数控激光切割机XY工作台部件的设计
【设计】数控机床课程设计XY数控工作台设计完整图纸
【关键字】设计课程设计任务书题目：数控工作台设计时间：2012年11月19日－2012年12月29日，共六周要求：该工作台可安装在钻、铣床上用于钻孔或铣削加工。
设计参数如下：X方向的脉冲当量为：0.01㎜/step；最大钻孔直径15㎜，铣刀直径的d=32mm;齿数为4；加工材料为碳钢；工作台行程范围是：400㎜X320㎜,；最大快速移动速度为：3m/min,具体任务：1、确定总体方案，绘制系统组成图一张（A3）2、机械部分设计计算，选择适当的元器件；3、画出X-Y工作台外形图和X向机械部分装配图一张(A0)4、设计控制系统硬件电路,画出控制系统硬件电路图一张（A1）5、编写设计说明书1分，（不少于8000）班级：学生：指导老师：2012年11月目录1前言 (4)2、课程设计的目的、意义及要求 (5)3课程设计的内容.....................................................................、7 4数控系统总体方案的确定 (8)5机械部分的设计 (9)6滚珠丝杠螺母副的选型和校核 (10)7导轨的选型和计算 (12)8 驱动电机的选用 (13)9 数控系统的设计 (16)10 心得体会 (24)11 参考书籍 (26)设计目的数控技术是数字程序控制数控机械实现自动工作的技术。
它广泛用于机械制造和自动化领域，较好地解决多品种、小批量和复杂零件加工以及生产过程自动化问题。
随着科技的迅猛发展，自动控制技术已广泛地应用于数控机床、机器人以及各类机电一体化设备上。
同时，社会经济的飞速发展，对数控装置和数控机械要求在理论和应用方面有迅速的发展和提高。
数控加工和编程毕业设计是数控专业教学体系中构成数控加工技术专业知识及专业技能的重要组成部分，我们学会了对相关学科中的基本理论、基本知识进行综合运用，同时使对本专业有较完整的、系统的认识，从而达到巩固、扩大、深化所学知识的目的，培养和提高了综合分析问题和解决问题的能力，以及培养了科学的研究和创造能力。
(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。
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。
数控X-Y工作台设计精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版机电一体化课程设计说明书题目：X-Y数控工作台机电系统设计班级：11级机械2班姓名：xxq学号指导老师：日期：2014年6月30日X-Y 数控工作台机电系统设计任务书题目：X-Y 数控工作台机电系统设计设计任务：设计一种供立式数控铣床使用的X-Y 数控工作台 设计要求：1、每6人一组数据，要求独立完成。
2、图纸要求：机械系统设计图纸2张（A 2），控制原理图一张（A 1）3、设计计算说明书1份（手写或电子版） 第八组主要参数：1. 立铣刀最大直径的d=12mm ；2. 立铣刀齿数Z=2;3. 最大铣削宽度e a =10mm;4. 最大背吃刀量p a =8mm;5. 加工材料为碳钢。
6. X 、Y 方向的脉冲当量x σ=0.01 mm/脉冲，y σ=0.005mm/脉冲;7. X 、Z 方向的定位精度均为01.0±mm;8. 工作台导轨长度为900mm ;9.工作台空载进给最快移动速度：v x =3000 mm/min ，v y =6000mm/min ; 10.工作台进给最快移动速度: min /800min,/400max max mm v mm v fy fx ==; 11.移动部件总重量为960N ； 12.丝杠有效行程为950mm ；目录1.引言： (5)2.设计任务 (5)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 (7)4.机械传动部件的计算与选型 (7)4.1 导轨上移动部件的重量估算 (7)4.2 铣削力的计算 (7)4.3 直线滚动导轨副的计算与选型（纵向） (8)F的计算及导轨型号的选取4.3.1 块承受工作载荷m ax4.3.2 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 (10)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。
数控激光切割机XY工作台设计
AbstractThis topic designs for CNC laser cutting machine. It completed the design of XY workbench mechanical structure and the CNC system. The design process has the design and analysis of XY workbench mechanical structure. To choice ball screw vice transmission system solutions which has a relatively high precision. There are specific calculation and selection on ball screw, linear rolling guide and gear of the transmission system; In order to validate the feasibility of the system, the stiffness of system are analyzed. The analysis and selection for stepping motor are according to the system's requirements and load. There are hardware specifications and design of control program for CNC system with 89C51 as the main control chip.Keywords CNC laser cutting machine tools XY table Single chip microcomputer目录摘要................................................................................................................. 错误!未定义书签。
(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。
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。
XY工作台设计说明书
目录一、总体 (2)二、机械结构设计 (3)1、脉冲当量和传动比的确定 (3)2、机械部件(工作台)总体尺寸 (3)3、工作载荷分析及计算 (4)4、滚珠丝杠螺母副的选型和校核 (5)5、导轨的选型和计算 (10)6、联轴器的选择及计算 (11)7、传动系统等效转动惯量计算 (12)8、步进电机的选用 (13)三、控制系统设计 (18)1、控制系统硬件的基本组成 (18)2、接口程序初始化及步进电机控制程序 (19)3、直线圆弧插补程序设计 (22)参考文献 (30)一、 总体1、总体参数设计一个数控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。
已知的设计参数如下：2、开、半闭、闭环选择开环伺服系统——步进电机驱动——没有检测装置半闭环伺服系统——交流或直流伺服电机驱动——脉冲编码器——速度反馈 闭环伺服系统——交流或直流伺服电机驱动——位置检测装置——位置反馈 本设计采用开环步进电机驱动。
3、传动初步设计电动机——联轴器——滚珠丝杠——工作台4、系统组成框图大致确定为：控制、接口、驱动、传动再到执行。
即为XY →→→→控制器接口电路驱动装置传动机构工作台5、机械传动系统简图X 轴与Y 轴的传动系统简图都如图所示二、机械结构设计1、脉冲当量和传动比的确定1.1、脉冲当量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 。
1.2、传动比的确定传动比计算公式：Pb L i δθ3600=专业课课程设计指导书（2－1） 其中：b θ为步进电机的步距角，0L 为滚珠丝杠导程，P δ为系统脉冲当量。
根据传动设计，采用联轴器，初选电机步距角︒=9.0b θ，丝杠导程mm L 40=，mm P 01.0=δ。
则其传动比101.036049.03600=⨯⨯==P b L i δθ 2、机械部件(工作台)总体尺寸由于工作台的加工范围为X ＝200mm ，Y ＝150mm 。
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。
XY工作台结构及控制设计
XY自动工作台结构及控制设计作者：XXX（陕西理工大学机械工程学院机械设计制造及自动化专业XXXX班，陕西汉中 723000）指导老师：XXX[摘要]本文针对常规钻床十字工作台或铣床十字工作台的使用需要，设计开发了一套XY自动工作台。
通过驱动两台伺服电机实现横纵坐标给定位移（坐标）的控制，确保该自动工作台的物理性能满足加工精度的要求。
通过对课题任务的分析，确定了该工作台的大致参数，并提出了几种传动方案，根据工作台的使用环境以及加工精度的要求，对几种方案进行了论证，确定了最终总体设计方案。
根据总体方案的思路对机械部分进行了设计，包括确定系统的脉冲当量、工作台外形尺寸及质量估算、滚动直线导轨副的计算、滚珠丝杠螺母副的选择与计算、齿轮的设计计算、步进电机的选择，并用proe绘制了工作台的三维模型及部分零件的CAD二维图纸。
根据控制需要以及控制特点确定了步进电机的开环控制方式，利用51单片机控制步进电机从而实现对横纵坐标的控制，该设计部分主要包括设计原理及方案选择、步进电机控制硬件电路设计、软件开发，且给出了程序流程图及程序代码，并用Proteus进行了电机正反转、加减速以及给定圈数控制的仿真调试，最后进行了测试数据分析。
本文最终实现了XY自动工作台的结构及控制设计，能够实现工作台行程范围内(X向0-298mm,Y向0-223mm)的正反向移动，加减速（62r/min-435r/min）以及给定位移的控制，并对控制效果实现了软件仿真。
[关键词] XY自动工作台;数控机床;机械部分;传动元件;控制系统Design of XY Automatic Workbench Structure andControl SystemAuthor:Dongjiang,Zhang(Grade 2013,class 3,Maior Mechanical Design Manufacturing and Automation, Mechanical Engineering Dept.Shaanxi University of Technology Hanzhong 723000 Shaanxi)Tutor:Changqian,WangAbstract:This paper mainly talking about the design of a set of XY autmatic workbench for the use of the routme drilling machine cross platform or milling machine cross platform. By driving two servomotors to realize the control of horizontal and vertical coordinates for positioning movement (coordinates) , the physical performance of the automatic workbench can be satisfied with the requirements of machining accuracy.Through the analysis of the task ,parameters of the workbench was determined and several transmission scheme was put forward.According to the workbench of the use of the environment and the requirement of peocessing precision, several kinds of schemes were discussed and determined the final design scheme.The mechanical part was designed by the idea of the overall program, including the determination system of pulse, the size of the workbench and weight estimation ,liner rolling quide calculation, ball screw pair selection and calculation of gear design and calculation, selection of the stepper motor ,add draws the 3D model of the workbench and CAD drawings of some parts.According to the requirements and characteristics to determine the stepper motor open-loop control mode. By using the 51 single-chip computer to control stepper motor accomplish the control of the vertical and horizontal coordinates, this design part mainly includes the design principles and scheme selection, the design of the stepper motor control hardware circuit, software development, and the program flow chart and program code, and carring out by the Proteus for motor reversal, and the deceleration and simulation control given circle debugging, the final test data analysis.This paper finally realized the design of structure and control of the XY automatic woekbench, which can realize range (X ：0-298mm, Y：0-223mm)of the forward and backward movement, acceleration and deceleration (62r / min-435r / min ) and the control of displacement, and the control effect to the realization of simulation software.Keywords:XY automatic table ;CNC machine tool; mechanical parts transmission; element control system目录1 前言 (1)1.1设计的目的及意义 (1)1.2发展现状及发展趋势 (1)2 总体设计方案确定 (2)2.1系统的运动方式与伺服系统 (2)2.2控制系统 (2)2.3XY自动工作台的结构及传动方式 (2)3 机械部分设计 (3)3.1确定系统的脉冲当量 (3)3.2工作台的外形尺寸及重量估算 (3)3.3滚动直线导轨副的选择与计算 (3)3.3.1导轨的当量载荷 (4)3.3.2当量载荷计算 (4)3.3.3计算额定动、静载荷 (4)3.4滚珠丝杠螺母副的选择与计算 (6)3.4.1计算载荷FC (6)3.4.2根据寿命条件计算必需的额定动载荷 (6)3.4.3根据必需的额定动载荷Ca选择螺旋尺寸 (6)3.4.4刚度验算 (7)3.5齿轮的设计、计算 (7)3.5.1齿轮的参数确定 (7)3.5.2齿轮间的传动消隙 (8)3.6步进电机的选择 (8)3.6.1步进电机启动力矩的计算 (8)3.6.2计算系统在电机轴上的等效转动惯量 (9)4 控制部分设计 (11)4.1设计原理及方案 (11)4.1.1设计原理 (11)4.1.2设计方案 (11)4.2步进电机控制及驱动系统电路设计实现 (14)4.2.1硬件设计 (14)4.2.2软件设计 (16)4.3软件仿真调试 (16)4.4测试数据分析 (17)5 总结与展望 (19)5.1总结 (19)5.2展望 (19)致谢 (20)参考文献 (21)附录1 前言当今世界，一个国家机械工业的发展对于国家综合国力的提升有着不可缺少的地位，机械工业是国民经济的基础性产业，也是国民经济的装备产业，机械工业承担着为国民经济各部门、各行业提供技术装备和生产工具的任务。
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。
xy 数控工作台设计
华东交通大学理工学院课程设计课程设计说明书题目： x-y数控工作台机电系统设计系部名称：机械电子工程系专业班级：机电1班学生姓名：学号：指导教师：2014年12月摘要X-Y数控工作台机电系统是一个开环控制系统,其结构简单,实用方便而且能够保证一定的精度。
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数控工作台作为课程设计的内容，对机械电子专业的学生具有普遍意义。
本文结合普通数控铣床的基本结构，设计了一台X-Y数控工作台，为铣床的数控化奠定了基础。
首先，确定了X-Y数控工作台的总体设计方案，包括机械传动部件的选择和数控系统的设计，机械传动部件的选择如导轨副选用，丝杆螺母副的选用，减速装置的选用，伺服电动机的选择等。
其次，对X-Y数控工作台进行机械部分设计，包括直线导轨副的计算与选型，滚珠丝杠螺母副的计算与选型等。
最后，对X-Y数控工作台系统设计。
通过设计能够满足设计要求，达到数控工作台的基本要求，因本人水平有限，错误和不足之处，敬请老师批评指正。
关键字：X-Y数控工作台，机电一体化系统，滚珠丝杠螺母副，伺服电动机目录第1章概述 ................................................................................................... 错误！未定义书签。
1.1 设计任务................................................................................................... 错误！未定义书签。
第2章总体方案的确定 ...................................................................................................................2.1 机械传动部件的选择...................................................................................................................2.1.1 导轨副的选用............................................................................................................................2.1.2 丝杠螺母副的选用....................................................................................................................2.1.3 减速装置的选用........................................................................................................................2.1.4 伺服电动机的选用....................................................................................................................2.1.5 检测装置的选用........................................................................................................................2.2 控制系统的设计.........................................................................................................................第3章绘制总体方案图....................................................................................................................第4章机械传动部分的计算与选型.....................................................................................................4.1 导轨上移动部件的重量估算........................................................................................................4.2 铣削力的计算...............................................................................................................................4.3 直线滚动导轨副的计算与选型...................................................................................................4.3.1 滑块承受工作载荷的计算及导轨型号的选取 ........................................................................4.3.2 距离额定寿命的计算................................................................................................................4.4 滚珠丝杠螺母副的计算与选型...................................................................................................4.4.1 最大工作载荷F m的计算..........................................................................................................4.4.2 最大动载荷F Q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...........................................................................................................4.6 步进电机的计算与选型...............................................................................................................4.7 增量式旋转编码器的选用........................................................................................................... 第5章工作台控制系统的设计........................................................................................................................... 第6章步进电机驱动电源的使用.....................................................................................................................参考文献 .........................................................................................................................................一、设计任务 题目：X-Y 数控工作台机电系统设计任务：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）立铣刀最大直径d=15mm ； 2）立铣刀齿数Z=3； 3）最大铣削宽度a e =15 mm ； 4）最大背吃刀量a p =8 mm ； 5）加工材料为碳素钢；6）X 、Y 方向的脉冲当量δx =δy =0.005mm/脉冲； 7）X 、Y 方向的定位精度均为±0.01 mm ； 8）工作台导轨长度为1260mm ；9）工作台空载最快移动速度min /3000mm v v y x ==； 10）工作台进给最快移动速度v xmax =v ymax =3000 mm/min ； 11）工作台尺寸为230 mm³230 mm 12）加工范围伟250 mm³250 mm二、总体方案的确定 2.1机械传动部件的选择 2.1.1导轨副的选用要设计的X-Y 工作台是用来配套轻型的立式数控铣床的，需要承受的载荷不大，但脉冲当量小、定位精度高，因此，决定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、结构紧凑、安装预紧方便等优点。
XY数控工作台机电系统设计
目录前言........................................................................................................................... - 2 -第一章课程设计的目的、意义及要求 ................................................................ - 3 -第二章课程设计的内容 ........................................................................................ - 4 -第三章数控系统总体方案的确定 ........................................................................ - 5 -第四章机械部分设计 ............................................................................................ - 6 -4.1确定系统脉冲当量 ................................................................................ - 6 -4.2. 导轨上移动部件的重量估算 .............................................................. - 6 -4.3 铣削力的计算 ....................................................................................... - 6 -4.4 滚动导轨副的计算与选型 ................................................................... - 7 -4.5 滚珠丝杠螺母副的计算与选型 ........................................................... - 8 -4.6 步进电动机减速箱的选用 ................................................................. - 10 -4.7 步进电动机的计算与选型 ................................................................. - 11 -4.8 增量式旋转编码器的选用 ................................................................. - 15 -第五章工作台控制软件设计 .............................................................................. - 15 -第六章步进电动机驱动电源的选用 ................................................................ - 18 -第七章结束语 ...................................................................................................... - 18 -参考文献 ................................................................................................................ - 19 -前言课程设计是机床数控系统课程的十分重要实践环节之一。
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。
300×40数控激光切割机XY工作台部件及单片机控制设计
300×400数控激光切割机XY工作台部件及单片机控制设计摘要：激光切割的适用对象主要是难切割材料，如高强度、高韧性材料以及精密细小和形状复杂的零件，因而数控激光切割在我国制造业中正发挥出巨大的优越性。
本文设计了一台单片机控制的数控激光切割机床，主要完成了：机床整体结构设计，Z 轴、XY轴的结构设计计算、滚珠丝杠、直线滚动导轨的选择及其强度分析；以步进电机为进给驱动的驱动系统及其传动机构的分析设计计算；以89C51为主控芯片的数控系统硬件电路设计、系统初始化设计及系统软件方案设计和步进电机的控制程序设计。
关键词CNC，激光切割机床，XY工作台，单片机300 × 400 CNC laser cutting machine XY table parts and SCM control designABSTRACT：Laser cutting machine tool was usually used for the hard-cutting material, such as high-strength material, high precision ductile materials, and smart and complicated components. So, CNC laser cutting has been playing an important role in China's manufacturing industry.This paper describes the design of a SCM-controlled CNC laser cutting machine tools. More attention was paid on the overall machine design, Z axis, XY axis in the design, ball-screw and the choice of linear motion guide and intensity analysis; the drive system into which stepper motor was put and the analysis of the drive system design; 89C51 chip was mainly used for the design of hardware circuit, the design of system initialization and the design of stepper motor’s controlling program.Key words CNC, laser cutting machine tools, XY table ,Single chip microcomputer目录第一章绪论 (1)1.1激光技术概述 (1)1.2激光切割机的应用 (1)1.3设计任务 (1)1.4总体设计方案分析 (2)第二章机械部分XY工作台及Z轴的基本结构设计 (4)2.1 XY工作台的设计 (4)2.1.1主要设计参数及依据 (4)2.1.2 XY工作台部件进给系统受力分析 (4)2.1.3初步确定XY工作台尺寸及估算重量 (4)2.2 Z轴随动系统设计 (5)第三章滚珠丝杠传动系统的设计计算 (7)3.1 滚珠丝杠副导程的确定 (7)3.2 滚珠丝杠副的传动效率 (7)第四章直线滚动导轨的选型 (9)第五章步进电机及其传动机构的确定 (11)5.1 步进电机的选用 (11)5.1.1 脉冲当量和步距角 (11)5.1.2步进电机上起动力矩的近似计算 (11)5.1.3确定步进电机最高工作频率 (12)5.2齿轮传动机构的确定 (12)5.2.1传动比的确定 (12)5.2.2齿轮结构主要参数的确定 (12)5.3步进电机惯性负载的计算 (13)第六章传动系统刚度的确定 (15)6.1 根据工作台不出现爬行的条件来确定传动系统的刚度 (15)6.2根据微量进给的灵敏度来确定传动系统刚度 (15)第七章消隙方法与预紧 (17)7.1消隙方法 (17)7.1.1偏心轴套调整法 (17)7.1.2锥度齿轮调整法 (18)7.1.3双片齿轮错齿调整法 (18)7.2预紧 (19)第八章控制系统设计 (20)8.1 确定机床控制系统方案 (20)8.2 主要硬件配置 (20)8.2.1主要芯片选择 (20)8.2.2 主要管脚功能 (20)8.2.3 EPROM的选用 (21)8.2.4 RAM的选用 (22)8.2.5 89C51存储器及I/O的扩展 (22)8.2.6 8155工作方式查询 (23)8.2.7状态查询 (24)8.2.8 8155定时功能 (25)8.2.9 芯片地址分配 (26)8.3总体程序控制 (27)8.3.1流程图 (27)8.3.2总程序 (27)8.4 键盘设计 (28)8.4.1键盘定义及功能 (28)8.4.2 键盘程序设计 (29)8.5 显示器设计 (33)8.5.1显示器显示方式的选用 (33)8.5.2显示器接口 (34)8.5.3 8155扩展I/O端口的初始化 (34)8.6 插补原理 (35)8.7光电隔离电路 (35)8.8越界报警电路 (36)第九章步进电机接口电路及驱动 (39)第十章总结 (40)致谢 (41)参考文献 (42)第一章绪论1.1激光技术概述激光被誉为二十世纪最重大的科学发现之一，它刚一问世就引起了材料科学家的高度重视。
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图书分类号：密级：毕业设计(论文)数控激光切割机XY工作台部件及单片机控制设计CNC LASER CUTTING MACHINE XY WORK-BENCH COMPONENTS AND SCMCONTROL DESIGN学生姓名学院名称专业名称指导教师20**年5月27日摘要本课题针对数控激光切割机进行了设计。
主要完成了XY工作台的机械结构设计和单片机的控制系统的设计。
设计过程中，对于XY工作台的机械结构进行了具体的设计分析，选用了精度相对高的滚珠丝杠副传动系统方案，具体对传动系统中的滚珠丝杠、直线滚动导轨、齿轮进行了计算和选型；为验证系统的可行性，对系统的刚度进行了分析；根据系统的要求和载荷，对步进电机进行了分析和选型。
对以89C51为主控芯片的数控系统进行了硬件说明和控制程序设计。
关键词 CNC；数控激光切割机；XY工作台；单片机AbstractThis topic designs for CNC laser cutting machine. It completed the design of XY workbench mechanical structure and the CNC system. The design process has the design and analysis of XY workbench mechanical structure. To choice ball screw vice transmission system solutions which has a relatively high precision. There are specific calculation and selection on ball screw, linear rolling guide and gear of the transmission system; In order to validate the feasibility of the system, the stiffness of system are analyzed. The analysis and selection for stepping motor are according to the system's requirements and load. There are hardware specifications and design of control program for CNC system with 89C51 as the main control chip.Keywords CNC laser cutting machine tools XY table Single chip microcomputer目录摘要 (I)Abstract.......................................................................................................................................... I I 1 绪论 (4)1.1激光技术概述 (4)1.2激光切割技术的应用 (4)1.3设计任务 (5)1.4总体设计方案分析 (5)2 工作台机械结构设计 (8)2.1 XY工作台的设计 (8)2.1.1 X-Y工作台结构设计总述 (8)2.1.2主要设计参数及依据 (8)2.1.3 XY工作台部件进给系统受力分析 (9)2.1.4初步确定XY工作台尺寸及估算重量 (9)2.2 Z轴随动系统设计 (9)2.3 机座的设计 (10)2.3.1 机座的结构设计 (10)2.3.2机座材料的选择 (11)3 传动系统的设计 (12)3.1丝杠的选型 (12)3.1.1 丝杠的介绍 (12)3.1.2丝杠螺母副的选择 (13)3.1.3丝杠的校核 (14)3.2 滚珠丝杠支承的选择 (16)3.2.1 支承方式的选择 (16)3.2.2 轴承的选择 (16)3.3导轨的选型及计算 (16)3.3.1 导轨的组成种类及其应满足的要求 (16)3.3.2导轨材料的选择及热处理 (16)3.3.3导轨的选型及长度估算 (17)3.3.4导轨副的额定寿命计算 (18)3.3.5滚动导轨副的技术要求 (20)3.4 步进电机的选择 (20)3.4.1步进电机的特点 (20)3.4.2 步进电机的选型 (20)3.4.3步进电机惯性负载的确定 (22)3.4.4 步进电机接口及电路驱动 (23)3.5齿轮传动机构的确定 (26)3.5.1传动比的确定 (26)3.5.2齿轮结构主要参数的确定 (26)3.6传动系统刚度的确定 (27)4 消隙方法与预紧 (29)4.1 消隙方法 (29)4.2预紧 (30)5 控制系统设计 (32)5.1 确定机床控制系统方案 (32)5.2 主要硬件配置 (32)5.2.1主要芯片选择 (32)5.2.2 主要管脚功能 (32)5.2.3 EPROM的选用 (33)5.2.4 RAM的选用 (34)5.2.5 89C51存储器及I/O的扩展 (34)5.2.6 8155工作方式查询 (35)5.2.7状态查询 (36)5.2.8 8155定时功能 (36)5.2.9 芯片地址分配 (37)5.3 总体程序控制 (38)5.3.1流程图 (38)5.3.2主程序 (38)5.4 键盘设计 (39)5.4.1键盘定义及功能 (39)5.4.2 键盘程序设计 (40)5.5 显示器设计 (41)5.5.1显示器显示方式的选用 (41)5.5.2显示器接口 (41)5.5.3 8155扩展I/O端口的初始化 (41)5.6 插补说明 (42)5.7光电隔离电路 (44)5.8越界报警电路 (45)结论 (46)致谢 (47)参考文献 (48)附录 (49)1 绪论1.1激光技术概述激光被誉为二十世纪最重大的科学发现之一，它刚一问世就引起了材料科学家的高度重视。
1971年11月，美国通用汽车公司率先使用一台250W CO2激光器进行利用激光辐射提高材料耐磨性能的试验研究，并于1974年成功地完成了汽车转向器壳内表面（可锻铸铁材质）激光淬火工艺研究，淬硬部位的耐磨性能比未处理之前提高了10倍。
这是激光表面改性技术的首次工业应用。
多年以来，世界各国投入了大量资金和人力进行激光器、激光加工设备和激光加工对材料学的研究，促使激光加工得到了飞速发展，并获得了巨大的经济效益和社会效益。
如今在中国，激光技术已在工业、农业、医学、军工以及人们的现代生活中得到广泛的应用，并且正逐步实现激光技术产业化，国家也将其列为“九五”攻关重点项目之一。
“十五”的主要工作是促进激光加工产业的发展，保持激光器年产值20％的平均增长率，实现年产值200亿元以上；在工业生产应用中普及和推广加工技术，重点完成电子、汽车、钢铁、石油、造船、航空等传统工业应用激光技术进行改造的示范工程；为信息、材料、生物、能源、空间、海洋等六大高科技领域提供崭新的激光设备和仪器。
数控化和综合化把激光器与计算机数控技术、先进的光学系统以及高精度和自动化的工件定位相结合，形成研制和生产加工中心，已成为激光加工发展的一个重要趋势。
1.2激光切割技术的应用激光切割是用聚焦镜将CO2激光束聚焦在材料表面使材料熔化,同时用与激光束同轴的压缩气体吹走被熔化的材料,并使激光束与材料沿一定轨迹作相对运动,从而形成一定形状的切缝。
从二十世纪七十年代以来随着CO2激光器及数控技术的不断完善和发展,目前已成为工业上板材切割的一种先进的加工方法。
在五、六十年代作为板材下料切割的主要方法中：对于中厚板采用氧乙炔火焰切割；对于薄板采用剪床下料,成形复杂零件大批量的采用冲压,单件的采用振动剪。
七十年代后,为了改善和提高火焰切割的切口质量,又推广了氧乙烷精密火焰切割和等离子切割。
为了减少大型冲压模具的制造周期,又发展了数控步冲与电加工技术。
各种切割下料方法都有其有缺点,在工业生产中有一定的适用范围。
激光切割机是光、机、电一体化高度集成设备，科技含量高，与传统机加工相比，激光切割机的加工精度更高、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，可以说是一场技术革命。
激光切割的适用对象主要是难切割材料，如高强度、高韧性、高硬度、高脆性、磁性材料，以及精密细小和形状复杂的零件。
激光切割技术、激光切割机床正在各行各业中得到广泛的应用。
因此研究和设计数控激光切割有很强的现实意义。
微机控制技术正在发挥出巨大的优越性。
1.3设计任务本次设计任务是设计一台单片机（89C51主控芯片）控制激光切割机床，主要设计对象是XY工作台部件及89C51单片机控制原理图。
而对激光切割机其他部件如冷水机、激光器等不作为设计内容要求，只作一般了解。
单片机对XY工作台的纵、横向进给脉冲当量0.001mm/ pluse。
工作台部件主要构件为滚珠丝杠副、滚动直线导轨副、步进电机、工作台等。
设计时应兼顾两方向的安装尺寸和装配工艺。
1.4总体设计方案分析通过网上查阅相关激光切割机工作台的资料，发现目前在市场上流行的主要有两种系统方案的激光切割机工作台，区别主要是在传动方式上的不同，一种是齿条齿轮传动系统，其成品样式如图1-1：图 1-1 齿条齿轮传动的激光切割机一种是滚珠丝杠传动系统的工作台，其成品样式如图1-2：图1-2 滚珠丝杠传动的激光切割机传动体统方案的比较和选择：（1）滚珠丝杠副的特点：传动效率高、系统刚度好、传动精度高、使用寿命长、运动具有可逆性（即可将回转运动转变为直线运动，又可将直线运动转变为回转运动，且逆传动效率几乎与正传动效率相同）、不会自锁、可进行预紧和调隙。
（2）齿条与齿轮的契合在传动的过程中是相当稳定的，所以在相似的技术当中算是比较稳定的一种，它自身也拥有自身的特点：齿轮传动是应用最为广泛的一种传动形式，与其它传动相比，具有传递的功率大、速度范围广、效率高、工作可靠、寿命长、结构紧凑、能保证恒定传动比；缺点是制造及安装精度要求高，成本高，不适于两轴中心距过大的传动。
这两种方案各有其特点，本文选择滚珠丝杠为传动系统。
参考数控激光切割机的有关技术资料，确定总体方案如下：图1-3 系统总体原理图采用89C51主控芯片对数据进行计算处理，由I/O接口输出控制信号给驱动器，来驱动步进电机，经齿轮机构变速后，带动滚珠丝杠转动，实现进给。
其原理示意图1-3。
微机控制线路图参考MCS－51系列单片机控制XY工作台线路图。