三坐标工作台控制系统设计
设计一个3工位旋转工作台的控制系统
任务书课题十二、设计一个3工位旋转工作台的控制系统1.动作特性其工作示意如图所示。
三个工位分别完成上料、钻孔和卸件。
工位1：上料器推进，料到位后退回等待。
工位2：将料夹紧后，钻头向下进给钻孔，下钻到位后退回，退回到位后，工件松开，放松完成后等待。
工位3：卸料器向前将加工完成的工件推出，推出到位后退回，退回到位后等待。
2.控制要求工位2工作台示意图1）用选择开关来决定控制系统的全自动、半自动运行和手动调整方式。
2）手动调整采用按钮点动的控制方式。
3）系统处于半自动工作方式时，每执行完成一个工作循环，用一个起动按钮来控制进入下一次循环。
4）系统处于全自动运行方式时，可实现自动往复地循环执行。
5）系统运动不很复杂，采用4台电机。
6）对于部分与顺序控制和工作循环过程无关的主令部件和控制部件，采用不进入PLC的方法以节省I/O点数。
7）由于点数不多，所以用中小型PLC可以实现。
3.时间安排第1-2天：根据设计任务查阅相关文献；第3-6天：选择一种合适的设计方法，制定详细的设计方案，设计出满足要求的电器控制系统并验证其正确性；第7-8天：编写课程设计报告；绘制相关电气图纸。
第9-10天：提交课程设计报告；进行课程设计答辩。
4.所需提交的材料1）编写输入输出对照表。
包括信号名称、外部元件号、内部继电器号2）绘制PLC外部接线图3）绘制功能流程图；4）编写、调试梯形图或语句表程序目录任务书 ........................................................................ 错误!未定义书签。
第1章课程设计任务说明 ...................................... 错误!未定义书签。
1.1 课题简介........................................................... 错误!未定义书签。
三坐标数控铣床设计
三工位旋转工作台的控制设计
三工位旋转工作台的控制设计需要考虑以下几个方面：
1. 控制方式：可以采用手动控制或自动控制。
手动控制需要操作员手动控制旋转工作台的转动方向和速度，而自动控制则需要通过程序控制旋转工作台的转动。
2. 控制器选择：可以选择PLC、单片机或其他控制器。
PLC控制器可以实现较为复杂的控制功能，而单片机则适合于简单的控制任务。
3. 传感器选择：需要选择合适的传感器来检测旋转工作台的位置和速度。
常用的传感器包括编码器、光电开关等。
4. 控制算法：需要设计合适的控制算法来实现旋转工作台的控制。
常用的控制算法包括PID控制、模糊控制等。
5. 电机选择：需要选择合适的电机来驱动旋转工作台。
常用的电机包括步进电机、直流电机等。
6. 电路设计：需要设计合适的电路来实现控制器、传感器和电机之间的连接和控制。
综上所述，三工位旋转工作台的控制设计需要综合考虑以上几个方面，根据实际需求选择合适的控制方式、控制器、传感器、控制算法、电机和电路设计。
三坐标工作台控制系统设计
1总体方案的确定1.1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。
1.2、设计任务主要是设计一个具有X、Y、Z三个坐标轴的工作台，能够沿着X、Y、Z轴运动，用于加工机床时不仅可以对空间任意平面加工,而且能对空间曲面加工；还能用于测量装置，可以对工件的三维坐标进行测量。
设计包括其机械结构部分，控制系统部分的软、硬件系统，能够实现基本的运动功能和联动功能。
1.3机械传动部件的选择1.3.1导轨副的选用要设计的工作台，需要承受20kN的载荷，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。
1.3.2丝杠螺母副的选用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0.005mm冲当量和01mm的定位精度，滑动丝杠副为能为力，只有选用滚珠丝杆.0副才能达到要求。
1.3.3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，选用无间隙齿轮传动减速箱。
1.3.4步进电动机的选用选定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因此3000mm/min，故设计不必采用高档次的伺服电动机，因此可以选用混合式步进电动机。
以降低成本，提高性价比。
1.3.5检测装置的选用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，决定采用半闭环控制，拟在电动机的尾部转轴上安装增量式旋转编码器，用以检测电动机的转角与转速。
一种三坐标数控铣床的设计
一种三坐标数控铣床的设计摘要:本文介绍对三坐标数控铣床进行分析和设计，该机床能通过三轴联动，实现曲线直线等不同的加工路线。
从而了解单片机的工作原理，主要有以下几个方面：X、Y、Z工作台的传动机构设计，机床整体结构的设计，并提供了相应的原理图和电路图。
提高了数控铣床的加工能力和加工范围，节省了直接购买机床的部分资金，具有很好的经济效益。
关键词:铣床, 数控,伺服,闭环, 半闭环, 三坐标1．引言随着人工智能在计算机领域的渗透和发展，数控系统引入自适应控制﹑模糊系统和神经网络的控制机理，不但具有自动编程﹑前馈控制﹑模糊控制﹑学习控制﹑自适应控制﹑工艺参数自动生成﹑三维刀具补偿﹑运动参数动态补偿等功能，而且人机截面极为友好，并且有故障诊断专家系统使自诊断和故障监控功能更趋完善。
伺服系统智能化的主轴交流驱动和智能化进给伺服装置，能自动识别负载并自动优化调整参数。
直线电机驱动系统以使用化。
用数控铣床加工零件时，首先应编制该零件的加工程序，这是数控铣床的工作指令。
将加工程序输入数控装置，再由数控装置控制机床主运动的变速﹑启动﹑停止﹑进给运动的方向﹑速度和位移量，以及工件装置和冷却润滑的开关等动作，使刀具与被加工零件以及其它辅助装置严格按照加工工序规定的顺序﹑运动轨迹加工出符合要求的零件。
三坐标数控铣床的进给运动是数字控制的直接对象，不论点位控制还是连续控制，被加工工件的最后坐标精度和轮廓精度都受到进给运动的传动精度﹑灵敏度和稳定性的影响。
为此，要注意以下三点进给运动要求：(1) 减少运动件的摩擦力。
进给系统虽有许多元件，但摩擦阻力主要来自丝杠和导轨。
丝杠和导轨结构的滚动化是减少摩擦的重要措施之一。
(2) 提高传动精度和刚度。
在进给系统中滚珠丝杠和支承结构是决定其传动精度和刚度的主要部件，因此，必须首先保证它们的加工精度。
(3) 减少运动惯量。
进给系统中每个元件的惯量对伺服机构的启动和制动特性都有直接的影响。
三坐标数控磨床设计-毕业设计
中文摘要本次设计为三坐标数控磨床，该机床能通过三轴联动，实现曲线直线等不同的加工路线，同时可以通过更换砂轮来加工不同的型腔和轮廓提高其表面质量。
另外该机床也能够对其它一些工具零件进行表面加工。
所设计的三坐标数控磨床，磨头与立柱之间用鼠齿器相连，可以改变主轴与工作台的角度。
三个坐标方向的移动均由交流伺服电机带动丝杠驱动，所选用的联轴器为十字滑块联轴器，工作台选用双推与双推轴承组成两端固定支承，达到所要求的高精度。
三个方向通过速度反馈和位置反馈实现闭环系统。
主轴电机采用交流电机，由变频器对其进行无级调速。
所有电机均有单片机进行控制。
此设计主要对数控磨床的机构进行设计，了解单片机的工作原理，主要有以下几个方面：X、Y工作台的传动机构设计，主要是滚珠丝杠的运用；伺服系统应用开环控制，了解它的工作原理；机床整体结构的设计，了解优缺点，充分考虑主要矛盾，择优选取；数控装置的设计，了解其控制原理。
设计中充分考虑经济性、工艺性、适用性等要求，选择最好的方案，以达到最佳的效果。
关键词：数控三坐标铣床英文摘要This design is for tri-coordinate numerical control grinding machine .This machine tool can work along the curve and straight line through co-operation of three axles .By changing the abrasive wheel it can also process different type and outline .And thus improve the quality of its surface .Furthermore, this machine tool can handle the face-improving process of other tools and components .The tri-coordinate NC curved surface grinding machine work head is connected with stand post by means of a mouse-tooth device .It can change the angle between the main axle and work desk. The motion of tri-coordinate direction is urged by DC. The work desk is fixed at both ends, thus it can reach the high accuracy .Three coordinate direction move and urge by direct current serve electrical machinery and realize half close ring system through speed feedback and position feedback. Main shaft adopt and exchange electrical machinery by electrical machinery ,go on step speed regulation to their by converter. All electrical machineries are controlled by the one-chip computer.In this way the product produced are with high quality we mainly design the structure of the numerically controlled milling machine, and find out control prnciple of single tool machine: The design of the transmission structure of X、Y worktable .Mainly the application of boll beany; Assiting system with the control of open-loop system and its working prinples; The design of the whole machine structure and it advantages and disadvantages; The design of the numerically controlled device ,and its control principles. In this design ,we fully consider the practical orders of economy , technology and applicability and choose the least plan to get the least effect.Key Words: Numerical Control Tri-coordinate Milling Machine目录中文摘要 (1)英文摘要 (2)目录 (3)第一章概论 (1)1.1数控机床的产生与发展 (1)1.2何谓数控机床 (1)1.3数控机床的应用范围 (1)1.4数控机床的基本组成 (2)1.5数控机床的分类 (2)1.6数控机床的工作过程 (2)1.7数控机床的特点 (2)1.8磨削概论 (2)1.9三坐标数控磨床 (3)第二章总体结构设计 (6)2.1提高机床的结构刚度的设计 (6)2.2提高机床的抗振性的措施 (7)2.3提高机床灵敏度 (7)第三章进给伺服系统结构设计 (8)3.1进给伺服系统的作用 (8)3.2进给伺服系统的设计要求 (8)3.2.1对进给伺服系统的基本要求 (8)3.2.2 进给伺服系统的设计要求 (9)3.3进给伺服系统的组成 (9)3.4进给伺服系统的分类................................................................. 错误！未定义书签。
组态监控PLC-三工位旋转工作台系统的设计
摘要随着科学技术的不断发展，对生产工艺的要求不断提高，电气控制技术经历了从手动到自动、从简单到复杂、从单一到多功能、从硬件控制到软件控制的不断变革。
工业控制自动化技术正向智能化、网络化和集成化方向发展。
组态王是运行在Windows 95/NT/2000上的一种组态软件。
使用组态王，用户可以方便地构造适应自己需要的“数据采集系统”，在任何需要的时候把生产现场的信息实时地传送到控制室，保证信息在全厂范围内的畅通。
可编程控制器简称(PLC),是在继电器控制和计算机控制的基础上开发出来的，并逐渐发展成以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通讯技术融为一体的新型工业自动控制装置。
本文用组态王软件设计、三菱FX2N型PLC通讯连接，监控现场三工位旋转工作台钻孔，无需人员到现场检查，节省了人力，实现远程监控功能。
关键词：PLC，组态王，自动化，动画连接，远程监控组态监控PLC 三工位旋转工作台系统的设计陈昊鹰 16460510 引言监控组态软件自20 世纪80 年代初诞生至今，已有20 多年的发展历史。
随着计算机技术发展的日新月异，围绕工控计算机的自动化集成系统新产品、新技术的推陈出新，监控组态软件将会扮演越来越重要的角色。
当前，世界上的组态软件种类繁多，但在中国市场上还是国外组态软件占据了大部分的市场，如Wonderware公司的InTouch、Intellution 公司的iFIX 等，而国产组态软件，如北京亚控的组态王（Kingview）的市场占有量挺高。
组态王是一个具有易用性、开放性和集成能力的通用组态软件。
应用组态王可以使工程师把主要精力放在控制对象上，而不是形形色色的通信协议、复杂的图形处理、枯燥的数字统计，只需要进行填表式操作即可生成一个监控和数据采集系统。
它可以在整个生产企业内部将各种系统和应用集成在一起，实现企业综合自动化的目标。
组态王软件作为一种工业控制组态软件在国内已得到了非常广泛的应用。
三坐标工作台课程设计
三坐标工作台课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解三坐标工作台的基本结构、工作原理及其在工业生产中的应用；2. 掌握三坐标工作台的空间坐标系统，能进行简单的坐标变换；3. 了解三坐标测量仪的基本操作流程，熟悉相关术语。
技能目标：1. 能够运用三坐标工作台进行简单零件的定位、测量和加工；2. 培养学生动手操作三坐标工作台的能力，提高实际操作技能；3. 学会使用三坐标测量软件进行数据处理和分析。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械制造、自动化等领域的兴趣，增强学习动力；2. 培养学生严谨、细致的工作态度，提高团队合作意识；3. 引导学生认识到三坐标工作台在现代制造业中的重要性，激发创新精神。
分析课程性质、学生特点和教学要求：本课程为高二年级机械制造与自动化课程的一部分，旨在帮助学生掌握三坐标工作台的基础知识和操作技能。
学生已具备一定的机械基础知识，对实际操作有较高的兴趣。
教学要求注重理论与实践相结合，注重培养学生的动手能力和实际问题解决能力。
课程目标分解：1. 知识目标：通过讲解、示范和练习，使学生掌握三坐标工作台的相关知识；2. 技能目标：通过实践操作，提高学生的操作技能和数据处理能力；3. 情感态度价值观目标：通过课程学习，激发学生的学习兴趣，培养严谨、细致的工作态度。
二、教学内容1. 三坐标工作台基本结构：介绍三坐标工作台的主要组成部分，包括导轨、滑块、丝杠、电机等，并分析各部分功能；2. 三坐标工作台工作原理：讲解三坐标工作台的运动原理，坐标系统建立及坐标变换方法；3. 三坐标测量仪操作流程：介绍三坐标测量仪的基本操作步骤，包括开机、测量、数据处理等；4. 三坐标工作台应用案例：分析三坐标工作台在工业生产中的典型应用，如零件加工、测量、装配等；5. 实践操作：安排学生进行三坐标工作台的实际操作，包括简单零件的定位、测量和加工；6. 数据处理与分析：教授学生使用三坐标测量软件进行数据处理和分析，掌握相关技巧。
三工位旋转工作台的PLC控制设计
工位 1：上料推 进，料到位后退回等待。
工位 2：将料夹紧后，钻头向下进给钻孔，下钻到位后 退回，工件松开，放松完毕后等待。
工位 3：卸料器向前，将加工完成工件推出，推出到位 后退回，退回到位等待。
（Anhui Technical College of Mechanical and Electrical Engineering, Wuhu 24100, China）
Abstract： The paper introduces the PLC control of three-station rotary tables by the use of Siemens S7-200PLC and puts forward the control programs. Meanwhile, based on the control requirements and characteristics of three -station rotary tables, the PLC distribution of input and output is determined, and the Sequential Function Chart （SFC） and Ladder Diagram（LAD） are designed as well. Key words： rotary table; PLC; SFC
90 机械工程师 2009 年第 8 期
制造业信息化
仿真 / 建模 / CAD/ CAM/ CAE/ CAPP MANUFACTURING INFORMATIZATION
三坐标数控插床设计(毕业设计)
毕业设计(论文)三坐标数控插床的设计学院：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化姓名：学号：指导教师：2012年6月摘要摘要在这次课题中，我们所要解决的问题是怎么样才能加工出外部结构复杂，仅仅用普通机床是无法加工一些表面复杂的零件如罗茨真空泵转子叶片，它的形状复杂只能通过对普通插床进行改造。
基于这个目的，老师带我们去了工厂看了实际的普通插床，我同老师和同学们讨论了，决定对插床进行数控化改造才能满足要求，才能加工出罗茨真空泵转子叶片这类外表复杂的形状。
在这次设计中，我采用的是这样的方案：由于X、Y方向的运动不需要很大的驱动力，所以对于X、Y方向的进给运动进行数控化，采用步进电机把动力传到滚珠丝杆然后再通过丝杆螺母带动导轨运动来实现的。
同样，工作台的旋转运动也不需要很大的驱动力，所以也进行数控化，采用步进电机、蜗轮蜗杆来实现回转运动。
而对于主传动由于需要较大的驱动力则不能对其数控化，还是采用原来的动力传输系统。
但是在导轨上下的过程中添加了光电传感器以控制其所能到达的最高位置。
通过这样的改造，再通过计算机模拟工件的外部结构，再通过改造后的插床加工出我们所需要的结构，同时可以提高加工的精度和效率。
关键词：数控化改造，插床，数控AbstractAbstractIn this issue, we have to settle the question of how to w ork out the external and complex structure such as luo watts r otor blades of vacuum pump ,If only use common machine too l that can't achieve work, Only through the numerical control machine tool to complete the processing. In this article I brief ly introduced the advantages and disadvantages of numerical control machine tool now and development characteristics.In this design, I use is such a scheme: Because of the X, Y direction sports don't need a large driving force, so for the X, Y direction to the movement into numerical control transform ation, the step motor power to the ball screw and then throu gh the screw nut drive guide will realize the movement.Also, the stage of the rotary motion also don't need a large driving force, so are to numerical control, the step motor, worm and worm wheel to realize the rotary motion. But Because of main transmission need a large driving force,so which is unable to its numerical control, it must use original power transmission structure. But I added the photoelectric sensor to control the highest position in the process of guide rail. Through such transformation can be through the computer simulation of the external structure, again through that the transformation of th e slotting machines process out what we need , and can impro ve the accuracy and efficiency of the processing.Keywords: numerical control transformation, slottingmachines, CNC目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章引言 ....................................................................................... - 1 -1.1数控机床发展过程 (1)1.2数控机床的优越性 (1)1.3插床数控化改造的内容 (1)1.4本课题研究的意义 (1)第二章设计改造方案......................................................................... - 3 -2.1数控插床的原理及基本结构 (3)2.2插床机械总体系统设计 (4)第三章机械系统的设计....................................................................... - 7 -3.1主电机的设计和参数的确定 (7)3.1.1 数控插床的切削力...................................................... - 7 -3.1.2 确定主切削力 ............................................................. - 7 -3.1.3 确定切削功率 ............................................................. - 7 -3.1.4主电机的选择 .............................................................. - 8 -3.2主传动系统的设计 (8)3.2.1 主运动参数的确定...................................................... - 8 -3.2.2 带传动设计计算 ......................................................... - 9 -3.3X方向进给系统的设计与计算 (12)3.3.1 横向进给系统的设计.............................................. - 12 -3.3.2滚珠丝杠的选择......................................................... - 12 -3.3步进电机选用原则......................................................... - 16 -3.3.1步进电机的工作原理................................................... - 16 -3.3.2步进电机的参数及选用 ............................................... - 16 -3.3.4丝杠轴承的选择 .......................................................... - 19 -3.3.5 联轴器的选择............................................................. - 20 -3.4Y方向进给系统的设计与计算 (22)3.4.1 纵向进给系统的设计................................................ - 22 -3.4.2滚珠丝杠副的选择....................................................... - 23 -3.4.3步进电机的选择 .......................................................... - 24 -3.4.4丝杠轴承的选择 .......................................................... - 25 -3.4.5 联轴器的选择............................................................. - 26 -3.5回转进给系统的设计与计算 (27)3.5.1 回转进给系统的设计.................................................. - 27 -3.5.2蜗轮蜗杆传动设计....................................................... - 28 -3.5.3步进电机选择.............................................................. - 29 -3.5.4蜗杆轴承的选择 .......................................................... - 30 -结论................................................................................................... - 32 -参考文献............................................................................................... - 33 -致谢及声明 ........................................................................................... - 34 -第一章引言1.1 数控机床发展过程1952研制了世界第一台三坐标立式数控机床。
三坐标自动焊接机床的数控系统设计
三坐标自动焊接机床的数控系统设计为了提高电路板焊接质量和焊接效率，改善焊接工人劳动条件，实现小批量电路板的自动化焊接，研制开发了一种智能三坐标台式自动焊接机。
该系统具有智能化程度高、精度高、焊接速度快等特点，能够完成电路板上元器件的自动焊接；主要由滚珠丝杠三坐标运动机构、自动送锡机构、控制系统和上位机软件组成；通过电机与丝杠的相互配合，上下位机的相互通信，使得焊接过程操作简便，焊接质量优良，满足了实际使用要求。
标签：三坐标；自动；焊接机床；数控系统一直以来，各个电子制造厂焊接电路板时运用的大多都是传统的手工艺焊接的办法，也就是人工手持电烙铁来进行焊接的办法，这样对焊接工人技能需求就很高，且存在许多缺点。
首先是速度慢，由于人太过于自由灵活，稍微受点影响就会导致焊接位置偏移，带来焊接误差，还非常容易出操作事端，发生较多的工伤事故。
因而这种焊接办法也在逐渐地被企业淘汰，与此对应的自动化焊接技术优势凸显，逐渐时兴起来。
1 系统总体实现过程本系统是将三坐标移动精确定位思想靈活应用到电路板焊点定位上，被固定在轴上的焊枪可在空间中X、Y、Z三个方向自由移动，从而实现焊点的精确定位并依照命令执行焊接动作。
X、Y、Z的具体坐标移动的位置也就是电路板的焊点位置，从Altium Designer软件导出至Excel表格中，再由上位机采集通过串口传送给下位机，单片机接收到定位坐标后给定细分器脉冲来控制电机驱动器，驱动步进电机转动一定的角度，步进电机带动丝杠上的滑块实现三坐标的运动，通过焊枪的二维运动和焊台的一维运动相互组合，定位至要焊接的焊点。
如图1所示，焊枪由x、z方向的两个步进电机来驱动丝杠，待x、z平面内定位完毕，y方向的步进电机开始运动，将载有电路板的焊台运送到焊接位置，再由步进电机组成的送丝机构向高频加热器的线圈内送焊丝，焊丝通过加热融化再加上烙铁头与焊锡的接触来进一步加热，即可对所需加工零件进行焊接，焊接时，温度由非接触式温度传感器检测，保证工作过程中的温度要求，当温度过高或过低时便可进行手动调节，使整个系统的操作更加人性化。
一种三坐标数控铣床CNC系统软件的设计
一种三坐标数控铣床CN C 系统软件的设计方旭明 魏余芳(西南交通大学 计算机与通信工程学院 成都 610031)【摘 要】 本文介绍了一种基于P C386微型机的新型三坐标微机数控铣床CNC 系统软件的设计方法。
提出了系统软件的结构,着重介绍了插补算法、刀具补偿、尖角过渡仿真、实时加工和刀具轨迹显示,同时简要介绍了加工程序的解释与分析。
【关键词】 数控铣床;计算机数控;系统软件【分类号】 T G 547目前,国产数控机床的发展速度很快,类型很多,但从控制系统角度来看,国产数控机床主要分为两类,一类是单板机/单片机结构型,如用T P -801单板机或MCS -51单片机为处理器构成控制系统;另一类是ST D 总线型,如用T P-STD 工控机为处理器构成控制系统。
然而,原先属高档机的微型机的价格在不断下跌,单板机已不再具有价格优势,PC 总线型的微机大举进入工业控制领域,其丰富的软件和模板备受用户亲睐。
本文介绍的就是笔者为适应用户的需要在PC 386微机上开发的一种三坐标数控铣床CN C 控制系统,就控制系统软件设计过程中的一些关键之处进行讨论。
图1 CN C 控制系统的构成1 控制系统的构成与特点 图1为笔者新开发的三坐标数控铣床CNC 控制系统的构成图。
系统由一台PC386(或工控机IPC 386)微型机作为处理器,以PC总线联接各输入输出接口。
输入输出信号均通过光耦隔离。
系统模块分三部分:信号输入模块、信号输出模块和步进电机驱动模块。
信号输入模块接收操作面板的信号、坐标轴接近开关和限位开关信号、刀具回答信号和故障报警信号。
信号输出模块发送主轴速度控制信号、刀具选择信号和冷却液控制信号。
步进电机驱动模块发送X 、Y 、Z 三个轴步进电机环形分配脉冲信号和半电流控制信号。
与一般CNC 控制系统相比,该系统具有如本文于1995年7月18日收到。
第31卷 第5期1996年10月西 南 交 通 大 学 学 报JOU RN AL O F SO U T HW EST JIA OT ON G U N IV ERSIT Y V o l.31 NO.5O ct. 1996下主要特点:(1)以PC 总线构成系统,使系统模块化强,可独立于微处理器,便于系统的维护和升级,系统也可方便地应用于数控车床和数控钻床等其它机床。
毕业设计(论文)--三维定位工作台毕业设计
吉安职业技术学院三维定位工作台毕业设计所属系部：机电学院专业班级：14数控1班学生姓名：指导老师：二〇一六年十一月崇文明理厚德精技目录第一章绪论 (3)第二章 1.1 引言 (3)第三章 1.2 纳米三坐标测量机的研究现状 (3)第四章 1.3 课题的主要来源和内容 (4)第二章微纳三维测量机总体结构设计 (5)2.1 微纳三维测量机结构 (5)第三章维定位工作台机械结构设计 (6)3.1 通用器件选型 (6)3.2 测量器件选型及安装调平机构设计 (7)3 3 共平面二维定位平移台设计 (10)3.4 Z向定位工作台设计 (16)3.4.2 Z 向反射靶镜设计 (18)3.4.3 Z 向驱动部件设计 (19)3.4.4 Z 向运动台平衡部件设计 (19)3.4.5 Z 向定位工作台整体总装 (20)3.5 测量机基台设计 (20)第四章测量机三维定位工作台有限元分析及结构优化 (23)4.1 有限元法及ANSYS 概述 (23)第五章测量机整体装配及测试 (24)5.1 测量机台的整体装配 (24)5.2 装配后各单轴机构误差测定 (25)第六章总结与展望 (27)6.1 课题工作总结 (27)6.2 研究工作展望 (27)第一章绪论1.1 引言三坐标测量机是20世纪50 年代以来发展起来的一种高效率的精密测量仪器，它广泛地运用于机械制造、电子、汽车和航空航天等工业中。
三坐标测量机作为一种以精密机械为基础，综合运用电子技术、计算机技术、激光技术、气动技术等先进技术的测量设备，在现代工业检测和现代制造业中发挥着不可或缺的作用，其技术水平已成为现代测量技术和制造技术发展水平的重要指标。
随着制造业的飞速发展，产品多样化和精密化促使三坐标测量机逐渐朝着多元化的方向发展，如逐渐向大型化和小型高精度化等方向发展。
测量机大型化发展，主要是为了适应制造业设备大型化和高精度化的需求，如DEA 的坐标测量机测量范围为达2500*1600*600mm[2]；测量机的小型高精度化发展，主要是为了适应微纳米技术的发展需求。
简易数控工作台及其控制系统设计
简易数控工作台及其系统设计摘要目前在多种机械设备中均需要精密定位，而其中的三维精密定位工作台作为关键部件将直接影响其整机的性能和精度。
为保证机器性能，工作台要在X方向和Y方向实现快速准确的定位，并且要求在Z方向能够实现精确调整和定位，要实现快速和准确定位，必须对工作台进行改装，使用步进电机和控制卡。
本文设计的工作台就是基于单片机控制的三维数控工作台。
建立一台在技术性、经济性、实用性等方面都比较良好的数控三维工作台，作者在完成课题期间研究了数控系统、交流伺服系统、单片机运动控制卡、55BF009交流伺服步进电机，做了很多设计、安装和调试工作。
工作台机械结构的设计与安装。
计算并选择了步进电机，丝杠螺母副、直线滑动导轨副，轴承，设计、联系制作了与工作台连接的连接板及实验台导轨、架体等。
为下一步进行全闭环控制作好了准备工作;伺服系统的选择、安装和调试工作。
计算并选择了伺服电机，进行了伺服电机及单片机运动控制卡的连接与调试;运动程序的编写。
实现了数控工作台的直线等动作。
三维数控工作台伺服系统控制分两部分，一是：x-y部分控制，二是：z方向控制，首先通过STC12C5412型单片机控制X轴和Y轴的步进电机，然后通过89C51控制Z轴的单片机。
STC12C5412型单片机有两个PWM波发出口，可同时发出两个脉冲来控制两个步进电机，发出的两个脉冲通过控制器放大信号来控制步进电机。
89C51型单片机控制一个步进电机，通过控制器来放大信号达到驱动步进电机的目的。
PC机接入单片机，它发出的脉冲不足以驱动步进电机转动，必须接入一块控制器来放大信号达到步进电机驱动电压可以使步进电机转动。
为了使步进电机带动丝杠能记住行驶任意路程，本程序还加入了光耦，它可以使步进电机记忆它的起始位置。
关键词数控系统；三维工作台；步进电机；丝杠螺母副；直线导轨；单片机The design of 3D shape and the system fordetecting and measuring of the test-bedAbstractTo study the influence of the parameters of open NC servo feed systems and spatial geometry error on the precision and find methods to realize the high precision control of numerical control (NC) system, the development of the control system of a two-axis NC worktable ,consisting of ball screws and linear roller guides, was presented in this thesis. The system is based on an open architecture PMAC (Programmable multi-Axis controller) motion control card to realize real-time control. Some experiments concerning control test and error measurement and analysis can be carried out on the designed worktable. At first, the configuration of control system of the 3D NC worktable Was proposed ,and its software was developed. Modular software development concept featured the system design, which includes the following modules: machining position and speed sampled display module; file management module; parameters setting module; error diagnosis module; precision analysis module; manual debugging module; machine simulation module; help module.As one of focuses, the error measurement and precision analysis of the worktable were emphasized in the development of the system software. Series of experiments about system control and precision were made on the worktable. The precision characteristics of the half-loop and closed-loop position feedbacks were analyzed. Through comparing the theoretical analysis with the data collected from experiments ,a conclusion has been drawn that the smallestcontour error will be got if the two axes have the same servo characteristics. The ball-bar ,which is considered to be more reliable than linearscales in measuring contour error, was used to measure the circular motion of the system. The experiment result showed that the contour error of the system was big .By analysis of the error source based on a mathematical model of the measuring system proposed in this thesis, it was found that it was the installation inclination of linear scales that caused so big error. By compensating the error with the measured result by the ball-bar ,the precision of the control system had been improvedKeywords Numerical Control System; Closed- loop Position Feed back; High Precision; Linear Scale目录摘要 (I)Abstract ................................................................................................................ I I第1章绪论 (1)1.1 课题研究意义 (1)1.2 课题现状 (1)1.3 课题研究主要内容 (2)1.4 本章小结 (2)第2章三维数控工作台整体设计方案 (3)2.1 三维数控工作台的工作原理 (4)2.2 工作台设计总体方案的确定 (4)2.3 本章小结 (4)第3章三维数控工作台分体方案设计 (5)3.1 电动机的选择 (5)3.1.1步距角的选择 (6)3.1.2步进电机输出转矩的选择 (6)3.1.3启动矩频特性校核 (8)3.1.4工进运行矩频特性校核 (8)3.2初选丝杠 (9)3.2.1最大工作载荷的计算 (10)3.2.2传动效率计算 (11)3.2.3刚度验算 (11)3.2.4压杆稳定性验算 (12)3.3导轨的选型和计算 (12)3.4轴承校核 (13)3.5 确定工作台尺寸 (14)3.6传动系统等效转动惯量计算 (14)3.6.1步进电机转动惯量 (15)3.6.2丝杠的转动惯量 (15)3.6.3工作台转动惯量 (15)3.6.4总转动惯量计算 (15)3.7 本章小结 (15)第4章三维数控工作台的Pro/E三维建模 (16)4.1 Pro/E简介 (16)4.2 Pro/E的界面介绍 (16)4.3导轨三维模型的建立实例介绍 (17)4.3.1建立新文件 (17)4.3.2建立拉伸特征 (18)4.3.3建立孔特征 (19)4.3.4建立阵列特征 (21)4.3.5颜色和外观 (21)4.4 本章小结 (22)第5章三维数控工作台伺服系统系统设计 (23)5.1步进电机的控制 (23)5.1.1步进电机开环伺服原理 (23)5.1.2 步进电机控制原理 (24)5.2单片机设计（硬件详细接线图见图纸） (25)5.2.1逐点比较法直线插补 (25)5.2.2程序设计 (26)5.3本章小结 (29)结论 (30)致谢 (31)参考文献 (32)附录 (33)第1章绪论1.1 课题研究意义为了研究开放式数控系统，深入了解其软件与硬件的机理、调试手段，以及研究高速、高精度数控系统的特性，进行动力学误差分析，掌握误差补偿的方法，本课题将建立数控三维三轴工作台。
三坐标万能工作台式数控枪钻机床设计方案
三坐标万能工作台式数控枪钻机床设计方案1 绪论1.1 本课题的背景及研究目的深孔的加工是我们在从事机械加工过程中经常所要面对的难题。
深孔钻削在航空航天，石油，及新能源等支柱行业都有着非常广泛的运用，这就导致了我们不得不去面对，去解决这一难题。
而且深孔加工难度高、加工工作量大，是机械加工中的关键性工序，随着科学技术的进步，产品的更新换代十分频繁，新型高强度、高硬度的难加工零件不断出现，无论是对深孔加工的质量、加工效率，还是刀具的耐用度都提出了更高的要求。
因此，深孔加工的研究已成为机械加工行业非常关注的问题。
数控钻床是数字控制的以钻削为主的孔加工机床。
数控钻床按其布局形式及功能特点可划分为数控立式钻床、钻削中心、印刷线路板数控钻床、数控深孔钻床及其它大型数控钻床等。
可完成钻、扩、绞、攻丝等多道工序，适用于孔间距离有一定精度要求的零件的生产。
其中数控深孔钻床是数控钻床中最为常见的一种。
本次课题主要讨论数控深孔钻床。
深孔钻床是深孔钻镗床的简称。
它广泛地在纺织机械、石油机械、印刷机械、包装机械、医疗器械、航空航天、汽车拖拉机、橡塑模具以及发电机制造、机床制造等行业有关零件的深孔加工得到应用。
随着科学技术的发展，制造技术的进步，以及社会对产品质量和品种多样化的要求越来越强烈。
中、小批量生产的比重明显增加，要求现代数控机床成为一种具有柔性、精密、高效、复合、集成功能和低成本的自动化加工设备。
因此数控深孔钻床也随着深孔加工技术的发展而不断更新换代，以便去适应更新型材料，更高精度的去加工。
1.2 国内外研究现状深孔钻床广泛地在我国纺织机械、石油机械、印刷机械、包装机械、医疗器械、航空航天、汽车拖拉机、橡塑模具以及发电机制造、机床制造等行业有关零件的深孔加工得到应用。
基本上可以分三大类:（一）普通型单座标深孔钻床。
我国于1989年我公司的前身德州机床厂为了满足国内加工的需要，自行设计制造了最大钻孔直径20毫米、最大加工深度500、1000毫米的Z2102型深孔钻床，这是我国第一台利用枪钻法钻削的深孔钻床，1990年通过原机械工业部部级鉴定，并评为国家级新产品，填补国内空白，真正投入市场用于生产是在半年以后，中间经过用户批量试验认同，才逐渐推上市场，到目前我公司仅深孔钻床产品年产值已达千万元。
蔡司三坐标建坐标系的15种方法
蔡司三坐标建坐标系的15种方法蔡司三坐标（ZEISS Coordinate Measuring Machine，简称CMM）是一种高精度的三维测量设备，可以用来测量物体的几何形状、位置和尺寸等参数。
建立坐标系是CMM测量的基础，下面是蔡司三坐标建立坐标系的15种方法：1. 固定基块法：将基块固定在CMM工作台上，通过调整基块位置和角度来建立坐标系。
2. 滚动探测仪法：使用滚动探测仪，在工作台上滚动探测仪的球头，校准工作台坐标系。
3. 球基接触法：在工作台上放置一个球基，使用探测仪接触球基，通过测量球心坐标来建立坐标系。
4. 游标眼镜法：使用游标眼镜，通过观察工作台上的标志点坐标来建立坐标系。
5. 交叉线检测法：在工作台上放置两根相交的线，使用探测仪测量线的交点坐标来建立坐标系。
6. 垂直棱镜法：使用垂直棱镜，通过观察棱镜上的标志点坐标来建立坐标系。
7. 平台法：在CMM平台上放置一个标准平台，通过调整平台位置和角度来建立坐标系。
8. 平面法：使用平面板，通过测量平面板上几个点的坐标来建立坐标系。
9. 棱柱法：使用棱柱体，通过测量棱柱体上几个点的坐标来建立坐标系。
10. 单光轴法：使用单光轴器，通过调整光轴位置和角度来建立坐标系。
11. 粗定位法：使用粗定位器，在工作台上进行粗定位，然后使用探测仪进行精确定位，建立坐标系。
12. 标定板法：使用标定板，通过测量标定板上的标志点坐标来建立坐标系。
13. 标准圆法：使用标准圆，通过测量圆的圆心坐标来建立坐标系。
14. 小镜法：使用小镜，通过观察小镜上的标志点坐标来建立坐标系。
15. 切线法：使用切线板，通过测量切线板上的切线点坐标来建立坐标系。
以上是一些常用的蔡司三坐标建立坐标系的方法，具体使用哪种方法，可以根据测量对象和测量要求来确定。
三坐标测量仪设计
测距传感器简介以及基于旋转编码器的汽车三坐标仪系统设计一、测距传感器简介1、变阻式位移传感器变阻式位移传感器的测量原理是将被测量的变化转换成电阻变化的器件或装置称为变阻式传感器。
变阻式传感器主要分为：电位器式传感器、电阻应变片式传感器和压阻式传感器。
一般测量电路分为半桥式和全桥式。
如下列图所示为测量直线和角度的变阻式传感器。
这种传感器的特点：这种位移传感器构造简单，制造容易，工作可靠，不需要放大器，可直接接入记录仪或显示仪表。
但测量精度、工作频率较低。
2、电容式传感器以电容器为敏感元件，将机械位移量转换为电容量变化的传感器称为电容器传感器。
常使用变极距式电容传感器和变面式电容传感器进展位移测量。
由绝缘介质分开的两个平行金属板组成的平板电容器, 如果不考虑边缘效应, 其电容量为式中: ε——电容极板间介质的介电常数, ε =ε0·εr, 其中ε0为真空介电常数, εr 为极板间介质相对介电常数; A ——两平行板所覆盖的面积;d ——两平行板之间的距离。
dAc ε=变极距式电容传感器：其原理是一个为电极板固定桥，另一 极间距d 变化，d 变化电容量变化因 此，只要测出电荷量的变化，就可以 反推出位移量的变化。
如图右图所示。
变面积式电容式传感器：变面积式电容传感器构造示意图，由两个电极 构成，其中一个为固定极板，另一个为可动极 板，两极板均成半圆形。
如下图。
电容式传感器特点：优点：输出与输入成线性关系 缺点：灵敏度较低。
用途：测量较大线位移或角位移。
3、电感式传感器电感式传感器是把被测量转换为电感量变 化的一种装置，有自感式、互感式和电涡流式。
电感式位移传感器举例： 自感型：工作原理是通过衔铁的移动得到两衔铁之间的 距离从而引起磁阻的变化，最终电感值有了变 化。
自感是回路的本身属性，与通电线圈的电 流大小无关，仅与几何形状、大小及周围介质 的磁导率有关。
如下图。
涡流型：传感器的变换原理是利用金属体在交变磁场中的涡电流效应。
机械机床毕业设计154三坐标数控铣床设计说明书
中文摘要三坐标数控铣床设计毕业设计是在原有普通铣床的基础上,对其进行改造,成为三坐标数控铣床。
该机床能通过三轴联动，实现曲线直线等不同的加工路线。
所设计的三坐标数控铣床，三个坐标方向的移动均由步进电机带动，主轴电机采用交流电机，所有电机均由单片机进行控制。
设计主要对数控铣床的机构进行设计，了解单片机的工作原理，主要有以下几个方面：X、Y,Z工作台的传动机构设计，主要是滚珠丝杠的运用；机床整体结构的设计，了解优缺点，充分考虑主要矛盾，择优选取；单片机控制系统的设计，进一步熟悉其应用。
在数控机床系统中，加工精度和加工可靠性是伺服系统决定的，本文对普通铣床的数控化改造进行了分析和设计，通过对普通铣床的数控化改造，提高了普通铣床的加工能力和加工范围，节省了直接购买机床的部分资金，具有很好的经济效益。
[关键词]铣床, 数控, 改造, 三坐标1英文摘要Three Coordinate NC Milling Machine DesignBasing on the common milling machine，this thesis reconstructs it and turns it to a NC milling with three coordinate.This reconstructed machine can realize cure line and straight line machining pathway by three axis linkage。
The reconstructed milling machine movements along x，y，and Z are drove by step driver，the AC motor is used in principal axis. All above motors are controlled by single chip.This thesis focuses on designing the mechanism of the and mastering the single chip working principle. Which is including to the drive system design of X,Y,Z workbench , the whole machine construction design and the control system design of single chip.In a NC machine tool system, the precision and reliability of the machine tool depend on the serve system. Through the reconstructing ,analyzing and designing of a common milling machine serve system, the machining ability can be improved ,and a big sum money may be saved, the company will benefit from it.[Keywords] Milling Machine, NC , Reconstruct, Three Coordinate2目录中文摘要 (1)英文摘要 (2)目录 (3)前言 (1)第1章概论 (2)1.1 数控机床的产生及发展 (2)1.2 数控机床的组成及分类 (2)1.3 数控机床的特点及应用范围 (4)第2章设计主要参数及基本思想 (5)2.1 课题要求 (5)2.2 设计原则 (5)2.3 总结构设计 (5)第3章立式数控铣床的设计和计算 (8)3.1主传动系统的设计 (8)3.2 主轴系统计算 (11)3.3 进给伺服系统的设计 (13)3.4 进给传动的计算 (14)第4章微机控制系统的设计 (24)4.1 微机控制系统组成及特点 (24)4.2 微机控制系统设备介绍 (25)4.3 程序部分 (28)致谢 (32)参考文献 (33)3前言随着人工智能在计算机领域的渗透和发展，数控系统引入自适应控制﹑模糊系统和神经网络的控制机理，不但具有自动编程﹑前馈控制﹑模糊控制﹑学习控制﹑自适应控制﹑工艺参数自动生成﹑三维刀具补偿﹑运动参数动态补偿等功能，而且人机截面极为友好，并且有故障诊断专家系统使自诊断和故障监控功能更趋完善。
简易手动三坐标控制器的设计
三坐标测量机测量方案的设计
三坐标测量机测量方案的设计首先，确定测量的目标和要求。
具体明确需要测量的物体是什么，需要测量的尺寸、形状和位置的要求是什么。
例如，测量一种零件的尺寸和位置，要求精度在几个微米以内。
其次，选择适合的工作台。
根据需要测量的物体的尺寸和重量，选择合适的工作台尺寸和负载能力。
确保工作台的平整度和稳定性以及工作台上的夹具能够固定物体。
然后，确定测量机的精度要求。
根据测量要求，选择适合的三坐标测量机。
通常，精度要求越高，测量机的成本也越高。
考虑到预算和实际需求，选择精度达到要求的测量机。
设计测量程序。
根据需要测量的物体的特点，设计相应的测量程序。
测量程序应包括几个关键步骤：建立坐标系、选择参考点、设置初始位置、确定测量路径和参数、进行测量、分析和记录测量数据等。
确保测量程序能够满足测量要求，并且测量过程能够自动化、高效、准确。
选择合适的探测器和测量头。
根据需要测量的物体的特点，选择合适的探测器和测量头。
例如，需要测量较小的孔径时，可以选择光学测量头；需要测量曲面时，可以选择接触式测量头。
确保探测器和测量头能够提供足够的精度和测量范围。
进行测量。
根据测量程序，将物体放置在工作台上，并固定好。
根据测量程序的指示，进行测量。
确保测量机、工作台和测量头等各部件的运动平稳，没有松动和干扰。
测量过程中要注意避免外界干扰，如振动、温度变化等。
分析和记录测量结果。
测量完成后，根据测量数据进行分析和处理，得出测量结果。
将结果记录下来，包括尺寸、形状和位置等。
根据需要，可以制作图表或报告，方便后续使用和分析。
最后，进行校准和维护。
定期对测量机进行校准，确保测量结果的准确性和一致性。
同时，定期对测量机进行维护，保持其正常运行。
设计一个三坐标测量机测量方案需要考虑多个因素，包括需要测量的物体特点、测量要求、测量机和探测器选择、测量程序设计、测量过程的操作和维护等。
通过合理设计测量方案，可以确保测量结果的准确性和可靠性，提高生产工艺的控制能力和产品质量的稳定性。
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1总体方案的确定1.1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。
1.2、设计任务主要是设计一个具有X、Y、Z三个坐标轴的工作台，能够沿着X、Y、Z轴运动，用于加工机床时不仅可以对空间任意平面加工,而且能对空间曲面加工；还能用于测量装置，可以对工件的三维坐标进行测量。
设计包括其机械结构部分，控制系统部分的软、硬件系统，能够实现基本的运动功能和联动功能。
1.3机械传动部件的选择1.3.1导轨副的选用要设计的工作台，需要承受20kN的载荷，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。
1.3.2丝杠螺母副的选用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0.005mm冲当量和01mm的定位精度，滑动丝杠副为能为力，只有选用滚珠丝杆.0副才能达到要求。
1.3.3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，选用无间隙齿轮传动减速箱。
1.3.4步进电动机的选用选定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因此3000mm/min，故设计不必采用高档次的伺服电动机，因此可以选用混合式步进电动机。
以降低成本，提高性价比。
1.3.5检测装置的选用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，决定采用半闭环控制，拟在电动机的尾部转轴上安装增量式旋转编码器，用以检测电动机的转角与转速。
增量式旋转编码器的分辨力应与步进电动机的步距角相匹配。
1.4控制系统的设计1）设计的三坐标工作台准备用在数控机床上，其控制系统应该具有单坐标定位，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）对于步进电动机的半闭环控制，选用MPC07运动控制卡作为控制系统的CPU，能够满足相关的指标。
MPC07控制卡主要特征有：开放式结构、使用简便、功能丰富、可靠性高等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，键盘与显示电路，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、机械传动部件的选择由于所设计的三坐标工作台是用于数控铣床上，所以根据参考资料设计主要参数如下：1. 立铣刀最大直径的d=20 mm ；2. 立铣刀齿数Z=43. 最大铣削宽度e a =15mm;4. 最大背吃刀量p a =10mm;5. 加工材料为碳素钢。
6. X 、Y 方向的脉冲当量x y δδ==0.005mm/脉冲;7. X 、Z 方向的定位精度均为01.0±mm;8. 工作台面尺寸为350mm ×350mm ，加工范围为380mm ×380mm;9. 工作台空载进给最快移动速度：min /3000max max mm V V y x ==;10.工作台进给最快移动速度:min /300max max mm V V y x ==;11.每齿进给量F=0.1mm 。
12.铣刀转速n=300r/min 。
2.1 工作台的受力分析与计算所设计的三坐标工作台是用于铣床上，零件的加工方式为立式铣削，采用硬质合金立铣刀，工件的材料为碳钢。
则由所参考资料查得立铣时的铣削力计算公式为：0.850.750.73 1.00.13c e z p 118a f d a n Z F -=今选择铣刀的直径为d=20mm ，齿数Z=4,为了计算最大铣削力，在不对称铣削情况下，取最大铣削宽度为e a 15mm =，背吃刀量p a =10mm ，每齿进给量z f 0.1mm =，铣刀转速n 300r/min =。
则由式求的最大铣削力：C F =N N 1976430010201.01511813.00.173.075.085.0≈⨯⨯⨯⨯⨯⨯-N采用立铣刀进行圆柱铣削时，各铣削力之间的比值可由参考资料查得，考虑逆铣时的情况，可估算三个方向的铣削力分别为：N F F N F F N F F c fn c e c f 49425.0,75138.0,21741.1≈=≈=≈=。
现考虑立铣，则工作台受到垂直方向的铣削力N F F e Z 751==，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N F F f X 2174==，径向铣削力为N F F fn y 494==。
2.1 Z 轴的选型：2.1.2 直线滚动导轨副的计算与选型工作载荷是影响直线滚动导轨副使用寿命的重要因素。
工作台为水平布置，采用双导轨、四滑块的支承形式。
考虑最不利的情况，即垂直于台面的工作载荷全部由一个滑块承担，则单滑块所受的最大垂直方向载荷为：max G F F 4=+ 其中，移动部件重量Ｇ＝20kN ，外加载荷N F F z 751==，代入式中，得最大工作载荷max F =5.751kN 。
由所参考资料查得，根据工作载荷max F =5.751kN ，初选直线滚动导轨副的型号为KL 系列的JSA-LG25型，其额定动载荷Ca=17.7kN ，额定静载荷Coa=22.6kN 。
任务书规定工作台面尺寸为350mm ×350mm ，加工范围为380mm ×380mm ，考虑工作行程应留有一定余量，由所参考资料查得，按标准系列，选取导轨的长度为800mm 。
上述所取的KL 系列JSA-LG25系列导轨副的滚道硬度为60HRC ，工作温度不超过100C ，每根导轨上配有两只滑块，精度为4级，工作速度较低，载荷不大。
由所参考资料查得，分别取硬度系数f H =1.0，温度系数f T =1.00，接触系数f c =0.81，精度系数f R =0.9，载荷系数f w =1.5，代入式中，得距离寿命： L=Km F C f f f f f a w r c t h 16750)(3max≈⨯⨯⨯⨯⨯ 大于期望值50Km ，故距离额定寿命满足要求。
2.1.3 滚珠丝杠螺母副的计算与选型如前面所述，在立铣时，工作台受到进给方向的载荷（与丝杠轴线平行）Fy=494N,受到横向载荷（与丝杠轴线平行）Fx=2174N ，受到垂直方向的载荷（与工作台面垂直）Fz=751N.已知移动部件总重量G=20000N ，按矩形导轨进行计算，由所参考资料查得，取颠覆力矩影响系数K=1.1，滚动导轨上的摩擦系数μ=0.005。
求得滚珠丝杠副的最大工作载荷：N N G F F KF F y z x m 2497)]20000494751(005.021741.1[)(≈++⨯+⨯=+++=μ 设工作台在承受最大铣削力时的最快进给速度v=300mm/min ，初选丝杠导程Ph=5mm,则此时丝杠转速n=v/Ph=60r/min 。
取滚珠丝杠的使用寿命T=15000h,代入L0=60Nt/106,得丝杠寿命系数L0=54（单位为：106r ）。
由所参考资料查得，取载荷系数fw=1.2,滚道硬度为60HRC 时，取硬度系数fH=1.0,代入公式，求得最大动载荷：F Q =N F f f L m H w 1132530≈根据计算出的最大动载荷和初选的丝杠导程，由所参考资料查得，选择济宁博特精密丝杠制造有限公司生产的G 系列3205-4型滚珠丝杠副，为内循环固定反向器单螺母式，其公称直径为32mm ，导程为5mm ，循环滚珠为4圈*2系列，精度等级取5级，额定动载荷为13675N ，大于F Q ，满足要求。
将公称直径d 0=32mm,导程P h =5mm,代入λ=arctan[P h /(∏d 0)]，得丝杠螺旋升角λ=2°51′。
将摩擦角ψ=10′，代入η=tan λ/tan(λ+ψ),得传动效率η=92.1%。
2.1.4 步进电动机减速箱的选用为了满足脉冲当量的的设计要求，增大步进电动机的输出转矩，同时也为了使滚珠丝杠和工作台的转动惯量折算到电动机轴上尽可能的小，今在步进电动机的输出轴上安装一套齿轮机减速，采用一级减速，步进电动机的输出轴与齿轮相连，滚珠丝杠的轴头与大齿轮相连。
其中大齿轮设计成双片结构。
已知工作台的脉冲当量δ=0.005mm/脉冲，滚珠丝杠的的导程P h =5mm ， 初选步进电动机的步距角α=0.75°。
根据公式，算得减速比：()/(360)h i P αδ==（0.75⨯5）/（360⨯0.005）=25/12本设计选用常州市新月电机有限公司生产的JBF-3型齿轮减速箱。
大小齿轮模数均为1mm ，齿数比为75：36，材料为45调质钢，齿表面淬硬后达到55HRC 。
减速箱中心距为[（75+36）⨯1/2]mm=55.5mm,小齿轮厚度为20mm ，双片大齿轮厚度均为10mm 。
2.1.5 步进电动机的计算与选型已知：滚珠丝杠的公称直径d 0=32mm ，总长l=750mm ，导程Ph=5mm ，材料密度ρ=7.85⨯10-5kg/2cm ;移动部件总重力G=20000N ；小齿轮齿宽b 1=20mm.，直径d 1=36mm ，大小齿轮齿宽b 2=20mm ，直径d 2=75mm ；传动比i=25/12。
由所参考资料查得，算得各个零部件的转动惯量如下：22S L R J πρ= 22Z R J πρ=b滚珠丝杠的转动惯量J s =0.473kg ·cm 2;拖板折算到丝杠上的转动惯量J w = 0.298kg ·cm 2;小齿轮的转动惯量J z1=0.259 kg ·cm 2；大齿轮的转动惯量J z2=4.877 kg ·cm 2。
初选步进电动机的型号为110BYG2602,为两相混合式，由常州宝马集团公司生产，二相八拍驱动时的步距角为0.75°，由所参考资料查得该型号的电动机转子的转动惯量J m =15 kg ·cm 2。
则加在步进电动机转轴上的总转动惯量为：212()/eq m Z Z W S J J J J J J i =++++=16.56kg ·cm 2分快速空载和承受最大负载两种情况计算等效负载转矩Teq 。
1) 快速空载起动时电动机转轴所承受的负载转矩1eq T 由公式可知，1eq T 包括三部分;一部分是快速空载起动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩max a T ；一部分是移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩f T ；还有一部分是滚珠丝杠预紧后折算到电动机转轴上的附加摩擦转矩0T 。