钻床改装用数控XY工作台设计(机电一体化课程设计)(1)
X-Y数控工作台机电系统设计1
1X-Y数控工作台机电系统设计摘要X-Y数控工作台机电系统设计本次使用一个半闭环控制系统,其结构简单.实现方便而且能够保证一定的精度.降低成本,是微机控制技术的最简单的应用.它充分的利用了危机的软件硬件功能以实现对机床的控制;使机床的加工范围扩大,精度和可靠性进一步得到提高.X-Y数控工作台机电系统设计是选用ATMEL公司的AT89系列单片机AT89S51作为控制系统的CPU,及2764,6264存储器及8155芯片等硬件组成,在控制系统的硬件上编写一定的程序以实现一定的加工功能.其基本思想是:通过圆弧或者直线插补程序以实现对零件进行几何加工,每进行一段加工都要产生一定的脉冲以驱动电机正反转,同时通过8155将相应的加工进刀信息送至刀架库中以实现以之相应的走刀,电机和刀具的相对运动所以实现了刀具对工件的加工。
该控制系统采用软件中断控制系统结构及子程序结构简单，条件明确在经济型数控中应用较多。
中断结构采用模块化结构设计因为这种结构便于修改和扩充，编制较为方便，便于向多处理方向发展。
X-Y数控工作台机电系统设计采用步进电机作为驱动装置。
步进电机是一个将脉冲信号转移成角位移的机电式数模转换器装置。
其工作原理是：每给一个脉冲便在定子电路中产生一定的空间旋转磁场，旋转磁场对放入其中的通电导体既转子切割磁力线时具有力的作用，从实现了旋转磁场的转动迫使转子作相应的转动，通过输入脉冲的数量、通电顺序以及输入脉冲的频率来使电动机获得不同的转数、方向以及快慢以实现所需的运动。
本次的X-Y数控工作台机电系统设计是步进电机、微型计算机、插补原理、汇编语言以及CAD的综合应用。
具体步骤大概分为以下几部分：一、总体方案的确定；二、机械部分的设计；三、硬件部分的设计；四、软件部分的设计。
本次毕业设计的研究方案主要从已有资料与所学知识入手，以当今机械领域对x-y数控工作台的各种高技术指标需求为出发点，结合前人做出的相关文献来完成本次的毕业设计。
机电一体化课程设计：xy工作台设计
各技术领域得到了广泛应用，对各领域技术的发展起到了极大的推动作用。
一个较完善的机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。
机电一体化是系统技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、检测传感技术、伺服传动技术和机械技术等多学科技术领域综合交叉的技术密集型系统工程。
新一代的CNC系统这类典型机电一体化产品正朝着高性能、智能化、系统化以及轻量、微型化方向发展。
关键字：机电一体化的基础基本组成要素特点发展趋势AbstractNow the world electronic technology rapidly expand, the microprocessor, the microcomputer obtain the widespread application in various area of technology, to various domains technology development enormous promotion effect. A perfect integration of machinery system, should contain the following several base elements: Basic machine, power and actuation part, implementing agency, sensing measurement component, control and information processing part. The integration of machinery is the system technology, the computer and the information processing and management technology, the automatic control technology, the examination sensing technology, the servo drive technology and the mechanical skill and so on multi-disciplinary area of technology synthesis overlapping technology-intensive systems engineering. New generation's CNC system this kind of model integration of machinery product toward the high performance, theintellectualization, the systematization as well as the featherweight, the microminiaturized direction develops.key words: Integration of machinery foundation basic component elements characteristic trend of development.目录第一章前言 (4)第二章课程设计的目的、意义及要求 (6)第一节课程设计的目的、意义 (6)第二节课程设计的要求 (6)第三章课程设计的内容 (7)第一节课程设计的内容 (7)第二节课程设计的内容 (7)第四章数控系统总体方案的确定 (8)第五章机械部分设计 (9)第一节确定系统脉冲当量 (9)第二节工作台外形尺寸及重量初步估算 (9)第三节滚动导轨副的计算、选择 (9)第四节滚珠丝杠计算、选择 (11)第五节齿轮计算、设计 (13)第六节步进电机惯性负载的计算 (14)第七节步进电机的计算选择 (15)第六章机床数控系统硬件电路设计 (17)第一节设计内容 (17)第二节设计步骤 (17)第三节机床数控系统硬件电路设计 (21)第七章系统控制软件设计 (22)第八章结束语与致谢 (29)第九章参考文献 (30)第一章前言一、当今世界数控技术及装备发展的趋势及我国数控装备技术发展和产业化的现状在我国对外开放进一步深化的新环境下 ,发展我国数控技术及装备、提高我国制造业信息化水平和国际竞争能力的重要性 ,并从战略和策略两个层面提出了发展我国数控技术及装备的几点看法。
数控钻床X—Y数控工作台设计
数控钻床X—Y数控工作台设计引言：数控钻床是一种应用数控技术进行钻孔加工的机床。
X—Y数控工作台是数控钻床中的一个重要部件，它能够提供X轴和Y轴方向的运动，实现工件的精确定位和加工。
本文将对数控钻床X—Y数控工作台的设计进行讨论和探索。
一、需求分析：在进行数控钻床X—Y数控工作台的设计之前，我们首先需要对其需求进行全面的分析。
数控钻床X—Y数控工作台主要用于钻孔加工，因此需要具备以下功能和性能：1.能够实现X轴和Y轴方向的精确运动，并能够快速定位；2.具备高精度定位和加工能力，满足不同工件的加工需求；3.高刚度和稳定性，能够承受较大的切削力；4.操作简单、易于维护。
二、设计方案：基于需求分析，我们可以提出以下设计方案：1.结构设计：选用高刚度的结构设计，采用铸铁或钢材作为材料，增加机床的稳定性和刚度。
2.运动系统设计：采用直线导轨和滚珠丝杠作为定位和传动机构，实现X轴和Y轴的准确运动控制。
3.控制系统设计：采用数控系统进行控制，通过编程控制钻孔的位置、进给速度等参数。
4.电气系统设计：选用高品质驱动器和电机，确保工作台的平稳运行。
5.人机界面设计：设计直观、易操作的人机界面，方便操作员进行钻孔程序的编写和工作台的操作控制。
6.安全设计：设置安全装置，如急停按钮、防护罩等，确保操作人员的人身安全。
三、具体实施：1.结构设计：针对工作台的刚性需求，选用铸铁作为主要结构材料，通过有限元分析等方法进行结构优化设计，确保机床的稳定性和刚度。
2.运动系统设计：选用高精度直线导轨和精密滚珠丝杠，通过传感器和编码器实时反馈位置信息，实现更精确的定位和运动控制。
3.控制系统设计：选用先进的数控系统，通过编程控制钻孔位置、进给速度等参数，实现自动化运行和高效率加工。
4.电气系统设计：选用高品质电机和驱动器，结合合适的减速装置，确保工作台的平稳运行和高速加工。
5.人机界面设计：设计直观、易操作的人机界面，可以通过触摸屏或键盘等方式进行操作，方便操作员进行加工参数的设置和调整。
X-Y数控工作台课程设计说明书
机电一体化系统综合课程设计课题名称：Ｘ－Ｙ数控工作台设计学院：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化设计成员：指导老师：目录一、总体方案设计 (1)1.1设计任务 (1)1.2总体方案确定 (1)1.2.1方案确定思想 (1)1.2.2 方案对比分析与确定 (2)1.2.3 总体方案系统组成 (3)二、机械系统设计 (3)2.1 工作台外形尺寸及重量估算 (3)2.2 导轨参数确定 (4)2.3 滚珠丝杆的设计计算 (4)2.4步进电动机减速箱设计 (5)2.5 步进电机的选型与计算 (5)2.6 机械系统结构设计 (7)三、控制系统硬件设计 (8)3.1 控制系统硬件组成 (8)3.2 控制系统硬件选型 (8)3.3 控制系统硬件接口电路设计 (10)3.4 驱动系统设计........................................................... 错误!未定义书签。
3.4.1步进电机的驱动电路........................................ 错误!未定义书签。
3.4.2电磁铁驱动电路............................................... 错误!未定义书签。
3.4.3电源转换.......................................................... 错误!未定义书签。
四、控制系统软件................................................................. 错误!未定义书签。
4.1控制系统软件总体方案设计 ...................................... 错误!未定义书签。
4.2主流程设计 ............................................................... 错误!未定义书签。
机电一体化系统综合课程设计X-Y数控工作台设计说明书
设计组号： 1机电一体化系统综合课程设计X-Y数控工作台设计说明书学校名称：杭州电子科技大学设计组长：金婕设计队员：谢金花谢艳陈磊陈胜指导老师：吴立群于保华叶凌云二〇〇七年三月一、总体方案设计1.1 设计任务设计一个数控X-Y工作台及其控制系统。
该工作台可用于铣床上坐标孔的加工和腊摸、塑料、铝合金零件的二维曲线加工，重复定位精度为±0.01mm，定位精度为0.025mm。
设计参数如下：负载重量G=150N；台面尺寸C×B×H＝145mm×160mm×12mm；底座外形尺寸C1×B1×H1＝210mm×220mm×140mm；最大长度L=388mm；工作台加工范围X=55mm，Y=50mm；工作台最大快移速度为1m/min。
1.2 总体方案确定（1）系统的运动方式与伺服系统由于工件在移动的过程中没有进行切削，故应用点位控制系统。
定位方式采用增量坐标控制。
为了简化结构，降低成本，采用步进电机开环伺服系统驱动X-Y工作台。
（2）计算机系统本设计采用了与MCS-51系列兼容的AT89S51单片机控制系统。
它的主要特点是集成度高，可靠性好，功能强，速度快，有较高的性价比。
控制系统由微机部分、键盘、LED、I/O接口、光电偶合电路、步进电机、电磁铁功率放大器电路等组成。
系统的加工程序和控制命令通过键盘操作实现。
LED显示数控工作台的状态。
（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，又要求结构紧凑，所以选用丝杠螺母传动副。
为提高传动刚度和消除间隙，采用预加负荷的结构。
由于工作台的运动载荷不大，因此采用有预加载荷的双V形滚珠导轨。
采用滚珠导轨可减少两个相对运动面的动、静摩擦系数之差，从而提高运动平稳性，减小振动。
考虑电机步距角和丝杆导程只能按标准选取，为达到分辨率的要求，需采用齿轮降速传动。
图1-1 系统总体框图二、机械系统设计2.1、工作台外形尺寸及重量估算X 向拖板（上拖板）尺寸：长⨯宽⨯高 145×160×50 重量：按重量=体积×材料比重估算3214516050107.81090--⨯⨯⨯⨯⨯≈NY 向拖板（下拖板）尺寸： 14516050⨯⨯ 重量：约90N 。
机电课程设计-XY数控工作台
机电一体化课程设计任务书机电一体化课程设计是一个重要的实践教学环节，要求学生综合应用所学过的机械、电子、计算机和自动控制等方面的知识，独立进行一次机电结合的设计训练。
一、课程设计目的1.学习机电一体化系统总体设计方案的拟定。
2.通过对机械系统的设计，掌握几种典型传动元件遇到像元件的工作原理与选用原则。
3.通过进给伺服系统的设计，掌握常用伺服电动机的工作原理、计算选择方法与控制驱动方式。
4.通过对控制系统的设计，掌握一些典型硬件接口回路和控制软件的设计思路。
5.培养学生独立分析问题和解决问题的能力，并培养系统设计的思想。
6.提高学生应用手册和标准、查阅文献资料以及撰写科技论文的能力。
二、课程设计的内容课程设计题目：单轴数控工作台机电系统设计设计内容由机械系统、控制系统、设计说明书三部分组成。
具体工作量要求如下：1、单轴数控工作台装配图（A3图1张）2、控制系统设计（电气原理图：A3图1张）完成硬件电路设计工作，设计控制系统的主要软件流程并编写程序。
条件允许时，尽可能进行调试试验。
3、设计任务书（一份）要求清楚地叙述整个设计过程和详细的设计内容，包括总体方案分析，机械系统的结构设计，主要零部件的计算与选型，控制系统的电路原理分析，软件设计流程和程序。
说明书字数不少于5000字，要求内容丰富，条理清晰，图文并茂，符合国标。
三、课程设计的时间安排课程设计时间为4周，进度安排如下：1．分析设计任务，总体方案论证：2-3天2．机械系统设计：5-6天3．控制系统设计：4-5天4．软件设计：1-2天5．编写说明书：2-3天四、设计任务设计任务：设计一种供立式数控铣床使用的单轴数控工作台，控制器选用：单片机任务分配：1、107040201班12位同学做第一组~第六组2、107040202班25位同学做第七组~第十九组3、107040203班7位同学做第十九组~第二十二组4、第十九组由2班的周伟同学（X轴）和3班的陈科龙（Y轴）同学完成5、任务分配按名单顺序。
钻床数控改装用数控XY工作台设计
摘要数控XY工作台具有自动化程度高的特点。
将钻床进行数控改造可以提高机床的使用性能，降低生产成本，用较少的资金投入而得到较高的机床性能和较大的经济效益。
本次设计主要对数控XY工作台的机械部分进行设计，对滚珠丝杠，滚动导轨及步进电动机做了设计计算并选型，对相关支撑部件和连接部件进行了分析计算和选型改造。
另外，零件图和装配图利用AutoCAD 绘制完成。
本次设计我主要针对以下几个方面进行设计计算：工作台总重量的估算。
滚珠丝杠的相关计算与选型。
通过对滚珠丝杠的动载荷及静载荷的计算，确定所要丝杠的动静载荷值，并据此选型。
滚动导轨的相关计算与选型。
分别计算滚动导轨的动载荷及其工作寿命来确定滚动导轨的参数，并据此选型。
步进电动机的相关计算和选型。
我分别作了其转动惯量和转动力矩的计算，根据所得的数据作步进电动机进行选型。
同时对其进行了惯量验算和最大运行频率验算。
最后设计出了如装配图所示的XY工作台。
关键字：XY工作台步进电动机滚动导轨滚珠丝杠目录一、绪论………………………………………………………………二、设计目的…………………………………………………………三、设计要求…………………………………………………………四、设计的内容和步骤………………………………………………（一）总体设计方案……………………………………………………1设计机构的性能要求……………………………………………2待改装钻床型号的确定…………………………………………3控制方式的确定…………………………………………………4伺服系统的确定…………………………………………………5工作台参数的初步确定…………………………………………6导轨的选型思路…………………………………………………7滚珠丝杠选型思路………………………………………………8丝杠和电机连续零件的选取思路………………………………9支承座材料的选取………………………………………………10轴承类型的选取思路…………………………………………（二）机械部分改装设计与计算……………………………………1确定工作台的尺寸及其重量…………………………………2支承座参数设计………………………………………………3滚珠丝杠参数计算与选型……………………………………4滚动导轨参数计算与选型……………………………………5步进电机参数计算与选型……………………………………6联轴器的选择…………………………………………………五、结束语……………………………………………………………六、致谢………………………………………………………………七、参考文献…………………………………………………………绪论据资料介绍，我国拥有400多万台机床，绝大部分都是多年累积生产的普通机床。
钻床改装用数控XY工作台设计(机电一体化课程设计)
广西工学院机械工程系《机电一体化系统设计》课程设计任务书设计题目：钻床改装用数控XY工作台设计（220*300mm2）(B) 班级：机自Y106姓名：陆文基指导教师：教研室主任：设计要求：设计要求包含以下几个部分：1、数控XY工作台机械部分的设计计算2、数控XY工作台机械部分装配图设计（A1）3、基于运动控制卡的控制系统硬件系统设计图（附在说明书中）4、编写设计说明书（不少于20页）广西工学院机电一体化教研室2010-12-20目录摘要--------------------------------------------------------------------------1一、设计目的--------------------------------------------------------------------2二、设计要求--------------------------------------------------------------------2三、机械部分改装设计计算--------------------------------------------------21、初步确定工作台的尺寸及其重量---------------------------------32、传动系统设计---------------------------------------------------------33、滚珠丝杠的设计计算及选择---------------------------------------44、滚动导轨的计算与选择---------------------------------------------75、步进电动机的计算与选型------------------------------------------106、联轴器的选择---------------------------------------------------------147、轴承座的选择----------------------------------------------------------15四、总结---------------------------------------------------------------------------17五、参考文献---------------------------------------------------------------------18钻床改装用数控XY 工作台设计摘要X-Y 数控工作台改装设计是一个开环控制系统，其结构简单。
数控xy工作台课程设计
数控xy工作台课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解数控xy工作台的基本结构及其功能，掌握相关术语和概念。
2. 学生能描述数控xy工作台的运动原理和控制系统的工作方式。
3. 学生能解释数控编程中的基本指令，并运用这些指令进行简单图形的编程。
技能目标：1. 学生能够操作数控xy工作台，进行基本的定位和移动。
2. 学生能够运用数控编程软件，编写简单的数控加工程序。
3. 学生能够根据设计要求，制定简单的数控加工工艺。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对数控技术的兴趣，激发其探索精神和创新意识。
2. 培养学生团队合作意识，提高沟通协调能力。
3. 增强学生的安全意识，使其养成良好的操作习惯。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，旨在通过理论教学与实践操作相结合，帮助学生掌握数控xy工作台的基本知识和操作技能。
学生特点：学生具备一定的机械基础知识，但对数控技术了解有限，动手能力有待提高。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调实践操作，培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。
通过分解课程目标为具体的学习成果，使学生在学习过程中能够明确任务，有针对性地提高自身能力。
二、教学内容1. 数控xy工作台结构原理- 介绍数控xy工作台的基本组成，包括硬件和软件部分。
- 深入解析工作台的运动结构，如导轨、丝杠、电机等。
- 指导学生了解并区分不同类型的数控系统。
2. 数控编程基础- 概述数控编程的基本概念，如程序段、指令、坐标系等。
- 教授常用编程指令，如G代码、M代码及其功能。
- 结合实例，指导学生进行简单图形的编程。
3. 数控加工工艺- 介绍数控加工工艺的基本原则和流程。
- 分析不同材料、刀具对加工工艺的影响。
- 指导学生根据设计要求制定加工工艺。
4. 数控xy工作台操作- 详解数控xy工作台的操作步骤和安全注意事项。
- 演示基本操作，如手动、自动运行，程序输入等。
- 安排学生进行实操练习，提高操作熟练度。
xy数控工作台课程设计
X-Y 数控工作台课程设计一、总体方案设计1.1 设计任务题目：X —Y 数控工作台的机电系统设计任务：设计一种供立式数控铣床使用的X —Y 数控工作台，主要参数如下： （1）工作台面尺寸C ×B ×H ＝185mm ×195mm ×27mm ； （2）底座外形尺寸C1×B1×H1＝385mm ×385mm ×235mm ； （3）工作台加工范围X=115mm Y=115mm ；（4） X 、Y 方向的脉冲当量均为0.005mm 、脉冲；X 、Y 方向的定位精度均为±0.01mm ；（5）负载重量G=235N ；（6）工作台空载最快移动速度为3m/min ； 工作台进给最快移动速度为1m/min 。
（7）立铣刀的最大直径d=20mm ； （8）立铣刀齿数Z=3；（9）最大铣削宽度20e a mm ；（10）最大被吃刀量10p a mm 。
1．2总体方案的确定图1-1 系统总体框图（1）机械传动部件的选择 ① 导轨副的选择要设计的X-Y 工作台是用来配套轻型的立式数控铣床，需要承载的载荷不大，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 丝杠螺母副的选择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0.005mm 的脉冲当量和±0.01mm 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，而且滚珠丝杠已经系列化，选用非常方便，有利于提高开发效率。
③ 减速装置的选择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，且应有消除间隙机构。
数控xy工作台课程设计
数控xy工作台课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握数控XY工作台的基本原理、结构及其操作方法。
通过本课程的学习，学生应能理解数控XY工作台的工作原理，熟悉其结构组成，并能熟练操作数控XY工作台进行各种加工操作。
1.了解数控XY工作台的工作原理。
2.熟悉数控XY工作台的结构组成。
3.掌握数控XY工作台的操作方法。
4.能够正确操作数控XY工作台。
5.能够根据加工要求进行参数设置。
6.能够进行数控XY工作台的维护和故障排除。
情感态度价值观目标：1.培养学生的团队合作意识。
2.培养学生的创新精神和实践能力。
3.培养学生的职业素养，使其具备良好的工作态度和职业道德。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括数控XY工作台的基本原理、结构组成及其操作方法。
1.数控XY工作台的基本原理：介绍数控XY工作台的工作原理，包括数控系统的组成、工作原理及其与XY工作台的关系。
2.数控XY工作台的结构组成：介绍数控XY工作台的各个部分，包括主机、控制系统、执行机构等，并详细讲解各部分的功能和作用。
3.数控XY工作台的操作方法：讲解如何进行数控XY工作台的操作，包括操作界面、操作步骤、参数设置等，并通过实际操作演示，使学生能够熟练掌握。
三、教学方法本课程采用讲授法、讨论法、实验法等多种教学方法相结合，以激发学生的学习兴趣和主动性。
1.讲授法：通过讲解数控XY工作台的基本原理、结构组成及其操作方法，使学生掌握相关知识。
2.讨论法：学生进行分组讨论，引导学生思考和分析数控XY工作台的相关问题，提高学生的解决问题的能力。
3.实验法：安排实际操作实验，使学生能够将所学知识运用到实际操作中，提高学生的实践能力。
四、教学资源本课程所需教学资源包括教材、实验设备等。
1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统的学习资料。
2.实验设备：准备现代化的数控XY工作台设备，供学生进行实际操作练习。
通过以上教学资源的支持，为学生创造良好的学习环境，提高学生的学习效果。
钻床改造成数控XY工作台设计
目录1.设计要求 (3)2.系统方案框图及分析说明 (3)3.机械系统各部件类型选择及设计计算 (4)3.1 初步确定工作台的尺寸及其重量 (4)3.2 传动系统设计 (5)3.3 滚珠丝杠的设计计算及选择 (5)3.4滚动导轨的选择 (9)3.5 步进电机的计算及校核 (9)3.6 联轴器的选择 (10)4.控制系统工作原理框图和设计说明 (11)4.课程设计总结与心得体会 (13)5.参考资料 (13)钻床改造成数控XY工作台设计黄婉西南大学工程技术学院重庆1.设计要求1.系统定位精度要求在0.02mm以内，步进电机选用三相六拍，其脉冲当量为0.01mm/pulse；2.空载启动时间为1s，最大进给速度为2m/min；3.能用键盘输入命令，控制工作台的x向、y向运动及实现其他功能，x向的运动范围为0~180mm，y向运动范围为0~200mm；4.能实时显示工作台的当前运动位置；5.具有越程指示报警及停止功能；6.采用硬件进行环形分配，字符发生及键盘扫描均由软件实现。
2.系统方案框图及分析说明图1 开环伺服系统结构原理图采用微机对传统加工机床进行改造有两种方法，一种是以微机为中心设计控制系统，另一种是采用标准步进电机数字控制系统作为主要控制装置。
前者需要重新设计控制系统，比较复杂；后者选用国内标准化的微机数控系统，比较简单。
这种标准的微机数控系统通常采用单板机、单片机、驱动电源、步进电机及专用控制程序组成的开环控制，如图1所示。
对机床而言，控制过程大多是由单板机或单片机，按照输入的加工程序进行插补运算，由软件或硬件实现脉冲分配，输出一系列脉冲，经功率放大驱动纵、横轴的步进电机来实现的。
1、微型机：选择单片机，必要时进行存储器扩展和I/O口扩展；2、接口电路：根据实际进给运动的需要设计；3、功放电路：将脉冲信号进行放大，以驱动步进电机运转；4、执行元件：通常采用步进电机；5、传动机构：将旋转运动转换为直线运动，选择丝杠螺母传动，步进电机和丝杠螺母间的运动通过联轴器或减速器传递；6、执行机构：伺服系统中多用塑料贴面滑动导轨和滚动导轨。
X-Y数控工作台设计(机电一体化系统综合课程设计)
一、总体方案设计1.1 设计任务设计一个数控X-Y工作台及其控制系统。
该工作台可用于铣床上坐标孔的加工和腊摸、塑料、铝合金零件的二维曲线加工，重复定位精度为±0.01mm，定位精度为0.025mm。
设计参数如下：负载重量G=150N；台面尺寸C×B×H＝145mm×160mm×12mm；底座外形尺寸C1×B1×H1＝210mm×220mm×140mm；最大长度L=388mm；工作台加工范围X=55mm，Y=50mm；工作台最大快移速度为1m/min。
1.2 总体方案确定（1）系统的运动方式与伺服系统由于工件在移动的过程中没有进行切削，故应用点位控制系统。
定位方式采用增量坐标控制。
为了简化结构，降低成本，采用步进电机开环伺服系统驱动X-Y工作台。
（2）计算机系统本设计采用了与MCS-51系列兼容的AT89S51单片机控制系统。
它的主要特点是集成度高，可靠性好，功能强，速度快，有较高的性价比。
控制系统由微机部分、键盘、LED、I/O接口、光电偶合电路、步进电机、电磁铁功率放大器电路等组成。
系统的加工程序和控制命令通过键盘操作实现。
LED显示数控工作台的状态。
（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，又要求结构紧凑，所以选用丝杠螺母传动副。
为提高传动刚度和消除间隙，采用预加负荷的结构。
由于工作台的运动载荷不大，因此采用有预加载荷的双V形滚珠导轨。
采用滚珠导轨可减少两个相对运动面的动、静摩擦系数之差，从而提高运动平稳性，减小振动。
考虑电机步距角和丝杆导程只能按标准选取，为达到分辨率的要求，需采用齿轮降速传动。
图1-1 系统总体框图二、机械系统设计2.1、工作台外形尺寸及重量估算X 向拖板（上拖板）尺寸：长⨯宽⨯高 145×160×50 重量：按重量=体积×材料比重估算3214516050107.81090--⨯⨯⨯⨯⨯≈NY 向拖板（下拖板）尺寸： 14516050⨯⨯ 重量：约90N 。
xy工作台课程设计xy数控工作台机电系统设计
课程设计题目： X-Y数控工作台机电系统设计专业：机械电子工程班级： 11机电1班姓名：学号：指导教师：2014年12月5日目录第一章概述 (3)1.1 数控工作台简介 (3)1.2 设计任务 (3)1.3 设计思路及意义 (4)1.3.1 设计思路 (4)1.3.2 设计意义 (4)第2章总体方案的确定 (4)2.1 机械传动部件的选择 (4)2.1.1 导轨副的选用 (4)2.1.2 丝杠螺母副的选用 (4)2.1.3 减速装置的选用 (5)2.1.4 伺服电动机的选用 (5)2.1.5 检测装置的选用 (5)2.2 控制系统的设计 (6)第3章X-Y机械部分设计 (6)3.1 确定系统脉冲当量 (6)3.2 导轨上移动部件的重量估算 (7)3.3 铣削力的计算 (7)3.4 直线滚动导轨副的计算与选型 (8)3.4.1 滑块承受工作载荷的计算及导轨型号的选取 (8)3.4.2 距离额定寿命的计算 (8)3.5 滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (9)3.5.1 最大工作载荷F m的计算 (9)3.5.2 最大动载荷F Q的计算 (9)3.5.3 初选型号 (9)3.5.4 传动效率η的计算 (10)3.5.5 刚度的验算 (10)3.5.6 压杆稳定性校核 (11)3.6 步进电动机减速箱的选用 (11)3.7步进电机的计算与选型 (12)3.8 增量式旋转编码器的选用 (17)第四章X-Y数控系统设计............................................................... 错误！未定义书签。
4.1 绘制进给传动示意图................................................................错误！未定义书签。
4.2 控制系统设计 (18)4.3 步进电动机驱动电源的选用 (19)结论 (20)参考文献 (21)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。
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《机电一体化系统设计》
课程设计任务书
设计题目：钻床改装用数控XY工作台设计（190*210mm2）(C) 班级：机电091
学号：
姓名：
指导教师：
设计要求：
设计要求包含以下几个部分：
1、数控XY工作台机械部分的设计计算
2、数控XY工作台机械部分装配图设计（A1）
3、基于运动控制卡的控制系统硬件系统设计图（附在说明书中）
4、编写设计说明书（不少于18页）
目录
摘要--------------------------------------------------------------------------1
一、设计目的--------------------------------------------------------------------2
二、设计要求--------------------------------------------------------------------2
三、机械部分改装设计计算--------------------------------------------------2
1、初步确定工作台的尺寸及其重量---------------------------------3
2、传动系统设计---------------------------------------------------------3
3、滚珠丝杠的设计计算及选择---------------------------------------4
4、滚动导轨的计算与选择---------------------------------------------8
5、步进电动机的计算与选型------------------------------------------11
6、联轴器的选择---------------------------------------------------------13
7、轴承座的选择----------------------------------------------------------16
8、硬件系统的设计-------------------------------------------------------17
四、总结---------------------------------------------------------------------------20
五、参考文献---------------------------------------------------------------------20
钻床改装用数控XY工作台设计
摘要
X-Y数控工作台改装设计是一个开环控制系统，其结构简单。
实现方便并且能够保证一定的精度。
本文主要对工作台的机械部分进行设计，对滚珠丝杠，滚动导轨及步进电动机做了设计计算及选用，并也对轴承座和联轴器进行了分析和选择，另外也利用AutoCAD进行了装配图的绘制，对其导轨座的设计及各零部件的安装也作了比较详细的说明。
针对滚珠丝杠的计算，通过对滚珠丝杠的动载荷及静载荷的计算，确定所要丝杠的动静载荷值，并选择。
针对滚动导轨，分别计算滚动导轨的动载荷及其工作寿命来确定滚动导轨的参数，并选取。
针对步进电动机的选取，我分别作了其转动惯量和转动力矩的计算，根据所得的数据作步进电动机的选择。
一、设计目的
通过设计一套简易的数控XY工作台，对加深对数控机床的认识有很大的帮助，同时也了解机电一体化的一些基本知识，并能够初步掌握机电一体化系统设计方法，对于今后的理论及工作起到打基础的作用，也能培养自己的创新意识和动手能力。
二、设计要求
1、改造后的钻床能够加工最大面积为200×210的工件，最大工件重量为150。
2、数控XY工作台要求孔的定位精度在mm
内，工作台快进速度为2m/min，
.0
02
加减速时间为0.2秒。
三、机械部分改装设计计算
机械部分设计的内容包括：滚珠丝杠的设计计算及选择、滚动导轨的设计计算及先择，步进电动机的设计计算及先择，联轴器的选择，轴承座的选择，并通CAD设计其导轨座的外形，计算选取适当的尺寸，另外也作了装配图，适于所设计工作台的安装。
其中各部分的计算及选择如下所示：
3.3滚珠丝杠的选取
查/UploadFiles/20108279559380.pdf
根据动载荷及动载荷和公称导程值的核对，最后选取的滚珠丝杠的型号为FF1204-3 ，其公称直径为12mm，公称导程为4mm，动静载荷分别为4KN 和 6.7KN。
滚珠直径
d=2.381mm,刚度208，外径1d=11.3mm,丝杠底径
d=9.5mm,循环圈数3。
2
，b=75。
当机床没有切削时，N b G F a 8.75975
52.1823=⨯=
=
总
滚动导轨的选择
查/html/gund/g2/c/ggb/ba.htm
我选定的导轨副的型号为GGB20BA，其尺寸见上图。
步进电机的选择
根据上述分析，最后我选定步距角为0.9度的型号为57BYG001的步进电动机，其最大静转矩为0.4>我所需要的0.0266。
其外形结构及尺寸如下图所示：
6、联轴器的选择
6.1、联轴器的介绍
联轴器属于机械能用零误了件范畴，用来联接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。
在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲，减振和提高轴系动态性能的作用。
联轴器由两半部分组成，分别与主动轴和从动轴联接。
6.2、联轴器的选择
由选择出丝杠的型号和步进电机的型号综合考虑联轴器的尺寸大小并选择相应的型号。
丝杠轴端
d=12mm，电机轴端2d=6.35mm，由网址：/查
1
得：
根据轴径选择联轴器的规格型号为：LK7-16-SLK7-16
7、轴承座的选择
根据滚珠丝杠的公称直径为12mm，因此我先择的轴承座为：查/daoquan2/homeproduct.asp
其外观图为：
其参数为：
根据参数，我所选的型号为EK-10
装配参数：
八、硬件系统设计
1、DMC3000
DMC3000系列是一种性能优越、功能强大的运动控制卡，特别适合于多轴插补联动等复杂用途。
由于卡上带有硬件插补处理器，两轴圆弧插补和多轴直线插补均可在卡上进行处理，PC机公需向卡上写入插补运动的终点和圆心值即可。
卡上的预置寄存器可预先存储下一运动的数据，待当前运动执行完毕后，即自动装载并执行下一动动，因此本卡能很好地执行多段连续路径插补动动。
此卡还有许多其它高级功能，如T/S形速度曲线、编码器或光栅计数、手轮输入、精密Z信号找零、非对称速度曲线、动态可改速度和目标位置等
DMC3000 特点
1）四轴独立同时或插补运动 2）任意两轴和三轴线性插补功能
3）常矢量速度连续插补功能 4）T/S 对称或非对称速度曲线
5）两种编码器输入脉冲类型：A/B 相或双脉冲
6）位置管理和软件限位开关功能 7）运动中可光滑改变速度和目标位置8）四轴可同时起动功能 9）功能强大的MOTION3000 测试软件
10）最多可达16 进16 出I/O 11）每轴最大输出脉冲频率4MPPS
12）两轴圆弧插补功能 13）由上位机控制的位图插补功能
14）两种脉冲输出类型：双脉冲或脉冲/方向
15）每轴编码器输入脉冲频率最大1MHZ
16）板卡号ID 设置，同一电脑最多可插12 块卡
17）支持手轮和JOG 功能 18）可编程中断源
19）DMC3400 DLL 函数库和适用于Windows 95/98/
NT/2000
20）可用VB/VC/C++ BUILDER 等编程
控制卡原理结构见下图
XY工作台控制系统结构图
四、总结
经过一个星期时间的课程设计完成了整个钻床XY工作台的机械部分的设计、计算及选取。
在结构上看似简单，但是真正在着手的时候发现自己还有很多方面不懂，因此需要努力加强自己的专业方面的理论知识及实践能力。
本次设计的主要内容包括，滚珠丝杠，滚动导轨及步进电动机的计算及选取和轴承座、联轴器的选取。
在其计算方面我采用了最常规的方法，因此对于所设计的工作台的实用性有一定的保障。
另外在导轨座，工作台及其配装的设计中，加入了自己的一些想法，有所创新，也希望能够经的住实践的考验。
由于本人经验不足，专业水平有限以及一些不可预见的因素，所以设计中也必定会出现一些问题，恳请老师批评指正。
五、参考文献
【1】文怀兴夏田，数控机床系统设计，北京：化学工业出版社
【2】毛昕，画法几何及机械制图，北京：高等教育出版社
【3】胡炜，AutoCAD2008案例精解，北京：中国电力出版社
【4】上海导全自动化设备有限公司
/daoquan2/index.asp
【5】中国艺工/
【6】杭州日升电气设备有限公司
/INDEX.HTM。