数控铣床XY工作台1
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。
立式数控铣床X-Y工作台
机电一体化课程设计立式数控铣床X-Y数控工作台机电系统设计姓名：***学号： **********班级：10机电<2>班学院：中国计量学院机电工程学院指导老师：张远辉、徐立军目录前言................................................................................................ 错误!未定义书签。
一、设计任务 (2)1.1课程设计时间 (2)1.2课程设计题目 (2)1.3课程设计任务 (2)1.4课程设计内容 (2)1.5课程设计要求 (2)二、总体方案的确定 (3)2.1机械传动部件的选择 (3)2.2控制系统的设计 (4)三、机械传动部件的计算与选型 (4)3.1导轨上移动部件的重量估计 (4)3.2铣削力的计算 (5)3.3导轨副计算和选型 (6)3.4滚珠丝杠螺母副的计算和选型 (7)3.5步进电机减速箱的选用 (9)3.6步进电机的计算与选型 (9)3.7编码器（反馈电路）选型 (13)四、工作台机械装配图的绘制 (14)4.1可参考课本图6-23 XY数控工作台装配图 (14)五、工作台控制系统的设计 (14)5.1电源电路 (14)5.2存储器扩展电路 (15)5.3键盘电路 (17)5.4显示电路 (18)5.5传感器电路 (19)六、步进电机驱动电路设计 (20)6.1驱动电路 (20)6.2光电隔离 (20)七、程序设计 (21)7.1功能 (21)7.2框图 (22)7.3代码 (23)八、总结 (24)参考文献 (24)答辩记录 (25)前言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数控工作台作为机电综合课程设计的内容，对于机电一体化专业的教学具有普遍意义。
(完整版)XY数控工作台设计说明书.docx
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a e20mm ；10）最大被吃刀量a p10mm 。
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Y 方向传动机构微机工作台电型步进电接动机减速器机驱滚珠丝杠口动电人机接口路减步进电速滚器珠动机X 方向传动机构丝杠系统总体方案结构框图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。
xy数控工作台
xy数控工作台XY数控工作台。
XY数控工作台是一种能够实现多轴联动控制的高精度机械设备，广泛应用于电子、通讯、航空航天、机械制造等领域。
它具有高速、高精度、高稳定性的特点，能够满足复杂加工要求，提高生产效率，降低生产成本。
本文将就XY数控工作台的结构、工作原理、应用领域等方面进行介绍。
首先，XY数控工作台的结构通常由工作台、导轨、传动装置、控制系统等部分组成。
工作台是XY数控工作台的主体部件，用于固定工件并进行加工。
导轨是工作台的支撑和导向部件，能够确保工作台在加工过程中保持稳定的运动轨迹。
传动装置通常采用丝杠、直线导轨、伺服电机等，用于实现工作台在XY平面上的精确移动。
控制系统是XY数控工作台的大脑，能够实现对工作台的精确控制和多轴联动运动。
其次，XY数控工作台的工作原理是通过控制系统对传动装置进行精确的控制，从而实现工作台在XY平面上的精确定位和运动。
控制系统能够接收指令信号，并将其转换为相应的控制信号，驱动传动装置实现工作台的移动。
在加工过程中，控制系统能够根据加工要求实时调整工作台的运动轨迹和速度，确保加工精度和表面质量。
再次，XY数控工作台在电子、通讯、航空航天、机械制造等领域有着广泛的应用。
在电子行业，XY数控工作台可以用于PCB板的钻孔、铣削和雕刻加工；在通讯行业，可以用于天线、滤波器等器件的加工；在航空航天领域，可以用于航天器零部件的加工；在机械制造领域，可以用于精密零件的加工。
总之，XY数控工作台作为一种高精度、高稳定性的机械设备，具有广泛的应用前景。
它的结构简单、工作原理清晰、应用领域广泛，能够满足复杂加工要求，提高生产效率，降低生产成本。
相信随着科技的不断进步和工业制造的不断发展，XY数控工作台将会在更多领域展现出其巨大的潜力和价值。
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。
(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。
数控铣床XY工作台1
2.控制系统的设计
• 根据技术指标中最高控制速度，以及数控系 统的经济性要求，选用MCS-51系列的8位单 片机AT89S52作为控制系统的CPU，应该能够 满足任务书给定的相关指标。
• 要设计一台完整的控制系统，在选择CPU之 后，还需要扩展程序存储器、数据存储器、 I/O接口电路等。
步进电机控制XY轴系统总体框图
•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，本例决定采用无间隙齿轮传 动减速箱。
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、伺服电动机拟采用相同的型号和规格。
fk
2
根据公式
Fk
Fk
EI
2
ka
F m 计算失稳时的临界载荷
远大于工作载荷 F m
故丝杠不会失稳 。
G系列滚珠丝杠副尺寸参数
规格 代号
D d 1o a C h1 PW D0 2 a
公称直 径
导 程
Ph
滚珠 直径
DW
丝杠 底径
d2
丝杠 外径
d1
循环 列数 G 4
额定载荷 /N
Ca
d0
3206 -4 32
F max
W
4
F
查表根据工作载荷
Fm a x
初选直线滚动导轨副的型号为KL系
列的JSA-LG15型
•距离额定寿命L的计算
f H fT f C f R Ca L 50 fW F max
XY数控机床工作台设计
XY数控机床工作台设计随着现代制造业的发展，XY数控机床在数控加工领域扮演着重要的角色。
其工作台的设计直接影响到机床的性能和加工质量。
下面我将从结构设计、功能设计和安全设计三个方面探讨XY数控机床工作台的设计。
首先是结构设计。
XY数控机床工作台的结构应该具有足够的稳定性和刚性，以确保在高速加工时不会出现震动和变形，影响加工精度。
一般来说，工作台的主体部分由铸铁或焊接钢板制成，表面经过精密加工处理，以提高平整度和耐磨性。
工作台的导轨系统应该采用高精度直线导轨，保证工作台在XY轴上的移动精度和重复定位精度。
此外，工作台的传动系统应该选用高刚性的传动元件，如滚珠丝杠或齿轮传动，以确保工作台的稳定性和精度。
其次是功能设计。
XY数控机床工作台的功能设计应根据不同加工需求进行定制。
例如，对于需要进行大幅度旋转和倾斜加工的工件，可以设计带有旋转和倾斜功能的工作台；对于需要进行高速加工的工件，可以设计带有快速进给和快速换刀功能的工作台。
此外，工作台还应该具备自动化控制功能，可以实现自动换刀、自动测量和自动校正等功能，提高操作效率和加工质量。
最后是安全设计。
XY数控机床工作台在设计时应考虑到操作人员的安全和舒适性。
首先，工作台应设计加装防护罩和安全限位装置，确保操作人员在工作过程中不会受到伤害。
其次，工作台的操作界面应设计简洁直观，便于操作人员进行操作和监控，减少操作失误的可能性。
同时，工作台的工作区域应留有足够的空间，让操作人员有足够的活动空间，减少疲劳和工伤的发生。
综上所述，XY数控机床工作台的设计需要综合考虑结构、功能和安全等方面的因素，以满足不同加工需求和操作要求。
只有设计出稳定、功能齐备并且安全可靠的工作台，才能更好地发挥数控机床的加工效率和精度，提高生产制造的质量和效益。
数控铣床XY工作台说明书
1摘 要当今世界当今世界电子电子技术迅速技术迅速发展发展，微处理器、微型，微处理器、微型计算计算机在各技术领域得到了广泛机在各技术领域得到了广泛应用应用，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。
能、智能化、系统化以及轻量、微型化方向发展。
关键字：机电一体化的基础关键字：机电一体化的基础 基本组成要素基本组成要素 特点特点 发展趋势发展趋势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 andinformation 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 themechanical 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, thesystematization as well as the featherweight, the microminiaturized direction develops.key words: words: Integration Integration Integration of of of machinery machinery machinery foundation foundation foundation basic basic basic component component component elements elements characteristic trend of development.目录第一章第一章 课程设计的内容和要求课程设计的内容和要求 ……………………………………………………………………………… 3 第二章第二章 系统的总体方案设计系统的总体方案设计 …………………………………………………………………………………… 4 第三章第三章 机械部分设计机械部分设计 …………………………………………………………………………………………5 3.1 脉冲当量和传动比的确定脉冲当量和传动比的确定脉冲当量和传动比的确定 ……………………………………………………………………………………………………………… 5 5 3.2工作台外形尺寸及重量初步估算…………………………………工作台外形尺寸及重量初步估算………………………………… 5 5 3.3 传动系统等效转矩惯量计算……………………………………传动系统等效转矩惯量计算……………………………………6 3.4 工作载荷分析及计算……………………………………………工作载荷分析及计算…………………………………………… 6 3.5 滚珠丝杠螺母副的选型和校核…………………………………滚珠丝杠螺母副的选型和校核………………………………… 8 3.6 导轨的选型和计算………………………………………………导轨的选型和计算……………………………………………… 11 3.7 驱动电机的选择…………………………………………………驱动电机的选择………………………………………………… 11 第四章第四章 数控系统设计…………………………………………………数控系统设计…………………………………………………15 4.1 控制系统硬件的基本组成…………………………………控制系统硬件的基本组成…………………………………控制系统硬件的基本组成………………………………… 15 4.2 接口程序初始化及步进电机控制程序…………………………接口程序初始化及步进电机控制程序………………………… 17 4.3 直线圆弧插补程序设计…………………………………………直线圆弧插补程序设计………………………………………… 19 参考文献参考文献 ……………………………………………………………………………………………………………………………………25第一章 课程设计的内容和要求1.1 课程设计的内容任务是：任务是： 设计一个数控X-Y 工作台及其控制系统。
数控铣床X-Y工作台结构设计
数控铣床X-Y工作台结构设计说明书目录摘要 (1)Abstract (2)第1章绪论 (3)1.1 课题来源及研究目的和意义 (4)1.2 数控铣床的现状及趋势 (4)1.3 数控铣床进给机构的方案分析..........................错误!未定义书签。
1.3.1 机械结构分析....................................错误!未定义书签。
1.3.2 机械结构总体方案和布局..........................错误!未定义书签。
第2章机械结构的设计..................................错误!未定义书签。
2.1滚珠丝杠的设计 (13)2.2滚珠丝杠副丝杠副传动法面截形，循环方式等的确定 (14)2.3滚珠丝杠的预紧 (15)2.4滚珠丝杠选取与校核 (17)第3章滚动轴承的选取与计算 (20)3.1 轴向滚珠丝杠轴和径向滚珠丝杠轴受力分析 (20)3.2 计算轴承寿命 (22)3.3当量载荷 (23)第4章步进电机的选取及设计计算 (26)4.1转动惯量计算 (26)4.2将负载质量换算成电机输出轴上的转动惯量 (27)4.3计算电机输出的总力矩 (27)4.4负载起动频率估算 (27)第5章联轴器的选取 (28)第6章齿轮减速器的选取 (28)第七章进给系统精度校核 (33)7.1支承滚珠丝杠轴承的变形 (33)7.2支承滚珠丝杠轴承的轴向变形 (34)第八章关于Solidworks设计 (35)8.1 草图绘制 (36)8.2基准特征，参考几何体的创建 (37)8.3拉伸、旋转、扫描和放样特征建 (38)8.4工程图的设计 (39)8.5装配设计 (40)第九章三维设计总结 (41)结论 (39)参考文献 (42)致谢 (43)摘要X-Y数控工作台机电系统设计是一个开环控制系统，其结构简单。
实现方便而且能够保证一定的精度。
数控铣床XY工作台与控制系统设计
数控铣床XY工作台与控制系统设计毕业设计（论文）报告纸数控铣床XY工作台与控制系统设计摘要随着现代信息技术的发展，以提高产品加工的生产效率为主的高度自动化和提高产品质量为主的精密化成为现代机械加工技术发展的两个主要方向。
人们对数控机床、精密仪器和仪表以及各种精密机械设备提出了越来的精度要求，X-Y工作台是这些设备实现高精密加工的重要部件，对于提高产品的加工起着尤为重要的作用。
本论文针对铣床工作台机构及其控制系统进行设计，主要包括伺服电动机的选型，滚珠丝杠的选型、强度校核及生产设计中应注意的问题,连接伺服电机和滚珠丝杠副的联轴器的选型，导轨的设计。
根据系统的功能要求，选择数控系统的CPU，同时还需要扩展程序存储器、数据存储器以及步进电机驱动电源的选择。
通过对工作台机械传动链的系统设计以期满足机床进给系统的定位精度和静动态性能，从而确保机床的加工精度。
关键字：X-Y工作台，伺服系统，滚珠丝杠，步进电机毕业设计（论文）报告纸The design of CNC milling machine system XYworkbench and control systemAbstractWith the development of modern information techniques, the high automation with the main purpose of improving the production efficiency of product process and the accuracy with the accuracy with the main aim of improving the quality of product have been becoming the two major directions of the modern technique of mechanical process. People on the CNC machine tools, precision instruments and meters and all kinds of sophisticated machinery and equipment raised higher and higher precision, X-Y workbench is that important components of these high-precision machining equipment to achieve the core components, for improving the quality of processed products play the particularly important role.The entire mechanical transmission chain for the system design,servo motor related to the selection, the selection of ball screws, checking strength and production design should pay attention to the problem of connecting the servo motor and the ball screw of the axis. The Telection and Verification, bearing pieces bearing the design, rail and rack design. According to the function requirement of system, the selection of the CNC system CPU. It would also need to expand the program memory、data memory and the choice of stepper motor drive power.Through the table mechanical transmission chain system design to meet the machine into the system to the positioning accuracy and static and dynamic performance, so as to ensure the accuracy of processing machine.key words：The X-Y workbench ; Servo system; Ball screw;stepper motor毕业设计（论文）报告纸目录摘要 (i)Abstract (ii)第一章引言............................................................ - 1 -1.1 国内外数控系统的发展概况.......................................... - 1 -1.2 数控技术的发展趋势................................................. - 1 -1.2.1 高速、高精加工技术及装备的新趋势............................. - 1 -1.2.2 多轴联动加工和复合加工机床快速发展........................... - 2 -1.2.3 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势......... - 2 -1.3 数控铣床X-Y工作台概述............................................. - 2 -1.3.1 国内外的研究现状分析......................................... - 3 -1.3.2 工作台的应用................................................. - 3 -1.3.3 发展趋势..................................................... - 3 -1.4 数控铣床系统XY工作台设计的目的.................................... - 4 - 第二章总体方案的确定..................................................... - 5 -2.1 数控铣床XY工作台设计的意义........................................ - 5 -2.2 工作台设计任务..................................................... - 5 -2.3 机械传动部件的选择................................................. - 5 -2.4 控制系统的设计..................................................... - 6 - 第三章机械传动部件的计算与选型........................................... - 7 -3.1 确定系统脉冲当量................................................... - 7 -3.2 工作台外形尺寸及重量初步估算....................................... - 7 -3.3 铣削力的计算....................................................... - 8 -3.4 直线滚动导轨副的计算与选型（纵向）................................. - 8 -3.5 滚珠丝杠螺母副的计算与选型........................................ - 10 -3.6 减速齿轮计算设计.................................................. - 12 -毕业设计（论文）报告纸3.7 角接触球轴承的选用、校核.......................................... - 14 - 第四章步进电动机的计算与选型............................................ - 16 -4.1 步进电机简介及原理................................................ - 16 -4.2 步进电机的计算与选型.............................................. - 17 -4.3 步进电动机驱动电源的选用.......................................... - 22 - 第五章工作台控制系统的设计............................................. - 23 -5.1 控制系统硬件电路设计.............................................. - 23 -5.1.1 单片机的简介与选用.......................................... - 23 -5.1.2 光耦合器................................................... - 23 -5.1.3 常用存储器及其扩展电路设计.................................. - 24 -5.1.4 常用I/O接口芯片及其扩展电路设计............................ - 26 -5.1.5 步进电动机的控制与驱动...................................... - 27 -5.2 控制系统的部分软件设计........................................... - 27 -5.2.1 存储器与I/O芯片地址分配.................................... - 27 -5.2.2 步进电动机运行程序设计...................................... - 27 - 第六章总结与展望...................................................... - 29 - 参考文献................................................................. - 30 - 致谢..................................................................... - 31 -毕业设计（论文）报告纸第一章引言1.1 国内外数控系统的发展概况随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。
XY数控机床工作台设计
XY数控机床工作台设计一、引言XY数控机床是一种高精度、高效率的机床设备，广泛应用于各个制造行业。
在XY数控机床中，工作台起到了承载工件和刀具，并实现各个坐标轴的运动的重要作用。
本文将以XY数控机床工作台设计为主题，探讨其设计原理、重要参数以及常见的设计优化方法。
二、设计原理1.承载能力：工作台应能够在工作过程中承载工件和刀具的负载，同时保持机床结构的稳定性。
因此，在设计工作台时，应按照工作负载的需求选择合适的结构材料和尺寸。
2.运动精度：XY数控机床工作台的运动精度是其重要的设计指标。
它直接影响到加工零件的精度和表面质量。
为保证运动精度，设计时应注意优化螺旋副、导轨和滚珠螺杆等关键部件的设计和选用。
3.运动控制：XY数控机床工作台通常需要实现三个轴向（X、Y和Z 轴）的运动控制。
设计时应考虑各个轴线的坐标变换和运动速度控制，以实现精确和平稳的运动。
三、重要参数1.工作台尺寸：根据加工需求和工件尺寸，确定工作台长度、宽度和行程等参数。
合理的工作台尺寸可以提高工作效率，减少空转时间。
2.工作台承载能力：工作台承载能力是衡量工作台性能的重要指标。
应根据工作负载的需求，确定合适的工作台承载能力。
工作台承载能力不足会导致机床结构的不稳定和加工质量下降。
3.运动速度和加速度：运动速度和加速度的选择应根据具体的加工要求和工件材料而定。
太高的运动速度和加速度容易引起共振和振动，影响加工精度和表面质量。
四、设计优化方法1.结构优化：通过有限元分析和试验验证等手段，对工作台的结构进行优化，提高其刚度和稳定性。
例如，在结构上采用更加合理的设计，增加横向和纵向的加强筋，提高整体刚度。
2.导轨选择：导轨是影响工作台运动精度的关键部件。
为保证导轨的平稳和准确运动，可选择高精度且耐磨的直线导轨。
同时，必须做好导轨的保养和维护工作。
3.滚珠丝杠优化：滚珠丝杠是XY数控机床工作台运动的关键部件。
合理选用质量较好的滚珠丝杠，并加强对其润滑和运动的监测。
数控铣床X-Y工作台设计
机电一体化课程设计说明书重庆交通大学2010年12月设计题目: 数控铳床X-Y 工作台设计班级: 设计者: 学号: 指导教机制三班 陈 钦 元07120526 张继祥322系统总体方案设计 机械系统 接口设计伺服系统设计控制系统设计机械系统的设计计算初选步进电动机计算减速器传动比齿轮机构设计滚珠丝杠的选型设计滚动直线导轨的选型与计算 计算系统转动惯量 光电开关的选择 接近开关的选择 三控制系统设计（一）・ 操作面板的布置图（二）・ 操作面板功能介绍(三)・ 控制系统原理框图（四）、 电动机控制原理（五）、键盘、显示器接口电路分析目录101722182314 1518 18 19322四参考文献原始数据24设计一台微机控制XY两坐标工作台，采用MCS-51单片机控制，控制方式采用步进电机开环控制。
其他参数如下设计任务：X方向行程:610mm Y方向行程:350mm工作台面的参考尺寸:800X320mm平均切削力：1100N 最高运动速度:5m/min定位精度：0. 03mm台上最大重物质量500kg脉冲当量0. 005mm/step一.系统总体方案设计由设计任务书知，本次设计可采用如下方案（一）机械系统1 •传动机构采用滚珠丝杠副2.导向机构采用滚动直线导轨3.执行机构采用步进电机（二）接口设计1.人机接口（1）采用键盘作为输入（2）采用LED作为指示标志（3）采用数码管作为显示器2.机电接口采用光电耦合器作为微型机与步进电动机驱动电路的接口，实现电气隔离.（三）伺服系统设计采用开环控制（四）控制系统设计1、控制部分方案选择控制方案不外乎三种：开环控制、半闭环控制、闭环控制上图为最简单的开环控制，若在机械传动机构中引出反馈给控制部分，再经过比较放大器的则为半闭环控制。
如若是在机械执行机构中引出反馈则为闭环控制 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。
数控铣床X-Y工作台设计
机电一体课程设计说明书设计题目：数控铣床X-Y工作台设计班级：机自0402班设计者：111学号：0400041024指导教师：1222江南大学机械工程学院2008年1月目录设计任务 (3)一.系统总体方案设计 (3)(一)机械系统 (3)(二)接口设计 (3)(三)伺服系统设计 (4)(四)控制系统设计 (4)二.机械系统的设计计算 (4)(一) 滚珠丝杠的选型与计算 (4)(二) 滚动直线导轨的选型与计算 (7)(三) 电机的选择 (8)(四)光电开关的选择 (10)(五)限位开关的选择 (10)三控制系统设计 (12)1.操作面板的布置图 (12)2.操作面板功能介绍 (12)3.控制系统原理框图 (15)5、光电开关和限位开关信号采集原理 (15)6、键盘、显示器接口电路分析 (15)四程序 (16)五参考文献 (19)设计任务: X方向行程:300mm Y方向行程:200mm 工作台面的参考尺寸:500X300mm平均切削力:1500N平均切削进给速度:600mm/min最高运动速度:6m/min定位精度:0.02mm工作寿命:每天8小时,工作8年,250天/年一.系统总体方案设计由设计任务书知,本次设计可采用如下方案(一)机械系统1.传动机构采用滚珠丝杠副2.导向机构采用滚动直线导轨3.执行机构采用步进电机 (二)接口设计 1.人机接口(1)采用键盘作为输入 (2)采用LED 作为指示标志 (3)采用数码管作为显示器 2.机电接口采用光电耦合器作为微型机与步进电动机驱动电路的接口,实现电气隔离. (三)伺服系统设计 采用开环控制 (四)控制系统设计二.机械系统的设计计算(一)滚珠丝杠的选型与计算由技术要求,平均载荷F=1500N,丝杠工作长度L=300mm, 工作寿命8250816000h L h =⨯⨯=,传动精度要求0.02mm σ=±设导程P=5 mm ,则max600120/min 560001200/min5m n r n r ====(1) 求计算载荷1.21.01.016001C F H A M F K K K K N ==⨯⨯⨯= 由条件,查《机电一体化系统设计》表2-6取F K =1.2, 查表2-6取H K =1.2, 表2-4取D 精度, 查表2-6取A K =1.0, (2)计算额定动载荷计算值Ca`由式(2-4)19209336Ca F N '== (3)根据Ca '选择滚珠丝杠副 假设选用FC1型号,按滚珠丝杠副的额定动载荷Ca 等于或稍大于Ca '的原则,查表2-9选以下型号规格 FC1-2505-2.5 Ca=9610公称直径025D mm = 导程5P m m = 螺旋角'338λ=︒ 滚珠直径0 3.175d mm =按表2-1中尺寸计算滚道半径 R=0..520d =0.52⨯3.175=1.651mm 偏心距0 3.1750.07()0.07(1.651)0.004422d e R mm =-=-= 丝杠内径10222520.00442 1.65121.71d D e R mm =+-=+⨯-⨯= (4)稳定性验算〈1〉由于一端轴向固定的长丝杠在工作时可能会发生失稳,所以在设计时应验算其安全系数S,其值应大于丝杠副传动结构允许安全系数丝杠不会发生失稳的最大载荷称为临界载荷22()acr EI F l πμ= 其中 E=206Gpa L=0.3m 448410.02171 1.09106464a d I m ππ-===⨯取23μ= 则2985220610 1.0910 5.53102(0.3)3cr F N π-⨯⨯⨯==⨯⨯ 安全系数535.5310368.981.510cr m F S F ⨯===⨯查表2-10 [S]=2.5-3.3 S>[S] 丝杠是安全的,不会失稳〈2〉高速长丝杠工作时可能发生共振,因此需验算其不会发生共振的最高转速----临界转速cr n ,要求丝杠的最大转速max cr n n <221223.9270.02821991099108293328/min 2()(0.3)3c cr fd n r l μ===⨯ max cr n n < 所以丝杠不会发生共振〈3〉此外滚珠丝杠副还受0D n 值的限制,通常要求40340710/min25120/min 310/min 710/minD n mm r D n mm r mm r mm r <⨯∙=⨯∙=⨯∙<⨯∙(5)刚度验算滚珠丝杠在工作负载F(N)和转矩T(N ∙m)共同作用下引起每个导程的变形量0()L m ∆为202CpF p TL EA GJ π∆=±±式中,A 为丝杠截面积,A=2211();4C d m J π为丝杠的极惯性矩, 4411();32C J d m π=G 为丝杠切变模量,对钢G=83.3GP a;T(N ∙m)为转矩. 0tan()2m DT F λρ=+式中, ρ为摩擦角,其正切函数值为摩擦系数; m F 为平均工作载荷.取摩擦系数为tan 0.0025ρ=,则得840ρ'''=3'25150010tan(338840) 1.252T Nm Nm -'''=⨯︒+≈ 按最不利的情况取(F=m F )223322022492294114164515001016(510)1.259.84102 3.14206100.02171 3.1483.3100.02171C pF p T pF p T L m EA GJ Ed Gd μπππ--⨯⨯⨯⨯⨯∆=+=+=+=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯ 则丝杠在工作长度上的弹性变形所引起的导程误差为2039.84100.3 5.9510L L l m m p μμ--∆⨯∆==≈⨯ 通常要求丝杠的导程误差小于其传动精度的1/2,即110.020.011022L mm m σμ∆<=⨯==该丝杠的L ∆满足上式,所以其刚度可满足要求. (6)效率验算''tan tan3380.947tan()tan(338840)ληλρ︒==='''+︒+η要求在90%---95%之间,所以该丝杠副合格.经上述计算验证,FC1-2505-2.5各项性能均符合题目要求,可选用. (二)滚动直线导轨的选型与计算 (1)Y 方向导轨由所给条件得,该导轨的额定工作时间为8250816000h L h =⨯⨯=由3102S h s T T l n⨯= 得32160000.24602/1015361000s h s T T l n km km ⨯⨯⨯⨯=== 因滑座数M=4,所以每根导轨上使用2个滑座,由表2-15----2-18确定0.81112c h T W f f f f ====则由式2-9, 3()h r c S w f f f Ca T K f F=得h T cCa =17004254F F N M ∑=== X 方向导轨由所给条件得,该导轨的额定工作时间为8250816000h L h =⨯⨯=由3102S h s T T l n⨯= 得32160000.34602/1023041000s h s T T l n km km ⨯⨯⨯⨯=== 因滑座数M=4,所以每根导轨上使用2个滑座,由表2-15----2-18确定0.81112c h T W f f f f ====则由式2-9, 3()h r c S wf f f Ca T K f F= 得h T cCa =17004254F F N M ∑=== 3762.2Ca N ==选用汉江机床厂的HJG-D 系列滚动直线导轨,查表2-13,其中HJG-D26型号的导轨的Ca 值为17600,能满足八年的使用要求.(三)电机的选择 1. 电机类型选择在开环控制的中小型伺服系统中,可以采用步进电机。
立式数控铣床X-Y工作台设计
新疆工程学院数控方向课程设计说明书数控铣床X-Y数控工作台的设计院（系）机械工程学院专业机械工程及自动化班级学生指导老师2013 年 1 月 1 日数控方向课程设计任务书兹发给机械班学生设计任务书，内容如下：1．设计题目：2．应完成的项目：（1）确定设计总方案（2）机械传动部件的计算与选择（3）控制系统的设计（4）驱动电路的设计（5）机械部分装备图的绘制（6）编写20页左右的详细说明书3．参考资料以及说明：（1）文怀兴、夏田 .《数控机床系统设计》北京：北京化工出版社，2005.（2）杨建明. 《数控加工工艺与编程》北京：北京理工大学出版社，2009.4．本设计任务书于2012年11 月14日发出，应于2012年12月21日前完成，然后进行答辩。
指导教师签发年月日课程设计评语：--课程设计总评成绩：指导教师签字：年月日--目录第一章前言 0第二章设计任务 (1)第三章设计主要步骤 (1)3.1 确定设计总方案 (1)3.1.1机械传动部件的选择 (1)3.1.2 控制系统的设计 (2)3.2 机械传动部件的计算和选择 (3)3.2.1 工作台外形尺寸及重量初步估算 (3)3.2.2 计算切削力 (4)3.2.3滚动导轨的设计计算 (5)3.2.4 滚珠丝杠传动设计计算及校验 (7)3.2.5 步进电机的传动计算及电动机的选用 (11)第四章控制系统的设计 (18)4.1 进给控制系统原理框图 (19)4.2 驱动电路流程设计 (19)4.3 驱动电源的选用，及驱动电源与控制器的接线方式 (20)第五章驱动电路设计 (21)5.1 驱动电路的时间常数 (21)5.2 电源电路的确定 (21)5.3 元器件的确定 (22)5.3.1 确定三极管 (22)5.3.2 确定R2和R3 (22)第六章机械部分装配图的绘制 (23)第七章结论 (23)参考文献 (24)致谢 (25)第一章前言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。
数控铣床XY工作台 毕业设计.doc
毕业设计茂名职业技术学院2011年12月21日数控铣床X-Y工作台设计【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 数控铣床工作台。
X-Y数控工作台的机电系统设计是一个开环控制系统,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。
它充分的利用了微机的软件与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。
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、步进电机的选用、传动装置的设计、电气控制部分的设计和相关软件的设计。
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。
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；由于步进电机通的是三相交流电，所以输入的脉冲数目及时间间隔不同，转子的旋转快慢及旋转时间的长短也是不同的。
由于旋转磁场对放入其中的通电导体即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，所以转子才可以实现转子带动丝杠作相应的运动。
关键词：X-Y数控工作台；设计任务；机械传动部件；控制系统CNC XY table designAbstractThe design is in the NC machine tool works on top of design a simple, economical CNC xy table. XY table CNC electromech anical system design is an open-loop control system, its structure is simple, convenient and can guarantee to achieve a certain degree of accuracy. Reduce costs, is a computer-controlled technology, the simplest applications. It is full advantage of the crisis in software and hardware capabilities in order to achieve the control of machine tools; to expand the scope of processing machines, precision and reliability, and further enhanced. Design task is completely around theNC machine tool works and carried out,this design fully reflects the CNC machine tools and electrical equipment, machinery and equipment part of the close combination of parts. CNC XY table design includes the overall program design, selection of stepper motors, gear design, electrical control part of the design and related software design. The design of the economy is not high-precision CNC table, using open-loop system; mechanical transmission part is directly connected to ball screw stepping motor, which drives table feed. Stepper motor is a pulse signal will be transferred into the angular displacement of the electromechanical DAC device. Its working principle is: each to a pulse will be generated in the stator circuit in a certain space rotating magnetic field; due to pass the three-phase stepper motors AC Therefore, the number of input pulses and the time interval is different from the rotation of the rotor rotation speed and the length of time are different. As the rotating magnetic field into which the power of both the rotor conductor cutting magnetic field lines when the role of a force, from the realization of the rotating magnetic field corresponding rotational force of rotor rotation, so the rotor can be achieved only lead screw rotorcorresponding movement.Keywords : X-Y CNC table; design tasks; mechanical transmission components; control system目 录摘要 (1)Abstract (2)1．绪论 (5)1.1课题研究发展现状 (5)1.2引言 (6)2.设计任务 (6)题目：X-Y 数控工作台系统设计 (6)3.总体方案的确定 (7)3.1 机械传动部件的选择 .............................................................................................. .73.1.1伺服电动机的选用 (7)3.1.2导轨副的选用 (7)3.1.3丝杠螺母副的选用 (7)3.1.4减速装置的选用 (7)3.1.5检测装置的选用 (7)3.2 控制系统的设计 (8)3.3 绘制总体方案图 (8)4.机械传动部件的计算与选型 (8)4.1 导轨上移动部件的重量估算 (8)4.2 铣削力的计算 (8)4.3 直线滚动导轨副的计算与选型（纵向） (9)4.3.1 块承受工作载荷m ax F 的计算及导轨型号的选取 (9)4.3.2 距离额定寿命L 的计算 (9)4.4 滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (10)4.4.1 最大工作载荷Fm 的计算 (10)4.4.2 最大动工作载荷FQ 的计算 (10)4.4.3 初选型号 (10)4.4.4 传动效率η的计算 (10)4.4.5 刚度的验算 (10)4.4.6 压杆稳定性校核 (11)4.5 步进电动机减速箱的选用 (11)4.6 步进电动机的计算与选型 (12)4.6.1 计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量J eq (12)4.6.2 计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩Teq (12)4.6.3 步进电动机最大静转矩的选定 (14)4.6.4 步进电动机的性能校核 (14)4.7增量式旋转编码器的选用 (16)5. 绘制进给传动系统示意图 (16)谢辞 (19)参考文献 (20)绪论1.1课题研究发展现状随着科学技术的发展以及世界先进制造技术的兴起和不断成熟，对数控加工技术提出了更高的要求；超高速切削、超精密加工技术的应用，对数控机床的数控系统、伺服性能、主轴驱动、机床结构等提出了更高的性能指标；FMS的迅速发展和CIMS的不断成熟，又将对数控机床的可靠性、通信功能、人工智能和自适应控制等技术提出更高的要求。
经济型数控铣床X-Y工作台设计
毕业设计说明书课程名称：毕业设计设计题目：经济型数控铣床X-Y工作台指导老师：设计：班级：学号：目录设计题目 (2)序言 (3)总体方案的确定 (4)机械部分的设计 (6)数控系统的设计 (18)心得体会 (25)参考文献 (25)设计题目：800×200（工作台工作面积 长×宽 mm ） 经济型数控铣床x-y 工作台设计。
数控x-y 工作台设计参数（参考资料的数据）2.机械部分的设计1.确定脉冲当量纵向：0.005mm/步 横向：0.005mm/步 2.计算切削力（1）根据已知条件，F 1=1500N ， F v =1000N 根据表2-1由已知的垂直最大切削力Fv 对e P 取整处理则e P =3.3KW 对1150=v F 进行调整(2)计算各切削分子根据表2-1可得工作台纵向切削力F 1,横向切削力F c 和垂向切削力F v 分别为:F 1=0.4F z =0.4×2129.03=851.61N F c =0.95F z =0.95×2129.03=2022.58N F =0.55F z =0.55×2129.03=1170.97N2.导轨摩擦力计算（1)按公式计算在切削状态下的导轨摩擦F z 。
此时导轨动摩擦系数μ=0.15，查表镶条紧固力由差值法计算设在主电动机功率为3.3KW 时，F g =x Nx=1550 N F g =1550 N则μF =μ（W+F g +F c +F v )=0.15(7475+1550+2022.58+1170.97)=1832.78 N (3)按公式计算在不切削状态下的导轨摩擦力F 0μ和导轨静摩擦力F 0F 0μ=μ(W+F g )=0.15×(7475+1550)N=1353.75 N F 0=μ0（W+F g)=0.2×(7475+1550)N=1805 N3.计算滚珠丝杠螺母副的轴向负载力 （1）按公式计算最大轴向负载为F amax =F 1+F μ=(851.61+1832.78)N=2684.39 N (2)按公式计算最小轴向负载力F min aF min a = F 0μ=1353.75N4.滚珠丝杠的动载荷计算和直径估算。
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。