务书所给的精度对于步进电动机来说还是偏高的,为了确保电动机在运转过程中不受切削负载和电网的影响而失步,决定采用半闭环控制,拟在电动机的尾部转轴上安装增量式旋转编码器,用以检测电动机的转角与转速。增量式旋转编码器的分辨率应与步进电动机的步距角相匹配。考虑到X、Y两个方向的加工范围相同,承受的工作载荷相差不大,为了减少设计工作量,X、Y两个坐标的导轨副、丝杠螺母副、减速装置、伺服电动机以及检测装置拟采用相同的型号与规格。(2)控制系统组成1)设计的XY工作台要求可直接应用于小型钻、铣床,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,所以控制系统应该设计成连续控制型。2)对于步进电动机的半闭环控制,选用MCS51系列的8位单片机AT89C52作为控制系统的CPU,应该能够满足任务书给定的相关指标。3)鉴于此系统只考虑步进电r
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