(精编)数控十字工作台

(精编)数控十字工作台

课程设计

设计题目：

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姓名：******* 学号：********** 年级：任课教师：

2013年12月30日

贵州大学本科课程设计

诚信责任书

本人郑重声明：本人所呈交的课程论文（设计），是在导师的指导下独立进行研究所完成。课程论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。

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贵州大学本科课程设计任务书

目录

摘要I

第一章前言2

1.1数控技术与数控机床概述2

1.2数控十字工作台概述及应用2

第二章总体方案的确定3

2.1总体方案的确定3

2.1.1机械系统传动部件的选择3

2.1.2电气控制系统的设计4

第三章机械部分各部件的设计5

3.1滚珠丝杠副的选择5

3.2支承方式的选择6

3.3导轨副的选择6

3.4步进电机的选择7

3.5联轴器的设计8

3.6滚珠丝杠副的预紧9

3.7进给传动系统的误差分析9

3.8机械机构部分总体装配图9

第四章控制系统部分的设计9

4.1控制系统硬件的基本组成9

4.2控制卡的选择10

4.3驱动器的选择12

4.3.1驱动器的功能及使用12

4.3.2驱动器的输入输出信号13

4.4电气接线图14

第五章零件加工程序15

第六章总结16

参考文献17

致谢17

数控十字工作台机电系统设计

摘要

数控十字工作台是一种加工用途广泛的机床工作台，本次设计的数控十字工作台，主要用于经济型数控铣床，其精度要求不高，工作量要求不大。该设计包括机械系统部分的设计和电气控制部分的设计。其中机械传动部分的设计又包括机械本体、动力与驱动部分、执行机构的设计，主要涉及导轨副的选择、滚珠丝杠的设计以及步进电动机的选型。而电气控制部分的设计包括控制系统的硬件和软件两部分的设计，硬件部分主要有环分电路、功率驱动电路和电流控制电路的设计，以及控制卡的选用，软件部分主要是控制卡控制程序的编写。这是一个典型的机电一体化系统的设计。

关键词：精度、工作台、滚珠丝杠、步进电机、控制系统。

第一章前言

1.1数控技术与数控机床概述

随着计算机技术、微电子技术、现代控制技术、传感与检测技术、制造技术等多学科领域的发展，数控技术已经成为现代制造系统中不可或缺的基础技术，数控技术和数控机床的应用在制造业中日益普及，已成为机电一体化高新制造技术的基础和重要组成部分。

数控机床是指应用数控技术对加工过程进行控制的机床，它具有加工柔性好、加工精度高、生产率高、自动化程度高、劳动力要求低等多种优点，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。数控机床是一种高度机电一体化的产品，适用于加工多品种小批量零件、结构较复杂、精度要求较高的零件。一个国家工业化发展的程度，很大程度在于数控机床的应用上。

1.2数控十字工作台概述及应用

数控十字工作台是数控机床上的一个重要组成部分，它的发展与机床一样有着重要的意义，它是许多机电一体化设备的基本部件，如数控车床的横向和纵向机构，数控钻铣床的XY工作台，激光加工设备的工作台等等，随着数控十字工作台的多样化、自动化已经灵活化等，它能加工出许多复杂多样的零件，能够满足更高的精度要求，对数控十字工作台的研究能够进一步增强我们对机床的认识，巩固所学专业知识，为机床的研究打下坚实的基础，

数控十字工作台是光、机、电一体化高度集成设备，科技含量高，与传统机加工相比，数控十字工作台的加工精度更高、柔性化好，有利于提高材料的利用率，降低产品成本，减轻工人负担，对制造业来说，可以说是不可缺少的一部分，因此，对数控十字工作台机电一体化系统进行研究，能够推动现代制造技术的进步，本次设计就数控十字

工作台的机电一体系统进行设计与分析，为以后在实践中可能遇到的相关问题打下坚实的基础。

第二章 总体方案的确定

2.1 总体方案的确定

根据课程设计的要求，参考数控十字工作台的有关资料，确定总体方案如下图2.2-1所示：其原理为通过控制器对数据进行运算处理，将数据发送给驱动器，经过功率放大后驱动电机，电机通过联轴器与丝杠相连，从而驱动工作台的运动。

图2.2-1：系统总体原理图

2.1.1 机械系统传动部件的选择

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，需要满足相应的脉冲当量，因为定位精度要求相对较高，而丝杠螺母副主要有滑动丝杠螺母机构和滚珠丝杠螺母机构两种，相比之下，滑动丝杠螺母机构传动效率低，仅仅为30%-40%，而滚动丝杠螺母机构具有传动效率高，约92%—98%，灵敏度高，无颤动、无爬行，同步性好，定位精度高，使用寿命长等优点。虽然相对于滑动丝杠价位偏高，制造复杂，但是性价比较高，也更加符合设计所需满足条件，因此选用滚珠丝杠螺母机构。

同时选用内循环的形式，因为这样摩擦损失小，传动效率高，且径向尺寸结构紧凑，