数控激光切割机XY工作台设计
数控切割机工作台xy轴进给毕业设计
数控切割机工作台x y轴进给毕业设计(总46页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--（201 届）本科毕业设计（论文）资料题目名称：龙门式数控水刀切割机工作台的设计学院机械工程学院（部）：专业：机械工程及其自动化学生姓名：班级：学号指导教师姓职称名：职称最终评定成绩：湖南工业大学教务处201届本科毕业设计（论文）资料第一部分本科毕业设计（论文）（2015届）本科毕业设计（论文）题目名称：龙门式数控水刀切割机工作台的设计学院机械工程学院（部）：专业：机械工程及其自动化学生姓名：班级：学号指导教师姓职称名：职称最终评定成绩：201年5月湖南工业大学本科毕业论文（设计）诚信声明本人郑重声明：所呈交的毕业论文（设计），题目《龙门式数控水刀切割机工作台的设计》是本人在指导教师的指导下，进行研究工作所取得的成果。
对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文章以明确方式注明。
除此之外，本论文（设计）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
本人完全意识到本声明应承担的责任。
作者签名：日期：年月日摘要本论文：龙门式数控水刀切割机工作台的设计经检索、阅读相关文献，在国际和国内的数控水射流技术发展的背景下提出了相应的设计方案。
利用理论力学、材料力学、机械原理、机械设计、互换性与测量技术、工程图学等知识主要对龙门、工作台的滚珠丝杠螺母副和直线滚动导轨等零部件进行受力分析、设计选型、强度校核、寿命计算和稳定性分析，最终选择出滚珠丝杠螺母副型号为FFZD6310—5右旋；导轨选择了HSR—20A、LM直线滚动导轨；轴承选择7010C角接触球轴承；电机采用Y100L—6驱动电机型号；联轴器选用YL10凸缘联轴器。
并由此给出了外形装配图、x-y方向原理装配图以及丝杠、导轨、滑块、手孔盖、轴承座、轴承端盖等零件图。
本论文设计工作对其他相关装置的设计具有重要的参考价值。
X-Y数控工作台设计说明书(最终版)
高、动态响应快、运转平稳、寿命长、效率高，预紧后可消除反向间隙。
（3）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，本设计决定采用无间
2.2控制系统的设计.................................................................3
2.3绘制系统组成框图...............................................................3
2.4绘制机械传动系统简图...........................................................3
3、机械传动部件的计算与选型...........................................................4
3.1脉冲当量的确定.................................................................4
伺服系统实现位置伺服控制有开环、闭环、半闭环3种控制方式。开环控制的伺服系统存在着控制
精度不能达到较高水平的基本问题，但是步进电机具有角位移与输入脉冲的严格对应关系，使步距误差
不会积累；转速和输入脉冲频率严格的对应关系，而且在负载能力范围内不受电流、电压、负载大小、
环境条件的波动而变化的特点。并且步进电机控制的开环系统由于不存在位置检测与反馈控制的问题，
(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。
XY数控工作台设计说明书范文[1]
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适用标准文案1、整体方案设计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，达成机械系统设计、控制系统设计与相应软件编程，依据实验条件进行调试，达成整个开发系统。
主要参数见下表：系列型号行程台面尺寸底座外形尺寸最大负载XY最大重复定定位X Y C B H C1B1H1长度重量挪动速位精度L N度HXY-4025400250240254156505001847785001M/分±整体方案确立方案确立思想方案一：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：步进电动机长处：采纳滚珠丝杠螺母副，可实现旋转运动与直线运动互相变换，在拥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。
长处是摩擦系数小，传动效率高，敏捷度高，传动安稳，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，采纳单片机控制步进电动机，响应迅速而正确。
弊端：滚珠丝杠螺母副的不足在于制造工艺复杂，成本高，不可以自锁，故需附带制动装置。
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：滑动导轨控制部分控制器件：单片机控制方式：开环控制伺服电机：直流无刷电机长处：适用标准文案同步带传动无相对滑动，传动比正确，传动精度高，齿形带的强度高，厚度小、重量轻，故可用于高速传动；传动比恒定，同步带无需特别涨紧，因此作用于轴和轴承等上的载荷小，传动效率高。
单片机控制直流无刷电机，空载电流小，效率高。
弊端：同步带工作时候有温度要求，安装精度要求较高，中心间距要求较高，有时需要张紧，安装麻烦。
无刷直流电机启动时有震动，控制器要求高，价钱高。
采纳开环精度较低。
方案三：机械部分传动：齿轮齿条支撑：直线导轨控制部分控制器件：单片机控制方式：闭环控制伺服电机：直流无刷电机长处：齿轮齿条传动功率大，精度高，稳固性好，响应速度快。
X、Y工作台设计说明书
目录一、课程设计目的 (2)二、课程设计任务及内容 (2)三、总体方案的确定 (3)1、机械传动部件的选择 (3)2、控制系统设计 (4)四、机械传动部件的计算与选型 (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 (6)4、滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (8)5、步进电机减速箱的选用 (11)6、步进电动机的计算与选型 (12)7、增量式旋转编码器的选用 (16)五、工作台机械装配图的绘制 (16)六、工作台控制系统电路图绘制 (16)七、步进电动机驱动电源的选择 (16)总结 (17)参考文献 (18)附录： (19)1、操作控制面板 (19)2、控制程序 (19)X-Y数控工作台机电系统设计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的意义。
模块化的X-Y数控工作台，通常有导轨座、移动滑块、工作平台、滚珠丝杠螺母副，以及伺服电动机等部件构成。
其外观形式如图1所示。
其中，伺服电动机作为执行元件用来驱动滚珠丝杠，滚珠丝杆的螺母带动滑块和工作平台在导轨上运动，完成工作台在X、Y方向的直线移动。
导轨副、滚珠丝杆的螺母副和伺服电动机等均已标准化，由专门厂家生产，设计时只需根据工作载荷选取即可。
控制系统根据需要，可以选用标准的工业控制计算机，也可以设计专用的微机控制系统。
图1 X-Y数控工作台外形一、课程设计目的机电一体化技术又称为机械电子技术，它不是一门独立的工程学科，是机械技术、电子技术、信息技术、自动控制技术等相关技术综合。
机电一体化课程设计是针对机电一体化系列课程的要求，继机电一体化课程后的一门设计实践性课程。
它是理论与实践的结合，是培养学生机电一体化产品综合设计能力必不可少的教学环节。
(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。
300x400数控激光切割机XY工作台部件及单片机控制设计毕业设计说明书
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)300×400数控激光切割机XY工作台部件及单片机控制设计全套图纸更多设计请联系QQ360702501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。
简易的数控XY工作台
一、设计目的通过设计一套简易的数控XY 工作台，对加深对数控机床的认识有很大的帮助，同时也了解机电一体化的一些基本知识，并能够初步掌握机电一体化系统设计方法，对于今后的理论及工作起到打基础的作用，也能培养自己的创新意识和动手能力。
二、设计参数及要求1. 设计参数设计一套简易的数控XY 工作台及其控制系统。
该工作台用于钻床的加工。
设计参数如下：台面尺寸180×140×20；底座外形尺寸：240×260×150；行程X=140；台面速度：X2.m/min ；进给抗力X225N;工件物重：8kg ；定位精度X mm /300013.0 ;重复定位精度为±0.01mm 2.设计要求1） 数控XY 工作台机械部分的设计计算； 2） 数控XY 工作台机械部分装配图设计；3） 基于PLC 的机电液控制系统设计图（附在说明书中）； 4） 设计并调试PLC 控制梯形图； 5） 编写设计说明书。
三、总体方案的确定（1）运动方式：由于是将原普通钻床的基础上设计一数控XY工作台，所以设计改造后的机床的运动方式是点位控制。
（2）传动方式：要求采用步进电机控制XY工作台的位置，因此可以采用滚珠丝杠螺母副的传动方式，用联轴器连接步进电机和滚珠丝杠实现传动。
（3）电机的选择本次设计的为简易的经济型数控钻床，因此采用开环伺服系统控制，其结构简单，易于调整与维修，且能保证一定精度。
（4）丝杠、导轨、伺服电机的计算选型。
（5）PLC的选型与编程。
系统控制原理图:四、设计的具体内容计算及说明结果2.1导轨的基本要求○1导向精度：指运动部件按给定方向作直线运动的准确程度。
○2精度保持性：指导轨在工作过程中保持原有几何精度的能力。
○3运动精度：包括低速运动平稳、无爬行、定位准确。
○4足够的刚度：在载荷的作用下，导轨的变形不应超过允许值。
○5结构工艺性好：导轨的结构应力求简单、便于制造、检验和调整，从而降低成本。
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。
X-Y数控工作台设计说明书[1]
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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 。
简易的数控XY工作台
一、设计目的通过设计一套简易的数控XY 工作台，对加深对数控机床的认识有很大的帮助，同时也了解机电一体化的一些基本知识，并能够初步掌握机电一体化系统设计方法，对于今后的理论及工作起到打基础的作用，也能培养自己的创新意识和动手能力。
二、设计参数及要求1. 设计参数设计一套简易的数控XY 工作台及其控制系统。
该工作台用于钻床的加工。
设计参数如下：台面尺寸180×140×20；底座外形尺寸：240×260×150；行程X=140；台面速度：X2.m/min ；进给抗力X225N;工件物重：8kg ；定位精度X mm /300013.0 ;重复定位精度为±0.01mm 2.设计要求1） 数控XY 工作台机械部分的设计计算； 2） 数控XY 工作台机械部分装配图设计；3） 基于PLC 的机电液控制系统设计图（附在说明书中）； 4） 设计并调试PLC 控制梯形图； 5） 编写设计说明书。
三、总体方案的确定（1）运动方式：由于是将原普通钻床的基础上设计一数控XY工作台，所以设计改造后的机床的运动方式是点位控制。
（2）传动方式：要求采用步进电机控制XY工作台的位置，因此可以采用滚珠丝杠螺母副的传动方式，用联轴器连接步进电机和滚珠丝杠实现传动。
（3）电机的选择本次设计的为简易的经济型数控钻床，因此采用开环伺服系统控制，其结构简单，易于调整与维修，且能保证一定精度。
（4）丝杠、导轨、伺服电机的计算选型。
（5）PLC的选型与编程。
系统控制原理图:四、设计的具体内容计算及说明结果2.1导轨的基本要求○1导向精度：指运动部件按给定方向作直线运动的准确程度。
○2精度保持性：指导轨在工作过程中保持原有几何精度的能力。
○3运动精度：包括低速运动平稳、无爬行、定位准确。
○4足够的刚度：在载荷的作用下，导轨的变形不应超过允许值。
○5结构工艺性好：导轨的结构应力求简单、便于制造、检验和调整，从而降低成本。
数控xy工作台课程设计
数控xy工作台课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握数控XY工作台的基本原理、结构及其操作方法。
通过本课程的学习，学生应能理解数控XY工作台的工作原理，熟悉其结构组成，并能熟练操作数控XY工作台进行各种加工操作。
1.了解数控XY工作台的工作原理。
2.熟悉数控XY工作台的结构组成。
3.掌握数控XY工作台的操作方法。
4.能够正确操作数控XY工作台。
5.能够根据加工要求进行参数设置。
6.能够进行数控XY工作台的维护和故障排除。
情感态度价值观目标：1.培养学生的团队合作意识。
2.培养学生的创新精神和实践能力。
3.培养学生的职业素养，使其具备良好的工作态度和职业道德。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括数控XY工作台的基本原理、结构组成及其操作方法。
1.数控XY工作台的基本原理：介绍数控XY工作台的工作原理，包括数控系统的组成、工作原理及其与XY工作台的关系。
2.数控XY工作台的结构组成：介绍数控XY工作台的各个部分，包括主机、控制系统、执行机构等，并详细讲解各部分的功能和作用。
3.数控XY工作台的操作方法：讲解如何进行数控XY工作台的操作，包括操作界面、操作步骤、参数设置等，并通过实际操作演示，使学生能够熟练掌握。
三、教学方法本课程采用讲授法、讨论法、实验法等多种教学方法相结合，以激发学生的学习兴趣和主动性。
1.讲授法：通过讲解数控XY工作台的基本原理、结构组成及其操作方法，使学生掌握相关知识。
2.讨论法：学生进行分组讨论，引导学生思考和分析数控XY工作台的相关问题，提高学生的解决问题的能力。
3.实验法：安排实际操作实验，使学生能够将所学知识运用到实际操作中，提高学生的实践能力。
四、教学资源本课程所需教学资源包括教材、实验设备等。
1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统的学习资料。
2.实验设备：准备现代化的数控XY工作台设备，供学生进行实际操作练习。
通过以上教学资源的支持，为学生创造良好的学习环境，提高学生的学习效果。
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。
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 。
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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。
Abstract. (I)1 绪论 (1)1.1激光技术概述 (1)1.2激光切割技术的应用 (1)1.3设计任务 (2)1.4总体设计方案分析 (2)2 工作台机械结构设计 (5)2.1 XY工作台的设计 (5)2.1.1 X-Y工作台结构设计总述 (5)2.1.2主要设计参数及依据 (5)2.1.3 XY工作台部件进给系统受力分析 (6)2.1.4初步确定XY工作台尺寸及估算重量 (6)2.2 Z轴随动系统设计 (6)2.3 机座的设计 (7)2.3.1 机座的结构设计 (7)2.3.2机座材料的选择 (8)3 传动系统的设计 (9)3.1丝杠的选型 (9)3.1.1 丝杠的介绍 (9)3.1.2丝杠螺母副的选择 (10)3.1.3丝杠的校核 (11)3.2 滚珠丝杠支承的选择 (13)3.2.1 支承方式的选择 (13)3.2.2 轴承的选择 (13)3.3导轨的选型及计算 (13)3.3.1 导轨的组成种类及其应满足的要求 (13)3.3.2导轨材料的选择及热处理 (13)3.3.3导轨的选型及长度估算 (14)3.3.4导轨副的额定寿命计算 (15)3.3.5滚动导轨副的技术要求 (17)3.4 步进电机的选择 (17)3.4.1步进电机的特点 (17)3.4.2 步进电机的选型 (17)3.4.3步进电机惯性负载的确定 (19)3.4.4 步进电机接口及电路驱动 (20)3.5齿轮传动机构的确定 (23)3.5.1传动比的确定 (23)3.5.2齿轮结构主要参数的确定 (23)3.6传动系统刚度的确定 (24)4 消隙方法与预紧 (26)4.1 消隙方法 (26)4.2预紧 (27)5 控制系统设计 (29)5.1 确定机床控制系统方案 (29)5.2 主要硬件配置 (29)5.2.1主要芯片选择 (29)5.2.2 主要管脚功能 (29)5.2.3 EPROM的选用 (30)5.2.4 RAM的选用 (31)5.2.5 89C51存储器及I/O的扩展 (31)5.2.6 8155工作方式查询 (32)5.2.7状态查询 (33)5.2.8 8155定时功能 (33)5.2.9 芯片地址分配 (34)5.3 总体程序控制 (35)5.3.1流程图 (35)5.3.2主程序 (35)5.4 键盘设计 (36)5.4.1键盘定义及功能 (36)5.4.2 键盘程序设计 (37)5.5 显示器设计 (38)5.5.1显示器显示方式的选用 (38)5.5.2显示器接口 (38)5.5.3 8155扩展I/O端口的初始化 (38)5.6 插补说明 (39)5.7光电隔离电路 (41)5.8越界报警电路 (42)结论 (43)致谢 (44)参考文献 (45)附录 (46)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。
2 工作台机械结构设计2.1 XY工作台的设计2.1.1 X-Y工作台结构设计总述X-Y工作台是指能分别沿着X 向和Y向移动的工作台。
它是本课题中传动部分的终点，也是与步进电机间接连接的机械部件。
而X-Y工作台设计的好坏，将直接影响到传动的可行性和传动精度。
X-Y工作台的机械部分的设计主要包括丝杠设计，导轨设计，轴承选型，齿轮的选型等。
工作时由步进电机带动齿轮，齿轮带动丝杠，丝杠带动工作台移动，通过控制电机的转动可以间接控制工作台的运动，唯一注意的是精度问题，要保证运动的精准控制，便要求各机械部件间的紧密契合以减小误差。
而工作台的X 轴有效行程为300mm，Y轴的有效行程为400mm。
工作台本身的机械结构并不复杂，标准件和非标准件的组合关系明确清晰。
可以说，在保证工作台零件尺寸的前提下，装配高精度工作台难度并不是很大。
丝杠和导轨需要参考设计要求进行设计，轴承和齿轮为标准件，可以按照设计要求进行选取。