X-Y工作台数控改造设计

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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 (6)5。

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。

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数控工作台系统设计

x-y数控工作台系统设计数控工作台（NC台）是一种能够实现自动化控制的机床，通过控制系统控制运动轴，实现加工工件的自动化生产。

NC台具有高精度、高效率和高质量等优点，被广泛应用于机械制造、汽车制造、电子制造等行业。

本文基于x-y数控工作台进行系统设计，主要包括硬件设计和软件设计两个方面。

一、硬件设计1.结构设计x-y数控工作台采用平面结构，由两个直线导轨和两个横梁组成，导轨上分别装有X 轴和Y轴的导轨拖板，拖板通过步进电机驱动实现轴向移动。

横梁采用U型结构，可架设工作板以加工工件。

2.传动设计X轴和Y轴采用步进电机、齿轮与齿条传动方式，步进电机驱动主轴转动，通过齿轮与齿条传动方式使导轨拖板相对运动，实现工件加工。

3.控制系统设计x-y数控工作台采用单片机进行控制，主要包括运动控制模块、数据采集模块和人机交互模块。

（1）运动控制模块：负责控制步进电机的旋转速度和方向，实现轴向移动。

（2）数据采集模块：负责采集加工工件的尺寸和加工参数，并通过计算机进行分析和处理。

（3）人机交互模块：负责完成数控工作台的操作和参数设置，以及显示加工工件的加工过程和结果。

x-y数控工作台采用C语言进行程序设计，程序主要分为三个部分：初始化程序、主程序和中断程序。

1.初始化程序初始化程序主要用于设置数控工作台的各种参数，包括步进电机的旋转速度和方向、齿轮和齿条的尺寸、数据采集模块的采样频率和采样方式等。

2.主程序（3）根据加工工件的尺寸和加工参数计算出工作台的运行参数，并将计算结果传输给运动控制模块。

（4）定时更新数控工作台的运行参数，保证加工的稳定性和精度。

3.中断程序中断程序是数控工作台的辅助程序，主要用于接收外部的信号和响应用户的操作。

具体流程如下：（1）接收外部的信号，并根据信号类型跳转到相应的程序段。

（2）响应用户的操作，如调整加工参数、停止加工、保存加工结果等。

三、总结本文基于x-y数控工作台进行系统设计，主要包括硬件设计和软件设计两个方面。

数控车床XY轴工作台和控制系统设计

数控车床XY轴工作台和控制系统设计数控车床是一种通过编程控制刀具在工件表面上进行切削操作的机床。

其中，XY轴工作台和控制系统是数控车床的核心组成部分。

在设计这些部分时，需要考虑机床的精度、稳定性、速度和可编程性等方面。

首先，设计XY轴工作台时需要考虑其机械结构和精度。

机床的工作台需要具备足够的刚性和稳定性，以确保在切削过程中不产生振动和变形。

同时，工作台的导轨和丝杆等传动装置需要具备高精度和低摩擦系数，以保证工件加工的精度和表面质量。

其次，控制系统的设计是数控车床的关键。

控制系统包括硬件和软件两个方面。

在硬件方面，需要选择适合的数控装置、电机和传感器等，以便实现高精度的位置控制。

在软件方面，需要开发编程界面和运动控制算法，以便实现工件加工的自动化和高效率。

在设计控制系统时，需要考虑以下几个关键问题。

首先是编程界面的设计，即操作人员与机床之间的交互方式。

常见的编程界面有G代码和M代码等，操作人员可以通过这些代码来描述加工过程的具体要求。

其次是运动控制算法的设计，即根据编程要求计算出各个轴的运动轨迹和速度。

在运动控制过程中，需要考虑工件表面的曲率和加工精度的要求，以便实现高品质的加工效果。

最后是运动控制的实时性要求，即在短时间内对运动轨迹和速度进行精确控制。

这对硬件设备和软件算法的性能提出了较高的要求。

总结起来，数控车床的XY轴工作台和控制系统的设计是一项复杂而关键的任务。

在设计过程中，需要考虑机床的精度、稳定性、速度和可编程性等方面。

同时，需要选择适合的数控装置、电机和传感器等硬件设备，并开发编程界面和运动控制算法等软件。

通过合理的设计和选择，可以实现数控车床的高效加工和高品质加工。

数控车床XY轴工作台和控制系统设计说明书毕业设计

数控车床XY轴工作台和控制系统设计说明书毕业设计数控车床XY轴工作台和控制系统设计摘要我设计的是车床XY轴工作台和控制系统，采用单片机控制步进电动机驱动工作台。

首先确定设计的总体方案，然后对车床的机械部分进行设计，其中包括工作台、滚动导轨、滚珠丝杠、步进电动机的设计和选用，最后对数控系统硬件和软件设计。

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。

关键词：数控车床 XY工作台控制系统前言一、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。

装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度 ,数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术和最基本的装备 ,又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。

数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术 ,而数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品 ,其技术范围覆盖很多领域。

（一）、数控技术的发展趋势。

数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化 ,使制造业成为工业化的象征 ,而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大 ,他对国计民生的一些重要行业 IT、汽车、轻工、医疗等的发展起着越来越重要的作用。

从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看 ,其主要研究热点有以下几个方面:(1) 高速、高精加工技术及装备的新趋势(2) 5 轴联动加工和复合加工机床快速发展(3) 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势（二）、对我国数控技术及其产业发展的基本估计我国数控技术起步于 1958 年 ,近 50 年的发展历程大致可分为三个阶段：第一阶段从 1958 年到 1979 年 ,即封闭式发展阶段。

数控X-Y工作台数控改造设计

数控X-Y工作台设计目录1.引言： (3)2.设计任务 (3)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3.1.2丝杠螺母副的选用3.1.3减速装置的选用3.1.4伺服电动机的选用3.1.5检测装置的选用3.2 控制系统的设计 (4)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 (5)4.2 铣削力的计算 (5)4.3 直线滚动导轨副的计算与选型（纵向） (6)F的计算及导轨型号的选取4.3.1 块承受工作载荷max4.3.2 距离额定寿命L的计算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4.4.2 最大动工作载荷FQ的计算4.4.3 初选型号4.4.4 传动效率η的计算4.4.5 刚度的验算4.4.6 压杆稳定性校核4.5 步进电动机减速箱的选用 (8)4.6 步进电动机的计算与选型 (8)4.6.1 计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量Jeq4.6.2 计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩Teq4.6.3 步进电动机最大静转矩的选定4.6.4 步进电动机的性能校核5.增量式旋转编码器的选用 (12)6. 绘制进给传动系统示意图 (12)7．工作台控制系统的设计 (12)8．步进电动机的驱动电源选用 (14)9.致谢 (15)参考文献 (15)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。

用微机数控技术改造X62W万能铣床的X——Y工作台毕业设计论文

⒋传动效率计算
η==0.96
式中——螺旋升角，W1L3508γ=4°10′
——摩擦角取最大牵引力为3340N支承间距L=320mm,丝杆螺母及轴承均进行预紧。
⒌刚度验算
先画出此纵向进给滚珠丝杠支承方式草图如图(2)所示
Z4J4JS
Z3J3
⑴丝杆的压变形量δ1
F=(d02-dq2)=(352-4.7362)`≈944
可实现多工序的集中，减少零件在机床间的频繁搬运。拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可实现时间无看管加工。有以上五条派生的好处。如：降低了工人的劳动强度，节省了劳动力（一个人可以看管多台机床），减少了工装，缩短了新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应等等。
以上这些优越性是前人想象不到的，是一个极为重大的突破。此外，机床数控化还是推行FMC（柔性制造单元）、FMS（柔性制造系统）以及CIMS（计算机集成制造系统）等企业信息化改造的基础。数控技术已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术。
⒋传动效率计算
η==0.94
式中——螺旋升角，W1L4006γ=2°44′
——摩擦角取最大牵引力为14683支承间距L=1250mm,丝杆螺母及轴承均进行预紧。
⒌刚度验算
先画出此纵向进给滚珠丝杠支承方式草图如图(1)所示
Z2J2L1
Z1J1
⑴丝杆的压变形量δ1
F=(d02-dq2)=(402-3.9692)`≈1244
第一种方案：主轴的升降工作台的X，Y轴的进给运动。
第二种方案：工作台的X，Y轴的进给运动改变为微机控制，实现三轴或二轴的开环同步控制或非同步控制。
第一种方案的设计一实现，但我们要求对X，Y轴的改造，Z轴作为预留，因此选择第二种方案。

X-Y机床工作台的设计

第一章微机数控系统总体设计方案的拟定第一节总体方案设计的内容接到一个数控装置的设计任务后，必须首先拟定总体方案，绘制系统总体框图，才能决定各种设计参数和结构，然后再分机械部分和电气部分进行设计计算。

现以机电一体化的典型产品—数控机床为例。

机床数控系统总体方案拟定内容有：系统运动方式的确定，伺服系统的选择，执行机构的结构及传动方式的确定，计算机系统的选择等内容。

第二节总体方案的确定根据设计任务书的要求，数控X—Y工作台应该具有快速定位，直线插补，循环加工，手动操作等功能，所以选择要求的定位精度不高，为了满足数控机床的经济性要求，降低成本，采用步进电机开环控制系统。

根据设计要求，采用8位微机。

由于MCS-51系列单片机具有集程度高，可靠性好，功能强，速度快，扛干扰能力强，具有很高的性能价格比等特点，所以决定采用MCS-51系统的8031单片机扩展系统。

控制系统由微机部分、键盘及显示器、I/O接口及光电隔离电路、ROM及RAM 扩展存储器等组成。

系统的加工程序和控制命令通过键盘操作实现，显示器采用八位数码管显示加工数据及机床状态等信息。

-1-总上所述，决定采用连续控制、用步进电机驱动的开环控制系统。

这样可使控制系统结构简单、成本低廉，调试和维修都比较容易。

为确保数控系统的传动精度和工作平稳性，尽量采用低摩擦的传动和导向元件。

此工作台采用滚珠丝杠螺母副和滚动导轨。

为尽量消除传动间隙，可设法调整传动齿轮的中心距以消除齿恻间隙。

计算机系统仍采用高性能的、性价比高的MCS—51系列单片机扩展系统。

第三节X—Y工作台总体方案框图微机环行分配器光耦功放X步进电机X—Y工作台执行元件铣刀执行元件方向CP环行分配器光耦功放电机方向CP环行分配器光耦功放电机方向CPY步进Z步进-2- 第二章进给伺服系统机械部分设计计算第一节综合作业任务书题目[钻铣床用数控X—Y工作台]的设计给定条件：1．加工范围 X向200mm，Y向160mm2．定位精度±0.01mm3．最大移动速度 1.6m/min 最大切削力 200N4．外行尺寸不大于 500×450×200mm5．控制系统用C PU8031单片机第二节伺服系统机械部分设计计算一. 工作台尺寸及重量估算根据加工范围确定工作台的尺寸，X=240mm Y=180mm 工作台X 向拖板尺寸： 240mm ×180mm ×80mm 重量计算 (240×180×80×10-3×7.8×10-2)=270N 工作台Y 向拖板尺寸: 240mm ×240mm ×80mm 重量计算：( 240×240×80×10-3×7.8×10-2)=359N 导轨座的重量估算：约416N 夹具和工件的重量：约150N X —Y 工作台的总重量为：1045N二．切削力为已知条件：最大切削力为 200N 三．选择脉冲当量一个进给脉冲使机床运动部件产生的位移量为脉冲当量，也称为机床的最小设定单位。

X-Y数控工作台机电系统设计

X-Y数控工作台机电系统设计简介本文档旨在介绍X-Y数控工作台的机电系统设计方案。

X-Y数控工作台是一种能够实现在二维平面上进行精密定位和移动的工作台，通常用于加工、装配和检测等工作场景。

机电系统是该工作台的核心组成部分，负责控制工作台的运动和定位。

机械结构X-Y数控工作台的机械结构采用传统的XY平面结构，其中X轴和Y轴分别对应水平方向和垂直方向的移动。

工作台通过导轨、丝杠和电机实现位置的精密控制。

机械结构的设计需要考虑以下几个方面：1.刚性：机械结构需要具备足够的刚性，以保证工作台在运动和加工过程中的稳定性和精度。

2.导轨选型：导轨是机械结构的关键组成部分，需要选择高精度、低摩擦的导轨，以实现工作台的准确定位。

3.丝杠传动：为了保证工作台的高速运动和高精度定位，通常采用丝杠传动和步进电机驱动的方式。

丝杠需要选择精度高、承载能力强的型号，并考虑到丝杠的进给速度和负载特性。

4.电机选型：电机是工作台实现运动的关键，需要选择合适的步进电机或伺服电机。

选取电机时需要考虑到运动速度、加速度、精度要求和负载特性等因素。

电气控制系统电气控制系统是X-Y数控工作台的关键组成部分，负责实现机械系统的运动控制和位置定位。

电气控制系统的设计需要考虑以下几个方面：1.控制器：选择合适的数控控制器，如PLC、CNC等，能够满足工作台运动控制的要求，包括速度、加速度、精度和多轴控制等。

2.编码器：为了实现位置的准确度，可以在电机和丝杠之间增加编码器，通过反馈信号实时检测位置，从而调整电机的控制信号。

3.电气线路：设计合理的电气线路，包括电源线路、信号线路和电机驱动器连接线路等。

电源线路需要满足工作台电气设备的功率需求，而信号线路需要保证稳定和可靠的传输控制信号。

4.驱动器：选择适合的电机驱动器，根据电机类型和工作台运动需求确定驱动器的性能指标，如控制精度、输出功率和最大电流等。

软件控制系统软件控制系统是X-Y数控工作台的核心，通过编程实现工作台的运动控制和位置定位。

数控铣床X-Y工作台的改造毕业设计机电一体化毕业论文

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, 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.目录摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 第一章前言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 第二章总体方案的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．72.1设计任务．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．72.2总体方案的确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7第三章机械系统的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．93.1工作台外形的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 3.2滚珠钢轨的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 3.3 滚珠丝杆的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 3.4 步进电动机的选用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13 3.5 确定齿轮传动比．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 3.6 齿轮模设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 3.7 步进电机负载计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 第四章控制系统硬件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．184.1CPU板的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18 4.2驱动系统设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22 4.3 传感器和人机界面设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28 4.4 本章小结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29 第五章控制系统的软件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．305.1总体方案的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．305.2 主流程图设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30 5.3 INTO中断服务流程设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31 5.4 INT1中断服务流程设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32 致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．39参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．40附录．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41第一章前言1.1 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。

铣床X-Y工作台数控化改造

第一章绪论1.1 机床数控改造的意义毕业设计是机床数控系统课程的十分重要实践环节之一。

通过毕业设计可以初步树立正确的设计思想,了解有关的工业政策，学会运用手册、标准、规范等资料;培养学生分析问题解决问题的实际能力,并在教师的指导下,系统地运用课程和选修课程的知识，独立完成规定的设计任务。

毕业设计的内容是改造设备,实现以下几部分内容的设计训练。

如精密执行机构(或装置)的设计、计算机I/O接口设计和驱动电路以及数控化电气原理设计等。

说明书的内容应包括:毕业设计题目总体方案的确定、系统框图的分析、电气执行元件的选用说明、机械传动设计计算以及机械和电气及其他部分(如环形分配器等)的说明。

该毕业设计的内容及方法，可以归纳如下:1．精密执行机构的设计。

主要是考虑数控机床工作台传动装置的设计问题:要弄清机构或机械执行元件的主要功能(传动运动、动力、位置装置、微调、精密定位或高速运转等),进行力矩、负载功率、惯性(转动惯量）、加（减）速控制和误差计算。

2.选用驱动控制电路，对执行机构进行控制。

主要考虑计算机的选择或单片机构成电路的选用,考虑电机选择及驱动力矩的计算，控制电机电路的设计。

3.采用微型计算机（包括单片机)进行数据处理、采集和控制。

主要考虑计算机的选择或单片机构成电路的选用、接口电路、软件编制等。

4.学会使用手册及图表资料。

１.2数控与数控技术数控是数字控制的简称,英文为 Numｅriｃaｌ Control,简称NC。

目前数控一般是采用通用或专用计算机实现数字程序控制，因此数控也称为计算机数控(Computer Ｎumｅricａl Contrｏl ),简称CNＣ,国外一般都称为CNC,很少再用NC这个概念了。

下面详细说明之:ﻫ数控(Ｎｕmeｒicaｌ Control,NＣ数字控制)是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。

它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。

数控车床XY轴工作台和自动控制系统设计

数控车床XY轴工作台和自动控制系统设计数控车床是一种能够通过计算机程序自动控制工作台进行加工操作的设备。

其中，XY轴工作台和自动控制系统是数控车床中的重要组成部分，在设计和功能上都需要充分考虑。

首先，XY轴工作台是数控车床的核心组成部分之一，它承载着工件，并能够在X和Y方向上进行精确移动和定位。

在设计XY轴工作台时，需要考虑以下几个方面：1.结构设计：XY轴工作台的结构设计应该坚固稳定，以确保工作台在运动中不产生过大的摆动或振动。

同时，工作台的结构也应该尽量简单，以提高加工精度和稳定性。

2.传动系统：XY轴工作台的传动系统是实现工作台定位和移动的关键。

常见的传动方式有直线导轨、滚珠丝杆等。

选择合适的传动方式应根据加工要求和精度要求来确定。

3.控制系统：XY轴工作台的控制系统是实现工作台移动的关键。

它可以通过输入指令，控制工作台在X和Y轴上精确移动和定位。

控制系统应具备可靠的性能和稳定的控制能力。

另外，自动控制系统是数控车床的重要组成部分，它可以实现加工参数的自动调节和工作过程的自动控制。

在设计自动控制系统时需要考虑以下几个方面：1.程序编制：自动控制系统需要根据加工要求编写相应的加工程序，包括加工路径、刀具选用、切削参数等。

这些程序应根据实际加工要求和工艺进行编写。

2.传感器：自动控制系统需要配备合适的传感器，以检测工件状态和加工过程中的各种参数，如温度、压力、位置等。

这些传感器可将实时数据传输给控制系统，从而实现自动控制。

3.控制算法：自动控制系统需要具备强大的控制算法，以实现对工作过程的精确控制和调节。

控制算法应考虑到不同加工过程的特点，并能有效解决可能出现的问题。

最后，XY轴工作台和自动控制系统的设计需要综合考虑工艺要求、加工精度和实际应用需求。

在设计过程中，还需要充分考虑设备的可靠性、安全性和人性化操作等因素，以确保数控车床的性能和操作效果达到预期目标。

X-Y数控工作台设计说明书[1]

X-Y数控工作台设计说明书[1]1、总体方案设计1.1 设计任务课程设计任务：设计两轴联动的数控X-Y运动平台，完成机械系统设计、控制系统设计与相应软件编程，根据实验条件进行调试，完成整个开发系统。

1.2 总体方案确定1.2.1 方案确定思想方案一：机械部分传动：滚珠丝杠螺母副支撑：双推-双推式滑动导轨控制部分控制器件：单片机控制方式：开环控制伺服电机：步进电动机优点：采用滚珠丝杠螺母副，可实现旋转运动与直线运动相互转换，在具有螺旋槽的丝杠螺母中装有滚珠作为中间传动元件，以减少摩擦。

优点是摩擦系数小，传动效率高，灵敏度高，传动平稳，不易产生滑行，传动精度和定位精度高；磨损小，使用寿命长，精度保持性好。

双推式支撑实现高精度传动，采用单片机控制步进电动机，响应快速而准确。

缺点：滚珠丝杠螺母副的不足在于制造工艺复杂，成本高，不能自锁，故需附加制动装置。

开环控制精度比较低。

方案二：机械部分传动：同步带传动支撑：滑动导轨力，滚轴丝杠传递动力，总体采用开环控制。

1.2.3 总体方案系统组成机械系统由滚珠丝杠螺母副、直线滚动导轨副、步进电机、单列角接触球轴承等组成。

控制系统由单片机和计算机等组成。

2、机械系统设计2.1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、滚珠丝杆副、直线滚动导轨副、导轨座等，估计重量约为900N 。

2.2 直线滚动导轨副的计算与选型（1）滑块承受工作载荷F max 的计算方法及导轨型号的选取工作载荷是影响直线滚动导轨副使用寿命的重要因素。

本例中的X-Y 工作台为水平布置，采用双导轨、四滑块的支承形式。

单滑块所承受的最大垂直方向载荷为；Fmax=G4=225N查表，根据工作载荷F max =0.225kN ，初选直线滚动导轨副的型号为KL 系列的JAS-LG15型，其额定动载荷C a =7.94kN ，额定静载荷C 0a =9.5kN 。

数控x-y工作台系统设计

第1章绪论1.1数控机床的概述随着科学技术的飞速发展和经济竞争的日趋激烈，产品更新速度越来越快，复杂形状的零件越来越多，精度要求越来越高，多品种、中小批量生产的比重明显增加。

激烈的市场竞争使产品研制生产周期越来越短。

传统的加工设备和制造方法已难于适应这种多样化、柔性化与复杂形状零件的高效高质量加工要求。

因此近几十年来，世界各国十分重视发展能有效解决复杂、精密、小批多变零件的数控加工技术，在加工设备中大量采用以微电子技术和计算机技术为基础的数控技术。

目前，数控技术正在发生根本性变革，它集成了微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。

汽车、拖拉机与家用电器等行业的产品零件，为了解决高产优质的问题，多采用专用的工艺装备、专用自动化机床或专用的自动生产线和自动化车间进行生产。

但是应用这些专用生产设备，生产准备周期长，产品改型不易，因而使新产品的开发周期增长。

在机械产品中，单件与小批量产品占到70％一80％，这类产品一般都采用通用机床加工，当产品改变时，机床与工艺装备均需作相应的变换和调整。

通用机床的自动化程度不高，基本上由人工操作，难于提高生产效率和保证产品质量，特别是一些由曲线、曲面轮廓组成的复杂零件，只能借助靠模和仿形机床，或者借助划线和样板用手工操作的方法来加工，加工精度和生产效率受到很大的限制。

数控机床就是为了解决单件、小批量、特别是复杂型面零件加工的自动化并保证质量要求而产生的，它为单件、小批生产的精密复杂零件提供了自动化加工手段。

数控技术是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础，现代的CAD／CAM、FMS、CIMS等，都是建立在数控技术之上，离开了数控技术，先进制造技术就成了无本之木。

同时，数控技术的利用关系到国家的战略地位，是体现国家综合国力水平的重要基础性产业，其水平高低是衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志，实现加工机床及生产过程数控化，已经成为当今制造业的发展方向。

数控车床XY工作台与控制系统设计

数控车床XY工作台与控制系统设计数控车床是一种以数控技术为基础，通过程序控制工作台和刀具进行运动，完成加工工件的机床。

其中，XY工作台和控制系统是数控车床的核心部分，对于车床性能和加工精度有着重要的影响。

1.XY工作台设计XY工作台是数控车床上工件加工位置的平台，需要满足以下设计要求：-高刚性：为了保证加工过程中工件不发生振动或变形，工作台需要具备高刚性，以承受切削力和惯性力的作用。

-高精度：XY工作台需要有很高的加工精度，以满足工件的加工要求。

因此，在设计过程中需要考虑材料选择、结构设计以及精密加工工艺等因素。

-大载荷能力：由于加工过程中工作台需要承受工件和刀具的重量，因此需要考虑工作台的载荷能力。

-快速平稳运动：为了提高加工效率，工作台的运动速度需要快速稳定，可以通过选择合适的驱动方式来实现。

-多工位设计：在一台数控车床上，通常需要进行多个工序的加工，因此工作台上应设计多个工位，以满足不同工序的需求。

-自动换刀：为了实现多工序的连续加工，工作台上需要设计自动换刀装置，以实现快速换刀。

控制系统是数控车床上的大脑，负责接受加工程序的指令，并控制各个部件的运动。

一个优秀的控制系统需要具备以下特点：-高可靠性：数控车床上的加工过程通常需要长时间运行，因此控制系统需要具备高可靠性，以保证工作稳定。

-高精度：数控车床的加工精度与控制系统有着密切的关系，因此控制系统需要具备高精度的定位和控制能力。

-快速响应：为了满足不同加工需求，控制系统需要具备快速响应的能力，以实现快速平稳的运动控制。

-编程灵活：数控车床通常需要根据不同的工件进行加工，因此控制系统需要具备编程灵活性，可以方便地修改和调整加工程序。

-可视化界面：为了方便操作和监控加工过程，控制系统需要具备直观的可视化界面，以显示当前的加工状态和参数。

-通信功能：为了实现与其他设备的数据交互，控制系统需要具备通信功能，可以与上位机或其他设备进行数据传输。

总之，数控车床的XY工作台和控制系统设计是数控车床性能和加工精度的关键因素。

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 。