数控工作台课程设计
数控回转工作台课程设计
滑动导轨副动摩擦系数设为f=0.005，导轨半径为80mm，最大轴向载荷为 ，则工作台承受最大转矩 ，故作用在涡轮上的转矩 ，蜗轮蜗杆减速器有转矩放大作用，蜗杆所承受转矩 ，所以步进电机静转矩不可低于它，由以上数据选得步进电机如下表所示。
参数
型号
相数
步距角
/(º)
最大静转矩/( )
空载启动频率/(步/s)
具体任务：
1、确定总体方案，绘制系统组成框图1张（A2）；
2、进行必要的匹配计算，选择适当的元器件；
3、机械部分装配图一张（A0）；
4、数控系统控制电路设计，绘制电气原理图一张（A1或A0）；
5、编写设计说明书1份（不少于8000字）。
二、总体方案
一、数控回转工作台总体设计
数控回转工作台大致包括以下几部分：
4）确定接触系数
先假设蜗轮分度圆直径 和传动中心距a的比值 ,从图11-8中可查得 。
5）确定许用接触应力
根据蜗轮材料为铸锡磷青铜ZCuSn10P1，金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度>45HRC，可从表11-7中差得蜗杆的基本许用应力 。
应力循环次数
寿命系数
则
6）计算中心距
取中心距a=50mm，因i=18，故从表11-2中取模数m=1.6mm，蜗杆分度圆直径 =20mm。这时 ,从图11-8中可查得接触系数 ，因为 ，因此以上结果可用。
1、单片机选用
因程序不是很复杂，I/O连接数码管与环形分配器以及连接键盘电路，不需要太多I/O口，故选用80C51单片机，12MHz振荡器，以下为80C51单片机简介：
MCS-51 NMOS single-chip 8-bit microcontroller with PCA,
课程设计--X-Y数控进给工作台设计
课程设计--X-Y数控进给工作台设计目录一前言 (3)二课程设计的目的、意义及要求 (4)（一）课程设计的目的、意义 (4)（二）课程设计的要求 (4)三课程设计的内容 (5)（一）课程设计的题目 (5)（二）课程设计的内容 (5)四数控系统总体方案的确定 (6)五机械部分设计 (7)（一）工作台外形尺寸及重量初步估算 (7)（二）滚动导轨副的计算、选择 (8)（三）滚珠丝杠计算、选择 (9)（四）电机的选择 (12)（五）联轴器的选择 (13)（六）光电编码盘的选择 (13)（七）光电开关、接近开关的选择 (13)六控制系统部分设计 (14)（一）面板的布置图 (14)（二）操作面板功能介绍 (14)（三）控制系统选用芯片介绍······················································ (14)（四）芯片地址 (15)（五）电动机控制原理 (15)（六）键盘接口电路分析 (16)（七）光电编码盘辨向电路 (16)七程序流程图 (17)（一）主程序流程图 (17)（二）自动运行流程图 (18)（三）限位开关中断流程图 (19)（四）回零键流程图 (19)八参考文献 (20)一前言装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度 ,数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术和最基本的装备 ,又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。
开环控制的数控XY工作台 课程设计说明书
目录第一章设计内容及计算 (2)1.1 设计的目的 (2)1.2 设计要求 (2)1.3 完成内容 (2)1.4 技术参数 (2)1.5 总体方案的确定; (2)第二章机械部分设计 (3)2.1 工作台部分的形状及材料选择 (3)2.2 工作台外形尺寸及重量估算： (3)2.3 铣削力P Z1的计算 (4)2.4 铣削力PZ2的计算 (4)2.5 滑动导轨的参数确定 (4)2.6 滚珠丝杠的负荷计算 (4)2.6.1 滚动体尺寸与数目的确定 (5)2.6.2 传动功率计算 (5)2.6.3 步进电机的选择 (5)2.7 齿轮传动设计计算 (6)第三章机床数控系统硬件电路设计 (7)3.1 键盘、显示器 (7)3.2 步进电机驱动电路 (7)3.2.1 其它辅助电路设计 (8)3.2.2 硬件电路设计说明 (8)3.3 系统控制的软件设计 (9)3.3.1 系统控制软件的主要内容 (9)3.3.2 程序设计要求 (9)3.4 系统软件设计说明 (10)3.4.1 系统功能控制分析 (10)3.4.2 系统管理程序设计： (11)53.4.3自动加工程序设计 (12)参考文献 (17)第一章设计内容及计算1.1 设计的目的1）正确运用机电一体化系统设计课程的基本理论与有关知识，学会设备比较分析及进行必要计算。
2）通过对设备改造部分的机械设计，掌握数控设备典型零件的计算方法和步骤以及正确结构设计方法。
3）通过数控系统硬件和软件设计，掌握简单的设计方法。
4）通过课程设计，树立设计思想，培养分析、解决问题的能力。
5）提高学生应用手册、标准与编写文件资料的能力。
1.2 设计要求设计一台步进电机驱动的开环控制的X-Y工作台，该工作台可安装在立式铣床上，用于钻孔和铣削加工。
所用刀具均为高速刚刀具，加工材料为青铜、铝、有机玻璃等其它易加工材料。
最大钻孔直径d=5.0;mm，最大铣削刀具直a=3mm，最大铣削深度a p=10mm.要求采用径为 15mm，最大铣削余量eMCS-51单片机作为数控系统的控制主机。
X-Y数控工作台课程设计说明书-
设计组号：A8 课题号： 08机电一体化系统综合课程设计课题名称：Ｘ－Ｙ数控工作台设计学院：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化设计成员：指导老师：日期： 2011年3月7日目录一、总体方案设计 (1)1.1设计任务 (1)1.2总体方案确定 (1)1.2.1方案确定思想 (1)1.2.2 方案对比分析与确定 (2)1.2.3 总体方案系统组成 (3)二、机械系统设计 (3)2.1 工作台外形尺寸及重量估算 (3)2.2 导轨参数确定 (4)2.3 滚珠丝杆的设计计算 (4)2.4步进电动机减速箱设计 (5)2.5 步进电机的选型与计算 (5)2.6 机械系统结构设计 (7)三、控制系统硬件设计 (8)3.1 控制系统硬件组成 (8)3.2 控制系统硬件选型 (8)3.3 控制系统硬件接口电路设计 (10)3.4 驱动系统设计 ............................................................... 错误！未定义书签。
3.4.1步进电机的驱动电路 .......................................... 错误！未定义书签。
3.4.2电磁铁驱动电路 .................................................. 错误！未定义书签。
3.4.3电源转换 .............................................................. 错误！未定义书签。
四、控制系统软件 ..................................................................... 错误！未定义书签。
4.1控制系统软件总体方案设计 ........................................ 错误！未定义书签。
数控工作台课程设计说明书电子教案
数控工作台课程设计说明书设计组号：A8课题号： 08机电一体化系统综合课程设计课题名称：Ｘ－Ｙ数控工作台设计学院：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化设计成员：指导老师：日期： 2011年3月7日目录一、总体方案设计11.1设计任务11.2总体方案确定11.2.1方案确定思想11.2.2 方案对比分析与确定21.2.3 总体方案系统组成3二、机械系统设计32.1 工作台外形尺寸及重量估算32.2 导轨参数确定42.3 滚珠丝杆的设计计算42.4步进电动机减速箱设计52.5 步进电机的选型与计算52.6 机械系统结构设计7三、控制系统硬件设计83.1 控制系统硬件组成83.2 控制系统硬件选型83.3 控制系统硬件接口电路设计103.4 驱动系统设计错误!未定义书签。
3.4.1步进电机的驱动电路错误!未定义书签。
3.4.2电磁铁驱动电路错误!未定义书签。
3.4.3电源转换错误!未定义书签。
四、控制系统软件错误!未定义书签。
4.1控制系统软件总体方案设计错误!未定义书签。
4.2主流程设计错误!未定义书签。
4.3 INT0中断服务流程错误!未定义书签。
4.4 INT1中断服务流程图错误!未定义书签。
4.4.3 绘制图弧程序流程图204.4.4 步进电机步进一步程序流程图错误!未定义书签。
五、总结错误!未定义书签。
六、参考文献28七、附录281、总体方案设计1.1机电专业课程设计的任务主要技术指标：一定的规格要求（负载重量G=500N；台面尺寸C×B×H=240×254×15mm；底座外形尺寸C1×B1×H1=500×500×184mm；最大长度L=628mm；工作台加工范围X=250mm；Y=250mm；工作台最快移动速度为1m/min；重复定位精度为±0.02mm，定位精度为±0.04mm；设计具体要求完成以下工作：（1）数控工作台装配图（1：1比例或0＃图幅） 1张；（2）数控系统电气原理图（2＃图幅） 1张；（3）设计说明书（10～20）页 1本；所有图样均采用CAD绘制打印，设计说明书按规定撰写。
机电课程设计-XY数控工作台
机电一体化课程设计任务书机电一体化课程设计是一个重要的实践教学环节，要求学生综合应用所学过的机械、电子、计算机和自动控制等方面的知识，独立进行一次机电结合的设计训练。
一、课程设计目的1.学习机电一体化系统总体设计方案的拟定。
2.通过对机械系统的设计，掌握几种典型传动元件遇到像元件的工作原理与选用原则。
3.通过进给伺服系统的设计，掌握常用伺服电动机的工作原理、计算选择方法与控制驱动方式。
4.通过对控制系统的设计，掌握一些典型硬件接口回路和控制软件的设计思路。
5.培养学生独立分析问题和解决问题的能力，并培养系统设计的思想。
6.提高学生应用手册和标准、查阅文献资料以及撰写科技论文的能力。
二、课程设计的内容课程设计题目：单轴数控工作台机电系统设计设计内容由机械系统、控制系统、设计说明书三部分组成。
具体工作量要求如下：1、单轴数控工作台装配图（A3图1张）2、控制系统设计（电气原理图：A3图1张）完成硬件电路设计工作，设计控制系统的主要软件流程并编写程序。
条件允许时，尽可能进行调试试验。
3、设计任务书（一份）要求清楚地叙述整个设计过程和详细的设计内容，包括总体方案分析，机械系统的结构设计，主要零部件的计算与选型，控制系统的电路原理分析，软件设计流程和程序。
说明书字数不少于5000字，要求内容丰富，条理清晰，图文并茂，符合国标。
三、课程设计的时间安排课程设计时间为4周，进度安排如下：1．分析设计任务，总体方案论证：2-3天2．机械系统设计：5-6天3．控制系统设计：4-5天4．软件设计：1-2天5．编写说明书：2-3天四、设计任务设计任务：设计一种供立式数控铣床使用的单轴数控工作台，控制器选用：单片机任务分配：1、107040201班12位同学做第一组~第六组2、107040202班25位同学做第七组~第十九组3、107040203班7位同学做第十九组~第二十二组4、第十九组由2班的周伟同学（X轴）和3班的陈科龙（Y轴）同学完成5、任务分配按名单顺序。
数控技术课程设计---十字工作台
课程设计设计题目：ZX3型数控钻铣床工作台设计课程名称：数控技术课程设计学院：机械工程专业：机械设计制造及其自动化姓名：学号：年级：任课教师：2013年12月30日贵州大学本科课程设计诚信责任书本人郑重声明：本人所呈交的课程论文（设计），是在导师的指导下独立进行研究所完成。
课程论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。
特此声明。
论文（设计）作者签名：日期：贵州大学本科课程设计任务书学生信息学号学院机械学院班级姓名专业机械设计制造及其自动化教师信息姓名职称学历教师信息姓名职称学历任务书发出时间2013年12月9日设计题目ZX3型数控钻铣床工作台设计论文（设计）起止时间2013年12月16日——2014年1月3日共需周数3主要内容:①设计一套数控钻铣床XY工作台②结合设计任务的要求拟定总体机械和电气控制设计方案。
③根据拟定的机械设计方案进行XY坐标数控工作台的机械结构设计计算和元件的选用。
④根据拟定的电气设计方案进行数控系统方案框图设计及步进电机驱动电路的设计计算及相关元器件选用。
⑤完成工作台机械结构的工程图和相关电气原理图的绘制。
⑥编写设计说明书。
主要要求:①方案拟定正确，设计计算根据来源可靠，计算数据准确无误。
②元气件选用正确规范符合国家颁布标准。
③机械装配图纸及相关电气图纸的绘制要求视图完整、符合最新国家标准，图面整洁、质量高。
④机械和电气部份图纸折合总量不低于 1 张“0”号图量，其中必须含工作台机械装配图1张、电气控制原理框图、相关步进驱动控制电路等电气原理图1～2张。
⑤课程设计说明书应阐述整个设计内容：如课题来源现实意义、总体方案确定、系统框图分析、电气元件选用说明、机械传动和驱动电路的设计、选用以及机械和电气的其它部分。
说明书要突出重点，图文并茂、文字通畅、计算正确、字迹清晰、内容完整。
说明书页数不少于 20 页。
预期目标:设计出符合任务书要求的的数控钻铣床XY联动工作台、电气控制原理框图、步进电机驱动电路，撰写不低于20页左右设计论文，并附录相关资料及设计图纸。
数控机床课程设计-- X-Y数控工作台设计
《数控机床》课程设计说明书课题名称X-Y数控工作台设计学院机械工程学院专业机械工程及自动化班级学号姓名指导教师2015年 6 月 25 日数控技术及数控机床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益，显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用，并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志。
数控技术及数控机床的广泛应用，给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式带来了革命性的变化。
X-Y数控工作台是数控机床的重要组成部分，其制造精度对数控机床的精度有着重要的影响。
X-Y数控工作台通常由导轨座、移动滑块、工作、滚珠丝杠螺母副以及伺服电动机等部件构成。
本次课程设计内容主要是对数控铣床的X-Y数控工作台的滚珠丝杠螺母副、步进电机、导轨副的计算和选用。
关键词：数控机床开环控制滚珠丝杠步进电动机滚动导轨一、设计的目的 (1)二、设计任务 (1)三、设计主要步骤 (1)（一）确定设计总体方案 (1)1. 机械传动部件的选择。
(1)2. 控制系统的设计，完成进给控制系统原理框图及步进电机的控制驱动。
.. 2（二）机械传动部件的计算与选型 (2)1.导轨上移动部件的重量估算。
(2)2. 计算切削力。
(3)（三）滚珠丝杠传动的设计计算及效验。
(4)1. 最大工作载荷的计算。
(4)2. 最大计算动载荷的确定。
(4)3. 规格型号的初选。
(5)4. 传动效率的计算。
(6)5. 刚度的验算。
(7)6. 稳定性的验算。
(7)7. 临界转速的验算。
(8)8. 滚珠丝杠的选型及安装连接尺寸的确定。
(9)（四）步进电动机的传动计算及电动机选用。
(12)1.传动计算 (12)2.步进电动机的计算及选型。
(12)3. 步进电动机转轴上的等效负载转矩M的计算。
(15)（五）滚动导轨的设计计算 (18)1.工作载荷的计算。
(18)2. 小时额定工作寿命的计算。
(19)3. 距离额定寿命的计算。
数控xy工作台课程设计
数控xy工作台课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解数控xy工作台的基本结构及其功能，掌握相关术语和概念。
2. 学生能描述数控xy工作台的运动原理和控制系统的工作方式。
3. 学生能解释数控编程中的基本指令，并运用这些指令进行简单图形的编程。
技能目标：1. 学生能够操作数控xy工作台，进行基本的定位和移动。
2. 学生能够运用数控编程软件，编写简单的数控加工程序。
3. 学生能够根据设计要求，制定简单的数控加工工艺。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对数控技术的兴趣，激发其探索精神和创新意识。
2. 培养学生团队合作意识，提高沟通协调能力。
3. 增强学生的安全意识，使其养成良好的操作习惯。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，旨在通过理论教学与实践操作相结合，帮助学生掌握数控xy工作台的基本知识和操作技能。
学生特点：学生具备一定的机械基础知识，但对数控技术了解有限，动手能力有待提高。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调实践操作，培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。
通过分解课程目标为具体的学习成果，使学生在学习过程中能够明确任务，有针对性地提高自身能力。
二、教学内容1. 数控xy工作台结构原理- 介绍数控xy工作台的基本组成，包括硬件和软件部分。
- 深入解析工作台的运动结构，如导轨、丝杠、电机等。
- 指导学生了解并区分不同类型的数控系统。
2. 数控编程基础- 概述数控编程的基本概念，如程序段、指令、坐标系等。
- 教授常用编程指令，如G代码、M代码及其功能。
- 结合实例，指导学生进行简单图形的编程。
3. 数控加工工艺- 介绍数控加工工艺的基本原则和流程。
- 分析不同材料、刀具对加工工艺的影响。
- 指导学生根据设计要求制定加工工艺。
4. 数控xy工作台操作- 详解数控xy工作台的操作步骤和安全注意事项。
- 演示基本操作，如手动、自动运行，程序输入等。
- 安排学生进行实操练习，提高操作熟练度。
xy数控工作台课程设计
X-Y 数控工作台课程设计一、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 ＝185mm ×195mm ×27mm ； （2）底座外形尺寸C1×B1×H1＝385mm ×385mm ×235mm ； （3）工作台加工范围X=115mm Y=115mm ；（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）负载重量G=235N ；（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1m/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总体方案的确定图1-1 系统总体框图（1）机械传动部件的选择 ① 导轨副的选择要设计的X-Y 工作台是用来配套轻型的立式数控铣床，需要承载的载荷不大，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。
② 丝杠螺母副的选择伺服电动机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动，要满足0.005mm 的脉冲当量和±0.01mm 的定位精度，滑动丝杠副无能为力，只有选用滚珠丝杠副才能达到。
滚珠丝杠副的传动精度高、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，而且滚珠丝杠已经系列化，选用非常方便，有利于提高开发效率。
③ 减速装置的选择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，且应有消除间隙机构。
数控的工作台课程设计
数控的工作台课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解数控工作台的基本概念和分类，掌握其结构组成及功能。
2. 学生能够掌握数控工作台的运动原理和坐标系统，了解其在数控加工中的应用。
3. 学生能够了解数控工作台的编程方法，学会编写简单的数控程序。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析并解决数控工作台在加工过程中出现的问题。
2. 学生能够独立操作数控工作台，完成简单的加工任务。
3. 学生能够运用数控编程软件，进行数控工作台的模拟操作。
情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱机械制造专业，增强对数控技术及其应用的兴趣。
2. 培养学生严谨、细致的工作态度，提高安全意识和质量意识。
3. 培养学生团队协作精神，学会与他人共同分析和解决问题。
本课程针对高年级学生，结合数控技术专业特点，注重理论与实践相结合。
在教学过程中，教师应关注学生的个体差异，充分调动学生的积极性，提高学生的实践操作能力。
通过本课程的学习，使学生能够掌握数控工作台的基本知识和技能，为后续专业课程学习和未来从事相关工作打下坚实基础。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下三个方面：1. 数控工作台基础知识：- 工作台的分类、结构组成及功能- 工作台的运动原理和坐标系统- 工作台在数控加工中的应用教学内容安排：第1章第1节至第1节。
2. 数控工作台编程与操作：- 数控工作台的编程方法- 编写简单的数控程序- 数控工作台的模拟操作教学内容安排：第2章第1节至第2节。
3. 数控工作台应用实例：- 分析并解决数控工作台加工过程中出现的问题- 独立操作数控工作台完成加工任务- 数控工作台加工质量的控制教学内容安排：第3章第1节至第3节。
在教学过程中，教师应按照教学大纲，有序安排教学内容，注重理论与实践相结合。
同时，结合实例进行教学，使学生更好地理解和掌握数控工作台的相关知识。
通过本章节的学习，学生能够具备数控工作台的基本操作和编程能力，为实际应用打下基础。
xy数控工作台课程设计
X-Y 数控工作台课程设计一、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 ＝185mm ×195mm ×27mm ； （2）底座外形尺寸C1×B1×H1＝385mm ×385mm ×235mm ； （3）工作台加工范围X=115mm Y=115mm ；（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）负载重量G=235N ；（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1m/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总体方案的确定图1-1 系统总体框图（1）机械传动部件的选择 ① 导轨副的选择要设计的X-Y 工作台是用来配套轻型的立式数控铣床，需要承载的载荷不大，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。
② 丝杠螺母副的选择伺服电动机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动，要满足0.005mm 的脉冲当量和±0.01mm 的定位精度，滑动丝杠副无能为力，只有选用滚珠丝杠副才能达到。
滚珠丝杠副的传动精度高、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，而且滚珠丝杠已经系列化，选用非常方便，有利于提高开发效率。
③ 减速装置的选择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，且应有消除间隙机构。
XY工作台 课程设计 数控
数控机床课程设计说明书设计课题： X-Y数控工作台设计院别：专业班级：学号：姓名：指导老师：摘要.......................................................... I I 一前言. (1)二设计任务 (1)三设计主要步骤 (2)（一）确定设计总体方案 (2)1、初拟机械传动部件方案： (2)2、方案对比分析： (2)3、最终方案： (3)（二）机械传动部件的计算与选型 (3)1 导轨上移动部件的重量估算。
(3)2 计算切削力 (3)3 滚珠丝杠传动设计计算及校验 (5)4 步进电机的传动计算及电动机的选用 (10)5 滑动导轨的设计计算 (16)6 其余部件的选取 (17)结论 (20)致谢 (21)参考文献 (21)21世纪以来，人类经济高速发展，人们生活发生了日新月异的变化，微处理器、微型计算机在各技术领域得到了广泛应用，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。
关键字：十字工作台；滚珠丝杠；滚动导轨；步进电机Since the 21st century, the human economy has developed high speed, the people live have had the change which changes with each new day, 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 and information 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 the mechanical 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, the systematization as well as the featherweight, the microminiaturized direction develops.key words: Cross table Ball screw Rolling guide Stepper motor一 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。
XY数控工作台机电系统设计-课程设计
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 (16)参考文献 (17)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。
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 。
Y数控工作台课程设计
Y数控工作台课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解数控工作台的基本概念、原理和操作方法，掌握数控工作台的基本操作技能，培养学生的动手能力和实际操作经验，提高学生对数控技术应用的认识和兴趣。
1.了解数控工作台的基本概念和原理。
2.掌握数控工作台的基本操作方法。
3.理解数控技术在现代制造业中的应用。
4.能够熟练操作数控工作台。
5.能够根据要求进行数控编程和加工。
6.能够进行数控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和协作能力。
2.培养学生的动手能力和实践能力。
3.提高学生对数控技术应用的认识和兴趣。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括数控工作台的基本概念、原理和操作方法，以及数控技术在现代制造业中的应用。
1.数控工作台的基本概念和原理：数控工作台的定义、特点、分类和应用范围。
2.数控工作台的基本操作方法：数控工作台的开机、关机、坐标系设定、工件装夹、刀具更换等。
3.数控技术在现代制造业中的应用：数控加工的基本原理、数控编程的基本方法、数控机床的使用和维护等。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
1.讲授法：通过教师的讲解，让学生了解数控工作台的基本概念、原理和操作方法。
2.讨论法：通过学生的讨论，加深对数控技术应用的理解和认识。
3.案例分析法：通过分析实际案例，让学生了解数控技术在现代制造业中的应用。
4.实验法：通过学生的动手操作，培养学生的实际操作经验和动手能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将选择和准备适当的教学资源，包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备等。
1.教材：选择适合本课程的教材，为学生提供全面系统的数控工作台知识。
2.参考书：提供相关的参考书籍，为学生提供更多的学习资料。
3.多媒体资料：制作多媒体课件，通过图像、动画和视频等形式，直观地展示数控工作台的操作和应用。
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数控粕密工作自X-Y数控工作台课程设计一、总体方案设计i.i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 x B X H= 185mr K 195m M 27mm(2)底座外形尺寸C1X B1X H仁385m X 385m X 235mm(3)工作台加工范围X=115mm Y=115r;m(4)X、丫方向的脉冲当量均为0.005mm脉冲；X、丫方向的定位精度均为± 0.01mm(5)负载重量G=235N(6)工作台空载最快移动速度为3m/mi n；工作台进给最快移动速度为1m/mi n。
(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 e 20mm ；(10)最大被吃刀量a p 10mm。
1. 2总体方案的确定图1-1 系统总体框图(1)机械传动部件的选择①导轨副的选择要设计的X-Y工作台是用来配套轻型的立式数控铣床，需要承载的载荷不大，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。
②丝杠螺母副的选择伺服电动机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动，要满足0.005mm的脉冲当量和土0.01mm的定位精度，滑动丝杠副无能为力，只有选用滚珠丝杠副才能达到。
滚珠丝杠副的传动精度高、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，而且滚珠丝杠已经系列化，选用非常方便，有利于提高开发效率。
③减速装置的选择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，且应有消除间隙机构。
为此，系统中决定采用无间隙齿轮传动减速箱。
④伺服电动机的选择任务书规定的脉冲当量尚未达到0.001mm定位精度也未达到微米级。
因此，本设计不必采用高档次的伺服电动机，如交流伺服电动机或直流伺服电动机等，可以选用性能好一些的步进电动机，如混合式步进电动机，以降低成本，提高性价比。
⑤检测装置的选择选用步进电动机作为伺服电动机后，可选开环控制，也可选闭环控制。
任务书所给精度对于步进电动机来说还是偏高的，为了确保电动机在运转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，并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率应与步进电动机的步距角相匹配。
考虑到X、丫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、丫两个坐标的导轨副、丝杠螺母副、减速装置、伺服电动机，以及检测装置拟采用相同的型号与规格。
（2）控制系统的设计①设计的X-Y工作台准备用在数控铣床上，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，所以控制系统应该设计成连续控制型。
②对于步进电动机的半闭环控制，选用MCS-51系列的8位单片机AT89S51作为控制系统的CPU应该能够满足任务书给定的相关指标。
③要设计一台完整的控制系统，在选择CPU之后，还需要扩展程序存贮器、数据存贮器、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，我们将自行设计。
Y 方向传动机构系统总体方案结构框图二、机械系统设计2.1、 导轨上移动部件的重量估算重量：按重量二体积X 材料比重估算 （45钢密度7.85g/立方厘米）工作台面尺寸：185mr X 195mn X 27mm 重量：76N上导轨座（连电机）重量：600N 夹具及工件重量：235NX-Y 工作台运动部分的总重量G 900N 2.2、 铣削力的计算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。
查 表得立铣刀的铣削力计算公式为：F e 118a ：85f z 0.75d °.73a 1p 0n°13Z 其中，每齿进给量f z 0-1mm ,铣刀转速n 300r / min ，可直接带入计算得 1893N 。
人机接口机电 接 口步进电1 1动机1T 减速器1微 型 机工作台X 方向传动机构滚 珠 丝 杠驱 动 电路减速 器步进电 动机4滚珠丝杠采用立铣刀进行圆柱铣削时，各铣削力之间的比值可查表得出，考虑逆铣时的情况，可估算三个方向的铣削力分别为：F f 1.1F c =2082.3N ；F e 0.38F c=719.34N；F f n 0.25F。
=473.25N。
现考虑立铣，则工作台受到垂直方向的铣削力F z F e，受到水平方向的铣削力分别为纵向铣削力Fx Ff （丝杠轴线方向），径向铣削力F y F fn2.3、直线滚动导轨的参数确定⑴、滑块承受工作载荷的计算及导轨型号的选取本设计中的X—Y工作台为水平布置，采用双导轨、四滑块的支承形式。
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G的最大垂直方向载荷为F max —F=944.3N。
4其中，移动部件重量为G,外加载荷F F z根据计算出的工作载荷，初选符合要求的直线滚动导轨副的型号。
根据任务规定工作台面尺寸，加工范围及工作台整体尺寸的要求，选择导轨的长度为2.4、滚珠丝杠的设计计算滚珠丝杠的负荷包括铣削力及运动部件的重量所引起的进给抗力。
应按铣削时的情况计算。
⑴、最大工作载荷F m的计算在立铣时，工作台受到进给方向的载荷（与丝杠轴线平行）为F x，受到横向的载荷（与丝杠轴线垂直）为F y，受到垂直方向的载荷（与工作台面垂直）为F z。
已知移动部件的总重量G,按矩形导轨进行计算，查表，取倾覆力矩影响系数K=1.1，滚动导轨上的摩擦因数0.005。
求得滚珠丝杠副的最大工作载荷为：F m KF x （F z F y G）=1.1 X2082.3 X （719.34+473.3+900）=2301.0N（2）、最大动载荷F Q的计算工作台在承受最大铣削力时的最快进给速度v 1000mm/min ，初选丝杠导程P h 5mm ，则此时丝杠转速n v/R =200r/min取滚珠丝杠的使用寿命T=15000h,代入L 。
60nT/106，得丝杠寿命系数L 。
查表，取载荷系数f w 1.2，滚道硬度为60HRC 时，取硬度系数f H 1.0， 代入式F Q 3 L 。
f w f H F m ，求得最大动载荷F Q =15590.3N 。
⑵、初选型号生产的G 系列2505-4型，其额定动载荷为，大于F Q ，满足要求。
表2-1滚珠丝杠螺母副几何参数名称符号计算公式和结果公称直径 d ° 20 螺距t5接触角45°规格型号公称直径de基本导程丝杠外径滚珠直径螺旋升角1604-3 16PH015.3DW 2.381 4° 33' 循环圈数螺母安装尺寸D D1 D2 B M d2 32 55 42 10 4 10 额定开荷接触刚度(N/um)d3 5.8 1605-5 15.3 3.175 5° 41' 32 55 42 dm L 动载Ca 静载CaoM637 5744 12174 375 19.52.3813° 39'13960 11474 36 60 48 11 4 10 5.8 6766 15298 410 660 865 2019.53.1754° 22'36 60 48 11 4 10 5.8 46 902218456 720 2504-3 2504-4 2505-3 2505-4 25 24.5 24.5 2.3813.1752506-324.53.1752506-4 3 40 66 53 11 / 1 105.8 6 “16 60 6080 16279 780 4 40 66 5311 / 1 10 5.8 6 M 16 44 7747 21673 1020 3 40 66 53 11 / 1 10 5.8 6 M 16 46 9807 22850 870 4 40 66 53 11 / 1 10 5.8 5 M 16 51 12553 30499 1145 340 66 53 11 / 1 10 5.8 5 M 16 52 12945 29028900440 66 53 11 / 1105.8 6 M6 60 16573386392004-3 6. 114 10 5.8 42 8640 36 60 48 11 4 105.8 40 52956 2004-4 2505-4 2005-4 6 M6 436 60 48 11 4 10 5.851 11082 23340 955 2°553° 394°tg /tg( + )=0.956式中：——摩擦角；——丝杠螺纹升角。
2.5、步进电机的选用⑴、步进电机的步距角根据系统脉冲当量p 0.005mm/脉冲，滚珠丝杠的导程f 5mm，初选步O进电机步距角0.75°X 2=1.5⑵、步进电机快速空载启动时转轴所承受的负载转矩T eq!的计算T eq1 T amax T f =4.255N其中T amax是快速空载启动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩；T f是移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩。
Ta max 2 JeqR m60t1=3.875N2 2转动惯量（kg.cm ） ； J 1 ----- 齿轮1的转动惯量（kg.cm ）; J 2 ------------ 齿轮2的转动2 2惯量（kg.cm ）； J 3 ---- 滚珠丝杠的转动惯量（kg.cm ）; M -------- 移动部件质量（kg ）对材料为钢的圆柱零件转动惯量可按下式估算-3 4J=0.78 x 10 D式中：D ――圆柱零件直径（cm ）； L ――零件长度（cn ）o 所以J 10.78103 1.740.5 3.26 3 , 210 kggcmJ 2 0.78 103 2.84 0.5 23.9 10 3 kggcm 2J 3 0.78 10 3 14 5 3.9 10 3 kggcm 2电机轴转动惯量很小，可以忽略设步进电机由静止到加速至n m 所需时间为t a0.4s ，传动链总效率为0.7T f （Fz G ）Pl=0.38N2 i步进电机最大工作负载状态下转轴所承受的负载转矩T eq2的计算T eq2 T t T f =10.24N.MT 是折算到电动机转轴上的最大工作负载转矩；T f 是移动部件运动时折算到 电动机转轴上的摩擦转矩。
FfRT ------- =9.86N.M2 i（F z G ）RT fz h=0.38N.Mn m360 p=2500eqJ 0 J 1J 2 J 3 M-3 2=41.3 x 10 cm180式中：J eq折算到电机轴上的惯性负载2kg.cm ）; J 0 --------步进电机转轴的Eq max{T eqi ,T eq2} =10.24N.M⑶、步进电机的最高工作频率查表选用两个55BF004-H 型步进电机。