广西工学院《X-Y数控机床设计》说明书
X-Y数控工作台设计说明书(最终版)
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。为此，本设计决定采用无间
2.2控制系统的设计.................................................................3
2.3绘制系统组成框图...............................................................3
2.4绘制机械传动系统简图...........................................................3
3、机械传动部件的计算与选型...........................................................4
3.1脉冲当量的确定.................................................................4
伺服系统实现位置伺服控制有开环、闭环、半闭环3种控制方式。开环控制的伺服系统存在着控制
精度不能达到较高水平的基本问题，但是步进电机具有角位移与输入脉冲的严格对应关系，使步距误差
不会积累；转速和输入脉冲频率严格的对应关系，而且在负载能力范围内不受电流、电压、负载大小、
环境条件的波动而变化的特点。并且步进电机控制的开环系统由于不存在位置检测与反馈控制的问题，
X-Y数控机床工作台设计
《数控机床》课程设计说明书设计题目：X-Y数控机床工作台设计学院：机械工程学院专业：机械工程数控技术方向班级：机械Y138班学号：7266姓名：李强指导老师：李冰2016年6月19日设计任务设计一套供立式数控铣床使用的X-Y 数控工作台，主要参数如下：1、 立铣刀最大直径的d=15mm ；立铣刀齿数Z=3；最大铣削宽度mm a c 15=；最大背吃刀量mm a p 8=；加工材料为碳素钢或有色金属。
2、 X 、Z 方向的定位精度均为±。
3、工作台面尺寸为mm mm 230230×，加工范围为mm mm 250250×4、工作台空载进给最快移动速度：min /3000max max mm v v y x ==，工作台进给最快移动速度:min /400max max mm v v y x ==，加减速。
摘要本设计是在数控机床工作原理之上设计一台简单的、经济型的X —Y 数控工作台。
设计任务是完全围绕数控机床工作原理而展开的，本设计充分体现了机械零部件之间的连接、装配关系，同时也体现了数控机床机械设备部分与电气设备部分的紧密结合。
X-Y 数控工作台设计包括总体方案的设计、机械零部件的计算与选型、 步进电机的选用、传动装置的设计。
本设计的经济型数控工作台精度并不高，采用开环系统；机械传动部分采用步进电机直接连接滚珠丝杠，从而驱动工作台进给。
关键词： 数控机床 开环系统 传动装置设计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, the intellectualization, the systematization as well as the featherweight, the microminiaturized direction develops.key words: Integration of machinery foundation basic component elements characteristic trend of development.目录一、设计内容 (4)二、设计主要步骤 (4)（一）确定设计总体方案 (4)1、机械传动部件的选择 (4)2、方案的对比分析 (5)3、最终设计方案……………………………………………………………………………5（二）机械传动部件的计算与选型 (6)1、导轨上移动部件的重量估算 (6)2、计算切削力………………………………………………………………………… (6)3、滚珠丝杆传动的设计计算及效验 (7)4、步进电动机的传动计算及电机选用 (12)5、滚动导轨的设计计算 (18)（三）其余附件的选择 (19)（四）控制系统的设计 (21)第一章致谢…………………………………………………………………………… (25)一、设计的目的《数控机床》课程设计是一个重要的实践性教学环节，要求学生综合运用所学理论知识，独立进行的设计训练，主要目的是：1）通过本设计，使学生全面地、系统地了解和掌握数控机床的基本组成及其相关基本知识，学习总体方案拟定、分析与比较的方法。
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。
《数控机床》课程设计说明书-X-Y数控工作台机电系统设计
设计题目：X-Y数控工作台机电系统设计班级：姓名：指导教师：目录一、《数控机床》课程设计目的 (3)二、设计任务 (3)三、设计主要步骤 (3)1、确定设计总体方案 (4)（1）、机械传动部件的选择 (4)（2）、控制系统的设计 (4)2、机械传动部件的计算与选型 (5)（1）、导轨上移动部件的重量估算 (5)（2）、计算切削力 (5)（3）、滚珠丝杠传动的设计计算及校验 (6)（4）、步进电机的传动计算及电动机的选用 (9)（5）、滚动导轨的设计计算 (15)3、其余附件的选择 (16)四、控制系统的设计 (17)五、机械部分装配图的绘制 (19)六、参考文献 (20)七、总结体会 (20)一、设计的目的《数控机床》课程设计是一个重要的时间性教学环节，要求学生综合的运用所学的理论知识，独立进行的设计训练，主要目的：1、通过设计，使学生全面地、系统地了解和掌握数控机床的基本组成及其想怪知识，学习总体的方案拟定、分析与比较的方法。
2、通过对机械系统的设计，掌握几种典型传动元件与导向元件的工作原理、设计计算及选用的方式3、通过对机械系统的设计，掌握常用伺服电机的工作原理、计算控制方法与控制驱动方式 4、 培养学生独立分析问题和解决问题的能力，学习并树立“系统设计”的思想 5、 锻炼提高学生应用手册和标准、查阅文献资料及撰写科技论文的能力二、设计任务设计一套供立式数控铣床使用的X-Y 数控工作台，主要参数如下：1、立铣刀最大直径的d=15mm ，立铣刀齿数Z=3，最大铣削宽度c a =15mm 最大背吃刀量p a =8mm ，加工材料为碳素钢或有色金属。
2、X 、Z 方向的定位精度均为±0.02mm 。
3、工作台面尺寸为230mm 230mm ⨯，加工范围为250mm 250mm ⨯;4、工作台空载进给最快移动速度：max max 3000mm /min x y V V ==，工作台进给最快移动速度:max ymax 400mm/min x f f V V ==，加减速0.4s 。
(完整版)XY数控工作台设计说明书
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 ＝【200+（班级序号）×5】mm ×【200+（班级序号）×5】mm ×【15+（班级序号）】mm ；2）底座外形尺寸C1×B1×H1＝【680+（班级序号）×5】mm ×【680+（班级序号）×5】mm ×【230+（班级序号）×5】mm ；3）工作台加工范围X=【300+（班级序号）×5】mm ，Y=【300+（班级序号）×5】mm ； 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）夹具与工件质量M=【15+（班级序号）】kg ；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0.5m/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 总体方案确定 （1）机械传动部件的选择 ① 导轨副的选择 ② 丝杠螺母副的选择 ③ 减速装置的选择 ④ 伺服电动机的选择 （2）控制系统的设计① 伺服电机启动、停止、调速、正反转的控制 ② PLC 控制电机的梯形图编程XY 数控工作台结构1.3 设计的基本要求（1）按照机械系统设计的步骤进行相关计算，完成手写设计说明书。
（2）计算结果作为装配图的尺寸和零部件选型的依据，通过AutoCAD 软件绘制XY 数控工作台的总装配图，并绘制AO 图纸。
（3）按照电气控制系统的步骤进行设计，完成电机启动、停止、正反转、电动等基本工作状态控制的硬件连线图，并通过PLC 协调控制XY 电机运动，绘制相关梯形图。
X-Y双坐标联动数控工作台课程设计说明书
目录1.课程设计目的 (1)2.课程设计任务 (1)2.1设计题目： (1)2.2技术数据 (1)2.3技术要求 (1)3.总体结构设计 (1)3.1滚珠丝杠设计 (2)3.2滚珠丝杠副的选取 (3)3.3稳定性运算 (4)3.4压杆稳定性计算 (5)4.滚动导轨 (6)4.1计算行程长度寿命 Ts (6)4.2计算动载荷C (6)j5. 步进电机的选择 (8)5.1步距角的确定 (9)5.2步进电机转矩校核 (10)5.3频率校核 (12)6.总结 (12)7.参考文献 (13)1.课程设计目的本课程设计的目的在于培养学生对典型机电一体化产品机械结构的设计能力和对机电伺服系统的设计能力,在学习有关专业课程设计的基础上,进行机电系统设计的初等训练,掌握手册、标准、规范等资料的使用方法,培养分析问题和解决问题的能力,为以后的毕业设计打下良好的基础.2.课程设计任务2.1设计题目：X-Y双坐标联动数控工作台设计2.2技术数据工作台长×宽（mm）：450×310工作台重量(N)：3300行程(mm)：ΔX=60－100；ΔY=50－100脉冲当量：0.05-0.08mm/p2.3技术要求（1）工作台进给运动采用滚珠丝杠螺旋结构（2）滚珠丝杠支撑方式：双锥-简支型（3）驱动电机为反应式步进电机（4）步进电机与滚珠丝杠间采用齿轮降速要求消除齿轮间隙3.总体结构设计数控工作台采用由步进电机驱动的开环控制结构,其单向驱动系统结构简图如图所示:实际设计的工作台为X、Y双坐标联动工作台,工作台是由上拖板、中拖板、下拖板及导轨、滚珠丝杠等组成.其中下拖板与床身固联,它上面固定X向导轨,中拖板在下拖板的导轨上横向运动,其上固定Y向导轨,上拖板与工作台固联,在Y向导轨上移动.X、Y导轨方向互相垂直。
.3.1滚珠丝杠设计滚珠螺旋传动按滚动体循环方式分为外循环和内循环两类,其中应用较广的是插管式和螺旋槽式,它们各有特点,其轴向间隙的调整方法主要有垫片调隙式和螺纹调隙式。
XY数控工作台和控制系统设计说明
X-Y数控工作台及其控制系统设计摘要本文旨在设计一台简单、经济型的X-Y数控工作台。
一般来说，X-Y数控工作台的机电系统设计都是通过开环控制系统实现的，所以其结构简单，实现方便而且能够保证一定的精度，降低了设计制造过程中的成本，因此可以说X-Y数控工作台是微机控制技术中最常见的应用。
本文设计的X-Y数控工作台充分地利用了可编程序控制技术来实现对机床的控制，在扩大了其加工围的同时，精度和可靠性也得到了进一步的提高。
该设计完全围绕数控机床工作原理而展开，充分体现了数控机床机械设备与电气设备部分的紧密结合。
主要设计容包括总体方案的设计；步进电机的选用；传动装置的设计；丝杠螺母副的设计；滚动导轨的选用和电气控制部分的设计。
本设计的经济型数控工作台采用开环系统，机械传动部分采用步进电机通过同步带一级减速传动，减速器输出轴连接到滚珠丝杠上，丝杠上的丝杠螺母副带动工作台实现X-Y方向进给。
关键词：X-Y数控工作台，可编程序控制技术，机械传动部件，控制系统AbstractThis design is the design with a simple and economical CNC of x-y tables. X-y tables CNC machinery system design is an open-loop control system. Its simple structure, convenient and can ensure the precision of certain, reduced cost, is the most simple of microcomputer control technology of application.It fully utilize the PLC to realize the control of machine tools, expanding the scope of machining accuracy and reliability, and further improved. Design task is complete on nc machine tools and working principle of the design, fully embodies the CNC machinery and electrical equipment parts. X-Y tables include overall scheme design of CNC design, selection of stepping motor driving device, the design, the design of ball screw nut pair, the selection and design of electric controlling part. The design of the economical nc workbench precision request is not high, the open loop system. Mechanical transmission through adopting step-motor synchronous belt transmission, connect to slow level on the ball screw, thus the driver.Keywords: X-Y tables, PLC, transmission machinery parts and control system目录摘要 (I)Abstract ............................................. I I 1绪论 . (1)1.1 X-Y数控工作台研究背景 (1)1.2 X-Y数控工作台研究意义 (1)1.3 X-Y数控工作台的现状与发展 (2)2 X-Y数控工作台总体方案确定 (4)2.1 传动系统方案的确定 (4)2.2 控制电机的确定 (5)2.3 控制系统方案的确定 (7)2.4 其他零部件的选择 (8)3 X-Y数控工作台机械系统设计 (10)3.1 X-Y数控工作台的整体结构设计 (10)3.2 主要设计参数及其依据 (11)3.3 工作载荷分析及计算 (11)3.4 直线滚动导轨副的计算与选型 (12)3.5 滚珠丝杠螺母副的选型和校核 (14)3.6 同步带轮传动的设计和计算 (17)3.7 驱动电机的选择 (19)3.8 其它零部件的确定 (23)4 控制系统的设计 (27)4.1 PLC的组成与工作原理 (27)4.2 PLC的选型 (29)4.3 PLC 控制步进电机的梯形图程序设计 (30)4.4 程序的分析与比较 (36)总结 (38)致 (39)参考文献 (40)附录一英语论文 (41)附录二汉语翻译 (46)1绪论1.1 X-Y数控工作台研究背景现代科学技术的不断发展，极推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域的技术革命与改造。
X-Y数控工作台系统设计任务书
《数控技术应用综合》课程设计任务书三一、课程设计的目的本次设计是机电一体化课程结束之后进行的一个重要的综合性、实践性教学环节，课程设计的基本目的是：1、掌握机电一体化系统的设计过程和方法，包括参数的选择、传动设计、零件计算、结构设计、计算机控制等培养系统分析及设计的能力。
2、综合应用过去所学的理论知识，提高联系实际和综合分析的能力，进一步巩固、加深和拓宽所学的知识。
3、训练和提高设计的基本技能，如计算，三维绘图，运用设计资料、标准和规范，编写技术文件（说明书）等。
二、设计任务及要求设计题目： X-Y数控工作台系统设计1. 设计内容X—Y数控工作台是许多机电一体化设备的基本部件，如数控车床的纵、横向进刀机构，数控铣床和数控钻床的X—Y工作台, 激光加工设备的工作台，电子元件表面贴装设备等。
因此选择X—Y数控工作台作为本课程设计内容，对于机电一体化专业的教学具有实际意义。
X—Y数控工作台的设计主要包括机械部分的设计和控制系统硬件电路的设计。
机械部分的设计主要包括电机的选择、传动装置的确定。
本次设计中则主要针对所选择的电机、滚珠丝杠和导轨进行分析和计算并最终画出工作台的机械装配图，编写设计计算说明书；控制系统应设计成连续控制型，包括键盘、显示、I/O接口等功能。
可以选用单片机或者PLC作为该设备的控制器（具体方案学生任选）。
2. 设计参数3.设计要求（1）选择合适的工作台进给部件；（2）选择合适的工作台支撑部件；（3）选择合适的驱动电机；（4）选择合适的减速装置，要求消除齿轮传动间隙；（5）每人一张A0装配图（CATIA三维出图）；（6）每人一张非标准零部件图（2号手绘）；（7）每人一张控制系统接口图（2号打印）；（8）编写设计计算说明书1份（不少于3000字）。
三、参考资料1、机电一体化系统设计课程设计指导书机械工业出版社尹志强2、THPFZH-3型PLC及对象执行机构实验系统实训指导书（电子版）3、两相步进电机驱动器ZD-2HD8080产品手册（电子版）4、北京时代超群科技有限公司步进电机选型样本手册（电子版）闰土机械外文翻译成品某宝店。
X-Y数控工作台机电系统设计说明书
X-Y数控工作台机电系统设计xxxxxxxxxxxxxxxxxxxx摘要当今世界电子技术迅速发展，微处理器、微型计算机在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：机电一体化的基础控制自动化系统化1引言机电一体化是多学科领域综合交叉的技术密集型系统工程，它是融合检测传感技术，信息处理技术、自动控制技术、伺服驱动技术、精密机械技术、计算机技术和系统总体技术等多种技术于一体的新兴综合性学科。
随着机电一体化技术的产生和发展，在世界范围内掀起的机电一体化热潮，使机电一体化越来越显示出强大的威力，它使机械产品向着高技术密集——机电一体化的方向发展。
机电一体化课程设计在机电一体化专业教学中占有重要位置，它关系到学生知识的综合运用和学生动手能力的培养及机电产品开发的能力。
因此设计内容选择很重要。
基于微型计算机控制的X-Y工作台是典型的机电一体化系统，以此为设计内容有较强的教学研究意义。
培养我们理论联系实际，解决生产实际问题能力的重要步骤，它起到了设计的作用。
通过对X-Y工作台的设计总体方案的拟定，进给伺服系统机械部分结构设计.计算控制系统硬件电路的设计以及数控机床加工程序的编制，使我们综合运用所学的机械.电子和微机的知识,进行一次机电结合的全面训练。
从而培养了我们具有加工编程能力，初步设计计算的能力以及分析和处理生产中所遇到的机电方面技术问题的能力。
本设计是以PC平台为基础的数控X-Y工作台实验系统，它具有直线插补和圆弧插补等数控系统所使用的常用功能，结构简单，操作方便，控制精度相对较高, 可靠性、稳定性和实用性都很好。
X-Y工作台课程设计说明书
目录一、设计任务P1二、脉冲当量和传动比的确定P1三、工作载荷分析及计算P2四、滚珠丝杠螺母副的选型和校核 P3五、导轨的选型和计算 P5六、电动机的选型和校核 P7七、步进电机控制电路设计P15八、参考文献P19附加一张数控系统框图和一张软件框图专业课程设计说明书一、设计任务设计一个数控X-Y 工作台及其控制系统。
该工作台可安装在铣床上，用于铣削加工。
1）设计要求1. 了解机电一体化化概念及机电一体化技术、机电一体化产品的含义。
2. 领会机电综合设计训练的意义。
3. 了解机电综合设计的几大步骤。
2）设计参数的确定设计参数：系统分辨率为0.01mm ，最大铣刀直径Φ=16mm ，最大铣削宽度ae=5mm,最大铣削深度ap=2mm,加工材料为碳钢，工作台加工范围X=200mm,Y=150mm ，最大移动速度Vmax=3m/min.3）方案的分析、比较、论证本设计是一种经济型数控工作台，采用开环控制，主控装置为单片机，软件环形脉冲输出，驱动电路为高低压驱动电路，驱动电机为步进电动机，传动变换机构采用滚珠丝杠副。
二、脉冲当量和传动比的确定1）脉冲当量的确定：本设计采用步进电动机，等每脉冲代表电机一定的转角，这个转角经滚珠丝杠使工作台移动一定的距离。
每个脉冲所对应的工作台的移距，称为脉冲当量或分辨率，记为δp ，单位为mm/脉冲。
根据工作台进给系统所要求的精度来选定脉冲当量。
考虑到机械传动系统的误差存在，脉冲当量值必须小于定位精度值。
本次设计给定脉冲当量为0.01mm 。
2）传动比的计算：传动比的计算公式 pb L o i δθ360= 其中，θb 为步进电动机的步距角，Lo 为滚珠丝杠导程，δp 为系统脉冲当量，由公式可知，系统的传动比与θb,δp,Lo 有关。
因此，要计算系统传动比，必须先确定θb,δp 和Lo ，步进电动机步距角的选用原则为：定位精度要求不高的控制系统选用步距角大、运行频率低的步进电动机；定位精度要求较高、运行速度范围较广的控制系统，则应选用步距角较小，运行频率较高的步进电动机。
XY数控机床设计说明书范文
《数控机床》课程设计说明书设计题目：X-Y数控机床工作台设计学院：机械工程学院专业：机械自动化班级：机自Y126学号：3姓名：王舒恒指导老师：冰摘要现在世界电子技术快速发展，微办理器、微型计算机在各技术领域获得了宽泛应用，对各领域技术的发展起到了极大的推进作用。
一个较完美的机电一体化系统，应包含以下几个基本因素：机械本体、动力与驱动部分、履行机构、传感测试部分、控制及信息办理部分。
机电一体化是系统技术、计算机与信息办理技术、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错的技术密集型系统工程。
新一代的CNC系统这种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。
重点字：机电一体化构成因素滚珠丝杠转动导轨步进电机AbstractNowtheworldelectronictechnologyrapidlyexpand,themicroprocessor,themicrocompu terobtainthewidespreadapplicationinvariousareaoftechnology,tovariousdomainstechnologydevelopmentenormouspromotioneffect.Aperfectintegrationofmachinerysystem,shouldcontainthefollowingseveralbaseelements:Basicmachine,powerandactuationpart,implementingagency,sensingmeasurementcomponent,controlandinformationprocessingpart.Theintegrationofmachineryisthesystemtechnology,thecomputerandtheinformationprocessingandmanagementtechnology,theautomaticcontroltechnology,theexaminationsensingtechnology,theservodrivetechnologyandthemechanicalskillandsoonmulti-disciplinaryareaoftechnologysynthesisoverlappingtechnology-intensivesystemsengineering.Newgeneration'sCNCsystemthiskindofmodelintegrationofmachineryproducttowardthehighperformance,theintellectualization,thesystematizationaswellasthefeatherweight,themicrominiaturizeddirectiondevelops.keywords:Integrationofmachineryfoundationbasiccomponentelementscharacteristictrendofdevelopment.目录第一章序言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1第二章主要步⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2第一确立体方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2一、机械零件的⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2二、方案的比及确立⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2第二机械零件的算与型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3一、上移零件的重量估量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3二、算切削力⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4三、珠杆的算及效⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5四、步机的算及机用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯10五、的算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 7六、其他附件的⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 8第三章致⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯21参照文件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 1第一章序言现在世界数控技术及装备发展的趋向及我国数控装备技术发展和家产化的现状在我国对外开放进一步深入的新环境下,发展我国数控技术及装备、提升我国制造业信息化水平易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见解。
X-Y数控工作台机电系统设计说明书
目录1. 引言： (3)2. 设计任务 (3) (4)图6-22 X-Y 数控工作台外形 (4)3. 总体方案的确定 (4)3.1 机械传动部件的选择 (4)3.1.1导轨副的选用 (4)3.1.2丝杠螺母副的选用 (4)3.1.3减速装置的选用 (4)3.1.4伺服电动机的选用 (5)3.1.5检测装置的选用 (5)3.2 控制系统的设计 (5)3.3 绘制总体方案图 (5)4.机械传动部件的计算与选型 (5)4.1 导轨上移动部件的重量估算 (6)4.2 铣削力的计算 (6)4.3 直线滚动导轨副的计算与选型（纵向） (6)4.3.1 块承受工作载荷m ax F 的计算及导轨型号的选取 (6)4.3.2 距离额定寿命L 的计算 (7)4.4 滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (7)4.4.1 最大工作载荷Fm 的计算 (7)4.4.2 最大动工作载荷FQ 的计算 (7)4.4.3 初选型号 (8)4.4.4 传动效率η的计算 (8)4.4.5 刚度的验算 (8)4.4.6 压杆稳定性校核 (9)4.5 步进电动机减速箱的选用 (9)4.6 步进电动机的计算与选型 (9)4.6.1 计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量Jeq (9)4.6.2 计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩Teq (10)4.6.3 步进电动机最大静转矩的选定 (11)4.6.4 步进电动机的性能校核 (12)5. 增量式旋转编码器的选用 (13)6. 绘制进给传动系统示意图 (13)7．控制系统硬件电路设计 (13)8. 步进电动机的驱动电源选用 (15)9. 设计感想 (16)10. 参考文献 (17)X-Y 数控工作台机电系统设计1. 引言：现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域的技术革命与改造。
在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。
x-y数控工作台说明书(参考Word)
数控台铣X-Y工作台进给伺服系统设计指导老师: 张健班别: 机制1052姓名: 陈石育学号: 200511411202目录第一章系统的总体方案设计 (2)第二章机械系统设计 (3)2.1 脉冲当量和传动比的确定 (3)2.2 传动系统等效转矩惯量计算 (3)2.3 工作载荷分析及计算 (4)2.4 滚珠丝杠螺母副的选型和校核 (5)2.5 导轨的选型和计算 (8)2.6 驱动电机的选择 (9)第三章控制系统设计 (12)3.1 控制系统硬件的基本组成 (12)3.2 接口程序初始化及步进电机控制程序 (15)3.3 直线圆弧插补程序设计 (16)参考文献 (23)原始数据设计一个数控XY工作台及其控制系统。
该工作台可安装在铣床上，用于铣削加工。
设计参数如下：最大铣刀直径mm最大铣削宽度最大铣削深度加工材料工作台加工范围（mm）最大移动速度32 mm16mm6mm碳钢X=500，Y=450 3 m/min第一章系统的总体方案设计图1-1 系统总体方案由设计任务书可知，本次设计可以采取以下方案：1.1 机械系统1.1.1 传动系统采用滚珠丝杠和联轴器传动1.1.2 导向系统采用滚珠直线导轨1.1.3 执行电机采用步进电动机1.2 传感系统本次设计的系统精度不高，载荷不大，因此采用开环控制。
1.3控制系统采用步进电机来实现驱动，一般情况下多采用开环控制。
因为步进电机的输出转角与控制器提供的脉冲数有着正比关系，电机转速与控制器提供的脉冲频率成正比。
因此通常在精确度要求不是很高时，采用步进电机是合理的。
当然，由于步进电机具有高频易失步，负载能力不强的缺点。
ea p a图1-2开环控制流程图第二章 机械系统设计2.1 脉冲当量和传动比的确定根据机床或工作台进给系统所需要的定位精度来选定脉冲当量。
考虑到机械传动系统的误差存在，脉冲当量值必须小于定位精度值。
本次设计给定脉冲当量 为0.01mm 。
根据脉冲当量和系统总体方案，还有混合式步进电动机的优点，在网上（/docc/product.htm ）暂选57BYG4504型的步进电动机。
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广西工学院机械工程系《数控机床》课程设计说明书设计题目： X-Y数控工作台机电系统设计班级：：指导教师：广西工学院机电一体化教研室2010年 6 月CAD图下载网址/f/8440665.html目录一、《数控机床》课程设计目的 (3)二、设计任务 (3)三、设计主要步骤 (3)1、确定设计总体方案 (4)（1）、机械传动部件的选择 (4)（2）、控制系统的设计 (4)2、机械传动部件的计算与选型 (5)（1）、导轨上移动部件的重量估算 (5)（2）、计算切削力 (5)（3）、滚珠丝杠传动的设计计算及校验 (6)（4）、步进电机的传动计算及电动机的选用 (9)（5）、滚动导轨的设计计算 (15)3、其余附件的选择 (16)四、控制系统的设计 (17)五、机械部分装配图的绘制 (19)六、参考文献 (20)七、总结体会 (20)一、设计的目的《数控机床》课程设计是一个重要的时间性教学环节，要求学生综合的运用所学的理论知识，独立进行的设计训练，主要目的：1、通过设计，使学生全面地、系统地了解和掌握数控机床的基本组成及其想怪知识，学习总体的方案拟定、分析与比较的方法。
2、通过对机械系统的设计，掌握几种典型传动元件与导向元件的工作原理、设计计算及选用的方式 3、通过对机械系统的设计，掌握常用伺服电机的工作原理、计算控制方法与控制驱动方式 4、 培养学生独立分析问题和解决问题的能力，学习并树立“系统设计”的思想 5、 锻炼提高学生应用手册和标准、查阅文献资料及撰写科技论文的能力二、设计任务设计一套供立式数控铣床使用的X-Y 数控工作台，主要参数如下：1、立铣刀最大直径的d=15mm ，立铣刀齿数Z=3，最大铣削宽度c a =15mm 最大背吃刀量p a =8mm ，加工材料为碳素钢或有色金属。
2、X 、Z 方向的定位精度均为±0.02mm 。
3、工作台面尺寸为230mm 230mm ⨯，加工围为250mm 250mm ⨯;4、工作台空载进给最快移动速度：max max 3000mm /min x y V V ==，工作台进给最快移动速度:max ymax 400mm /min x f f V V ==，加减速0.4s 。
三、设计主要步骤1、确定设计总方案 ⑴、机械传动部件的选择①、 丝杠螺母副的选择步进电动机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动，需要满足初选0.01mm脉冲当量，因为定位精度±0.02mm，对于机械传动要有一定的精度损失，大约是1/3-1/2的定位精度，现取为1/2，即是±0.01mm和±0.02mm的定位精度，滑动丝杠副无法做到，只有选用滚珠丝杆副才能达到要求，滚珠丝杆副的传动精度高、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。
同时选用循环的形式，因为这样摩擦损失小，传动效率高，且径向尺寸结构紧凑，轴向刚度高。
由于定位精度不高，故选择的调隙方式是垫片调隙式，这种调隙方式结构简单，刚性好，装卸方便。
由于工作台最快的移动速度max ymax 3000mm/minxV V==，所需的转速不高，故可以采用一般的安装方法，即一端固定，一端游动的轴承配置形式。
②、导轨副的选用要设计数控铣床工作台，需要承受的载荷不大，而且脉冲当量小，定位精度高，因此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，安装预紧方便等优点。
③、伺服电机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低，为了确保电动机在运动过程中不受切削负载和电网的影响而失步，决定采用开环控制，任务书初选的脉冲当量尚未达到0.001mm，定位精度也未达到微米级，空载最快移动速度也只有3000mm/min,故本设计不必采用高档次的伺服电机，因此可以选用混合式步进电机，以降低成本，提高性价比。
④、减速装置的选用选择了步进电动机和滚珠丝杆副以后，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，如果要选用减速装置，则应选用无间隙齿轮传动减速箱。
⑵、控制系统的设计①、设计的X-Y工作台准备用在数控铣床上，其控制系统应该具有轮廓控制，两坐标直线插补与圆弧插补的基本功能，所以控制系统设计成连续控制型。
②、对于步进电动机的开环控制系统，选用MCS-51系列的8位单片机AT89S52作为控制系统的CPU ，能够满足任务书给定的相关指标。
③、要设计一台完整的控制系统，在选择CPU 之后，还要扩展程序存储器，I/O 接口电路，D/A 转换电路，串行接口电路等。
④、选择合适的驱动电源，与步进电动机配套使用。
2、机械传动部件的计算和选择（1）、导轨上移动部件的重量估算按照下导轨上面移动部件的重量来进行估算。
包括工件、夹具、工作平台、上层电动机、减速箱、滚珠丝杠副、直线滚动导轨副、导轨座等，估计重量约为800N 。
（2）、计算切削力根据设计任务，加工材料为碳素钢或有色金属及如下参数： 立铣刀 最大直径的d=15mm ，立铣刀齿数Z=3， 最大切削宽度e a =15mm 最大背吃刀量p a =8mm ，设零件的加工方式为立式加工，采用硬质合金铣刀，工件材料为碳素钢。
由【5】中P13页的表中，可知d=15mm 的硬质合金立铣刀最大的切削参数如下：每齿进给量fz=0.1mm 铣刀转速n=300r/min由【2】中P200,查得立铣时切削力计算公式为：0.850.750.73 1.00.10c e z p 118a fd a n Z F -=代如上式得： 0.850.750.73 1.00.10c 118150.11583003N 1229N F -=⨯⨯⨯⨯⨯⨯≈采用立铣刀进行圆柱铣削时，各铣削力之间的比值可由【2】中查得，各铣削力之间的比值围如下：f F /c F =(1.0~1.2) 取1.1 fn F /c F =(0.2~0.3) 取0.25e F /c F =（0.35~0.4） 取0.38考虑逆铣时的情况，因为逆铣的情况的受力最大的情况，为了安全考虑这种最危险的工况。
由此可估算三个方向的铣削力分别为： f c F 1.1F 1356N =≈ e c F 0.38F 468N =≈fn c F 0.25F 308N =≈考虑立铣，则工作台受到垂直方向的铣削力z F ，受到水平方向的铣削力分别为f F 和fn F 今将水平方向较大的铣削力分配给工作台的纵向，则纵向铣削力x F ，径向铣削力为y F 。
x f F F 1352N == y fn F F 307N ==z e F F 467N ==（3）、滚珠丝杠传动设计计算及校验①、最大工作载荷的计算已知移动部件总重量G=800N ，按滚动导轨计算，由【3】中P389，取颠覆力影响系数K=1.1，滚动导轨上的摩擦系数查【1】中P194可知u=0.0025—0.005,现取u=0.005，求得滚珠丝杠副的最大工作载荷：x F F (F F )eq y Z k u G =+++=1.1×1352+0.005×(307+467+800)=1500N②、最大计算动载荷的确定设工作台在承受最大铣削力时的最快进给速度v=400mm/min ，初选丝杠导程P=5mm,则此时丝杠转速eq n =v/P=80r/min 。
预计滚珠丝杠的工作五年,每天工作八小时，由此得使用寿命为T=5×360 ×8=14400h ，根据【1】中P110，公式5—4得：'66010eq n T T ==610N -其中 T ——使用寿命 14400 h N ——循环次数eq n ——滚珠丝杠的当量转速 80r/min求得：'660801440010T ⨯⨯=≈72 （610r ） 查【1】中P110，表5-1、5-2得，受中等冲击载荷取值围 1.2~1.5d f =，现取 1.3d f =，滚道硬度为60HRC 时，硬度影响系数取值 1.0h f =，由【1】中P109，式5-3 3c d h eq C f F =代入数据得：3 1.3 1.01495c C =⨯⨯≈8112N②、规格型号的初选根据计算出的最大动载荷和初选的丝杠导程，查网上生产该型号的生产厂家的资料，选择博特精密丝杠制造生产的GDM 系列2005-3型滚珠丝杠副，为循环固定反向器双螺母垫片预紧式滚珠丝杠副，其公称直径为20mm ，导程为5mm ，循环滚珠为3圈×2系列，精度等级取5级，额定动载荷为9309N ，大于最大计算动载荷c C =7971，满足要求。
参考网址 ： /3ji.asp?id=37滚珠丝杠螺母副几何参数 （单位mm ）3.1750.52=表一④、传动效率的计算将公称直径d 0=20mm,导程P=5mm,代入λ=arctan[P/(∏d 0)]，得丝杠螺旋升角λ=4°33′。
将摩擦角ψ=10′，代入η=tan λ/tan(λ+ψ),得传动效率η=96.4%。
⑤、刚度的验算X-Y 工作台上下两层滚珠丝杠副的支承均采用“一端固定，一端游动”的轴承配置形式。
由【1】中P109，可知这种安装适用于较高精度、中等载荷的丝杠，一端采用深沟球轴承，一端采用一对背对背角接触球轴承,这样能承受集中力偶。
丝杠螺母的刚度的验算可以用接触量来校核。
a 、滚珠丝杠滚道间的接触变δ，查【3】中相关公式，根据公式0/W Z d d π=，求得单圈滚珠数Z=20；该型号丝杠为双螺母，滚珠的圈数⨯列数为3⨯2，代入公式Z ∑=Z ⨯圈数⨯列数，得滚珠总数量Z ∑=120。
丝杠预紧时，取轴向预紧力eq Fy F =/3=498N 。
查【3】中相关公式，得， 滚珠与螺纹滚道间接触变形 310.0013/Pa δ=式中 Pa=310.0013/Pa δ==30.00131495/0.0014⨯=。
因为丝杠有预紧力，且为轴向负载的1/3，所以实际变形量可以减少一半，取1δ=0.0007mm 。
b 、丝杠在工作载荷max F 作用下的抗拉压变形2δ丝杠采用的是一端采用深沟球轴承，一端采用一对背对背角接触球轴承的配置形式，轴承的中心距a=560mm,钢的弹性模量E=2.1⨯105MPa,由表一中可知，滚珠直径w d =3.175mm,丝杠底径2d =16.2mm ，则丝杠的截面积S=22d /4π=206.122mm ,由【7】中，式3-352F /eq a ES δ=其中， 最大工作载荷F eq =1495N中心距a=560mm 弹性模量E=2.1⨯105MPa截面积S=22d /4π=206.122mm代入以上数据，得 2δ=0.019mmd 、则120.00070.0190.019719.7mm um δδδ=+=+==总本例中，丝杠的有效行程为500mm ，由【3】中知，5级精度滚珠丝杠有效行程在400~500mm 时，行程偏差允许达到30m μ，可见丝杠刚度足够。