数控X-Y工作台设计
数控车床XY轴工作台和控制系统设计
学科门类:单位代码:毕业设计说明书(论文)数控车床XY轴工作台和控制系统设计学生姓名所学专业班级学号指导教师XXXXXXXXX系二○**年X X月摘要 (1)前言 (2)一、毕业设计的目的、意义 (4)二、毕业设计的内容 (4)(一)毕业设计题目:单片机控制步进电机驱动的多用XY工作台。
(4)三、数控系统总体方案的确定 (4)(一)系统运动方式的确定 (4)(二)伺服系统的选择 (4)(三)计算机系统的选择 (5)(四)X—Y工作台的传动方式 (5)四、机械部分设计 (5)(一)确定系统脉冲当量 (5)(二)工作台外形尺寸及重量初步估算 (6)(三)滚动导轨副的计算、选择 (7)(四)滚珠丝杠计算、选择 (8)(五)齿轮计算、设计 (11)(六)步进电机惯性负载的计算 (12)(七)步进电机的选用 (13)五、数控系统硬件电路设计 (15)(一)数控系统的硬件电路由以下几部分组成: (15)(二)主控制器CPU的选择 (15)(三)存储器扩展电路设计 (15)(四)步进电机驱动电路设计 (16)(五)其它辅助电路设计 (17)六、系统控制软件的设计 (18)(一)系统控制软件的主要内容 (18)(二)系统控制功能分析 (18)(三)系统管理程序控制 (19)(四)自动加工程序设计 (19)结束语 (20)参考资料 (21)我设计的是车床XY轴工作台和控制系统,采用单片机控制步进电动机驱动工作台。
首先确定设计的总体方案,然后对车床的机械部分进行设计,其中包括工作台、滚动导轨、滚珠丝杠、步进电动机的设计和选用,最后对数控系统硬件和软件设计。
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。
关键词:数控车床 XY工作台控制系统一、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。
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,
X-Y双坐标联动数控工作台课程设计说明书
目录1。
课程设计目的 (1)2。
课程设计任务 (1)2.1设计题目: (1)2。
2技术数据 (1)2。
3技术要求 (1)3。
总体结构设计 (1)3.1滚珠丝杠设计 (2)3.2滚珠丝杠副的选取 (3)3。
3稳定性运算 (4)3。
4压杆稳定性计算 (5)4.滚动导轨 (6)4。
1计算行程长度寿命 Ts (6)4。
2计算动载荷 (6)5。
步进电机的选择 (8)5.1步距角的确定 (9)5.2步进电机转矩校核 (10)5.3频率校核 (12)6.总结 (12)7。
参考文献 (13)1。
课程设计目的本课程设计的目的在于培养学生对典型机电一体化产品机械结构的设计能力和对机电伺服系统的设计能力,在学习有关专业课程设计的基础上,进行机电系统设计的初等训练,掌握手册、标准、规范等资料的使用方法,培养分析问题和解决问题的能力,为以后的毕业设计打下良好的基础.2.课程设计任务2。
1设计题目:X—Y双坐标联动数控工作台设计2。
2技术数据工作台长×宽(mm):450×310工作台重量(N):3300行程(mm):ΔX=60-100;ΔY=50-100脉冲当量:0。
05-0。
08mm/p2。
3技术要求(1)工作台进给运动采用滚珠丝杠螺旋结构(2)滚珠丝杠支撑方式:双锥-简支型(3)驱动电机为反应式步进电机(4)步进电机与滚珠丝杠间采用齿轮降速要求消除齿轮间隙3.总体结构设计数控工作台采用由步进电机驱动的开环控制结构,其单向驱动系统结构简图如图所示:实际设计的工作台为X、Y双坐标联动工作台,工作台是由上拖板、中拖板、下拖板及导轨、滚珠丝杠等组成.其中下拖板与床身固联,它上面固定X向导轨,中拖板在下拖板的导轨上横向运动,其上固定Y向导轨,上拖板与工作台固联,在Y向导轨上移动。
X、Y导轨方向互相垂直。
3。
1滚珠丝杠设计滚珠螺旋传动按滚动体循环方式分为外循环和内循环两类,其中应用较广的是插管式和螺旋槽式,它们各有特点,其轴向间隙的调整方法主要有垫片调隙式和螺纹调隙式。
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。
x-y数控工作台系统设计
x-y数控工作台系统设计数控工作台(NC台)是一种能够实现自动化控制的机床,通过控制系统控制运动轴,实现加工工件的自动化生产。
NC台具有高精度、高效率和高质量等优点,被广泛应用于机械制造、汽车制造、电子制造等行业。
本文基于x-y数控工作台进行系统设计,主要包括硬件设计和软件设计两个方面。
一、硬件设计1.结构设计x-y数控工作台采用平面结构,由两个直线导轨和两个横梁组成,导轨上分别装有X 轴和Y轴的导轨拖板,拖板通过步进电机驱动实现轴向移动。
横梁采用U型结构,可架设工作板以加工工件。
2.传动设计X轴和Y轴采用步进电机、齿轮与齿条传动方式,步进电机驱动主轴转动,通过齿轮与齿条传动方式使导轨拖板相对运动,实现工件加工。
3.控制系统设计x-y数控工作台采用单片机进行控制,主要包括运动控制模块、数据采集模块和人机交互模块。
(1)运动控制模块:负责控制步进电机的旋转速度和方向,实现轴向移动。
(2)数据采集模块:负责采集加工工件的尺寸和加工参数,并通过计算机进行分析和处理。
(3)人机交互模块:负责完成数控工作台的操作和参数设置,以及显示加工工件的加工过程和结果。
x-y数控工作台采用C语言进行程序设计,程序主要分为三个部分:初始化程序、主程序和中断程序。
1.初始化程序初始化程序主要用于设置数控工作台的各种参数,包括步进电机的旋转速度和方向、齿轮和齿条的尺寸、数据采集模块的采样频率和采样方式等。
2.主程序(3)根据加工工件的尺寸和加工参数计算出工作台的运行参数,并将计算结果传输给运动控制模块。
(4)定时更新数控工作台的运行参数,保证加工的稳定性和精度。
3.中断程序中断程序是数控工作台的辅助程序,主要用于接收外部的信号和响应用户的操作。
具体流程如下:(1)接收外部的信号,并根据信号类型跳转到相应的程序段。
(2)响应用户的操作,如调整加工参数、停止加工、保存加工结果等。
三、总结本文基于x-y数控工作台进行系统设计,主要包括硬件设计和软件设计两个方面。
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]
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。
铣床的数控X-Y工作台设计
论文(设计)任务书注:本表按自然班填写。
于动员时发给学生。
不够纸请另附页。
前言设计目的数控机床课程设计是机电一体化专业教学中的一个重要的实践环节,学生学完技术基础课和专业课,特别是“数控技术及应用”课程后应用的,它是培养学生理论联系实际、解决实际问题能力的重要步骤。
本课程设计是以机电一体化的典型课题---数控系统设计方案的拟定为主线,通过对数控系统设计总体方案的拟定、进给伺服系统机械部分设计,计算以及控制系统硬件电路的设计,使学生能够综合应用所学过的机械、电子和微机方面的知识,进行一次机电结合的全方面训练,从而培养学生具有初步设计计算的能力以及分析和处理生产过程中所遇到的问题的能力。
设计要求课程设计是机床数控系统课程的十分重要实践环节之一。
通过课程设计可以初步树立正确的设计思想,了解有关的工业政策,学会运用手册、标准、规范等资料;培养学生分析问题解决问题的实际能力,并在教师的指导下,系统地运用课程和选修课程的知识,独立完成规定的设计任务。
课程设计的内容是改造设备,实现以下几部分内容的设计训练。
如精密执行机构(或装置)的设计、计算机I/O接口设计和驱动电路以及数控化电气原理设计等。
说明书的内容应包括:课程设计题目总体方案的确定、系统框图的分析、电气执行元件的选用说明、机械传动设计计算以及机械和电气及其他部分(如环形分配器等)的说明。
该课程设计的内容及方法,可以归纳如下:1.采用微型计算机(包括单片机)进行数据处理、采集和控制。
主要考虑计算机的选择或单片机构成电路的选用、接口电路、软件编制等。
2.选用驱动控制电路,对执行机构进行控制。
主要考虑计算机的选择或单片机构成电路的选用,考虑电机选择及驱动力矩的计算,控制电机电路的设计。
3.精密执行机构的设计。
主要是考虑数控机床工作台传动装置的设计问题:要弄清机构或机械执行元件的主要功能(传动运动、动力、位置装置、微调、精密定位或高速运转等),进行力矩、负载功率、惯性(转动惯量)、加(减)速控制和误差计算。
数控车床XY轴工作台和控制系统设计
数控车床XY轴工作台和控制系统设计数控车床是一种通过编程控制刀具在工件表面上进行切削操作的机床。
其中,XY轴工作台和控制系统是数控车床的核心组成部分。
在设计这些部分时,需要考虑机床的精度、稳定性、速度和可编程性等方面。
首先,设计XY轴工作台时需要考虑其机械结构和精度。
机床的工作台需要具备足够的刚性和稳定性,以确保在切削过程中不产生振动和变形。
同时,工作台的导轨和丝杆等传动装置需要具备高精度和低摩擦系数,以保证工件加工的精度和表面质量。
其次,控制系统的设计是数控车床的关键。
控制系统包括硬件和软件两个方面。
在硬件方面,需要选择适合的数控装置、电机和传感器等,以便实现高精度的位置控制。
在软件方面,需要开发编程界面和运动控制算法,以便实现工件加工的自动化和高效率。
在设计控制系统时,需要考虑以下几个关键问题。
首先是编程界面的设计,即操作人员与机床之间的交互方式。
常见的编程界面有G代码和M代码等,操作人员可以通过这些代码来描述加工过程的具体要求。
其次是运动控制算法的设计,即根据编程要求计算出各个轴的运动轨迹和速度。
在运动控制过程中,需要考虑工件表面的曲率和加工精度的要求,以便实现高品质的加工效果。
最后是运动控制的实时性要求,即在短时间内对运动轨迹和速度进行精确控制。
这对硬件设备和软件算法的性能提出了较高的要求。
总结起来,数控车床的XY轴工作台和控制系统的设计是一项复杂而关键的任务。
在设计过程中,需要考虑机床的精度、稳定性、速度和可编程性等方面。
同时,需要选择适合的数控装置、电机和传感器等硬件设备,并开发编程界面和运动控制算法等软件。
通过合理的设计和选择,可以实现数控车床的高效加工和高品质加工。
(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。
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。
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。
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。
数控铣床X-Y工作台设计
机电一体化课程设计说明书重庆交通大学2010年12月设计题目: 数控铳床X-Y 工作台设计班级: 设计者: 学号: 指导教机制三班 陈 钦 元07120526 张继祥322系统总体方案设计 机械系统 接口设计伺服系统设计控制系统设计机械系统的设计计算初选步进电动机计算减速器传动比齿轮机构设计滚珠丝杠的选型设计滚动直线导轨的选型与计算 计算系统转动惯量 光电开关的选择 接近开关的选择 三控制系统设计(一)・ 操作面板的布置图(二)・ 操作面板功能介绍(三)・ 控制系统原理框图(四)、 电动机控制原理(五)、键盘、显示器接口电路分析目录101722182314 1518 18 19322四参考文献原始数据24设计一台微机控制XY两坐标工作台,采用MCS-51单片机控制,控制方式采用步进电机开环控制。
其他参数如下设计任务:X方向行程:610mm Y方向行程:350mm工作台面的参考尺寸:800X320mm平均切削力:1100N 最高运动速度:5m/min定位精度:0. 03mm台上最大重物质量500kg脉冲当量0. 005mm/step一.系统总体方案设计由设计任务书知,本次设计可采用如下方案(一)机械系统1 •传动机构采用滚珠丝杠副2.导向机构采用滚动直线导轨3.执行机构采用步进电机(二)接口设计1.人机接口(1)采用键盘作为输入(2)采用LED作为指示标志(3)采用数码管作为显示器2.机电接口采用光电耦合器作为微型机与步进电动机驱动电路的接口,实现电气隔离.(三)伺服系统设计采用开环控制(四)控制系统设计1、控制部分方案选择控制方案不外乎三种:开环控制、半闭环控制、闭环控制上图为最简单的开环控制,若在机械传动机构中引出反馈给控制部分,再经过比较放大器的则为半闭环控制。
如若是在机械执行机构中引出反馈则为闭环控制 采用步进电机来实 现驱动,一般情况下多 采用开 环控制。
因为步进电机的 输出转角与控制器提供 的脉冲数有着 正比关系, 电机转速与控制器提供 的脉冲频率成正比。
数控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。
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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数控X-Y工作台设计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: (6)2.设计任务 (6)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 (8)4.机械传动部件的计算与选型 (8)4.1 导轨上移动部件的重量估算 (8)4.2 铣削力的计算 (8)4.3 直线滚动导轨副的计算与选型(纵向) (9)F的计算及导轨型号的选取4.3.1 块承受工作载荷max4.3.2 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 (11)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。
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。
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。
模块化的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。
其中伺服电动机做执行元件用来驱动滚珠丝杠,滚珠丝杠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、滚珠丝杠螺母副和伺服电动机等均以标准化,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,可以选取用标准的工作控制计算机,也可以设计专用的微机控制系统。
2.设计任务题目:数控X-Y 工作台机电系统设计任务:设计一种供应式数控铣床使用的X-Y 数控工作台,主要参数如下:9. 立铣刀最大直径的d=12mm ; 10. 立铣刀齿数Z=2; 11. 最大铣削宽度e a =10mm; 12. 最大背吃刀量p a =8mm; 13. 加工材料为碳钢。
14. X 、Y 方向的脉冲当量x σ=0.01 mm/脉冲,y σ=0.005mm/脉冲; 15. X 、Z 方向的定位精度均为01.0±mm; 16.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 ;3.总体方案的确定3.1 机械传动部件的选择3.1.1导轨副的选用腰设计数控车床工作台,需要承受的载荷不大,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。
3.1.2丝杠螺母副的选用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,需要满足0.004mm 冲当量和01.0±mm 的定位精度,滑动丝杠副为能为力,只有选用滚珠丝杆副才能达到要求,滚珠丝杆副的传动精度高、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。
3.1.3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。
3.1.4伺服电动机的选用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,空载最快移动速度也只有因此3000mm/min ,故本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。
3.1.5检测装置的选用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。
任务书所给的精度对于步进电动机来说还是偏高,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。
考虑到X 、Y 两个方向的加工范围相同,承受的工作载荷相差不大,为了减少设计工作量,X 、Y 两个坐标的导轨副、丝杠螺母副、减速装置、伺服电动机以及检测装置拟采用相同的型号与规格。
3.2 控制系统的设计1)设计的X-Z 工作台准备用在数控车床上,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MCS-51系列的8位单片机AT89S52作为控制系统的CPU ,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。
3.3 绘制总体方案图总体方案图如图所示:微型机接口电路功放电路执行元件机械传动机构机械执行机构总体方案图4.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、工作台、上层电动机、减速箱、滚珠丝杠副、导轨座等,估计重量约为800N4.2 铣削力的计算设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。
则由表3-7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 fd a n Z F -= (6-11)今选择铣刀的直径为d=12mm ,齿数Z=2,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a e=10mm ,背吃刀量p a =8mm ,每齿进给量z f 0.1mm =,铣刀转速n 300r/min =。
则由式(6-11)求的最大铣削力:F c =118×120.85×0.10.75×10-0.73×81.0×3000.13×2N ≈1280N采用立铣刀进行圆柱铣削时,各铣削力之间的比值可由表查得,考虑逆铣时的情况,可估算三个方向的铣削力分别为:f c F 1.1F 1408N =≈,e c F 0.38F 486N =≈,fn c F 0.25F 320N =≈。
图3-4a 为卧铣情况,现考虑立铣,则工作台受到垂直方向的铣削力z e F F 486N ==,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x f F F 1408N ==,径向铣削力为y fn F F 320N ==。
4.3 直线滚动导轨副的计算与选型(纵向)4.3.1 块承受工作载荷maxF 的计算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。
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 GF F 4=+ (6-12)其中,移动部件重量G=800N ,外加载荷z F=F 486N =,代入式(6-12),得最大工作载荷max F =686N=0.686kN 。
查表根据工作载荷max F =0.686kN ,初选直线滚动导轨副的型号为KL 系列的JSA-LG15型,其额定动载荷a C 7.94kN =,额定静载荷0a C 9.5kN =。
任务书规定加工范围为200×150㎜,考虑工作行程应留有一定余量,查表选取导轨的长度为520mm 。
4.3.2 距离额定寿命L 的计算上述所取的KL 系列JSA-LG25系列导轨副的滚道硬度为60HRC ,工作温度不超过100o C ,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。
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(3-33),得距离寿命:L=Km F C f f f f f a w r c t h 562550)(3max≈⨯⨯⨯⨯⨯远大于期望值50Km,故距离额定寿命满足要求。
4.4 滚珠丝杠螺母副的计算与选型4.4.1 最大工作载荷Fm的计算如前所述,在立铣时,工作台受到进给方向的载荷(与丝杠轴线平行)Fx=1408N,受到横向载荷(与丝杠轴线垂直)Fy=320N,受到垂直方向的载荷(与工作台面垂直)Fz=486N.已知移动部件总重量G=800N,按矩形导轨进行计算,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。