数控车床XY轴工作台和控制系统设计说明书 毕业设计
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。
数控车床XY轴工作台和自动控制系统设计
数控车床XY轴⼯作台和⾃动控制系统设计(此⽂档为word格式，下载后您可任意编辑修改！)⽬录第⼀章前⾔ (3)第⼆章课程设计的⽬的、意义及要求 (4)第⼀节课程设计的⽬的、意义 (4)第⼆节课程设计的要求 (4)第三章课程设计的内容 (5)第⼀节课程设计题⽬ (5)第⼆节课程设计的内容 (5)第四章数控系统总体⽅案的确定 (6)第五章机械部分设计 (8)第⼀节确定系统脉冲当量 (8)第⼆节⼯作台外形尺⼨及重量初步估算 (8)第三节滚动导轨副的计算、选择 (9)第四节滚珠丝杠计算、选择 (10)第五节齿轮计算、设计 (13)第六节步进电机惯性负载的计算 (14)第七节步进电机的计算选择 (15)第六章机床数控系统硬件电路设计 (18)第⼀节设计内容 (18)第⼆节设计步骤 (18)第三节机床数控系统硬件电路设计 (23)第七章系统控制软件设计 (24)第⼋章致谢 (27)第九章参考⽂献 (28)第⼀章前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。
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程⼯业的渗透，从⽽使机械⼯业的技术结构、产品、功能与构成、⽣产⽅式及管理体系发⽣了巨⼤的变化，⼯业⽣产已由“机械电⽓化”迈出了“机电⼀体化”时代的发展阶段。
机电⼀体化是指从系统的观点出发，综合运⽤机械技术、微电⼦技术、⾃动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电⼒电⼦技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能⽬标和优化组织⽬标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、⾼质量、⾼可靠性、低能耗的意义上实现特定功能的价值，并使整个系统最优化的系统⼯程技术。
由此⽽产⽣的功能系统则成为⼀个机电⼀体化系统或机电⼀体化产品。
⼀个较完整的机电⼀体化系统应该包括以下⼏个要素：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。
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。
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。
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。
X-Y数控工作台设计说明书(最终版)
1 、设计任务 (2)2、总体方案的确定 (2)2.1机械传动部件的选择 (2)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)3.2导轨上移动部件的重量估算 (4)3.3传动部件、导向部件的设计、计算和选用 (4)3.3.1铣削力的计算 (4)3.3.2直线滚动导轨副的计算与选型 (4)3.3.3滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (5)3.4步进电动机减速箱的选用 (7)3.5步进电动机的计算与选型 (7)J (7)3.5.1计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量eqT (8)3.5.2计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩eq3.5.3步进电动机最大静转矩的选定 (10)3.5.4步进电动机的性能校核 (10)4、控制系统硬件设计 (11)4.1 根据任务书的要求，设计控制系统的时主要考虑以下功能： (11)4.2数控系统的组成 (11)4.3 CPU的选择 (11)4.4 驱动系统 (12)4.4.1 步进电机驱动电路和工作原理 (12)4.4.2步进电机驱动电源选用 (13)4.5其它辅助电路设计 (14)5、控制系统的软件设计 (15)5.1 接口程序初始化 (15)5.2 步进电机驱动程序 (15)5.2.1 电机的控制电路原理及控制字 (15)5.2.2电机正反转及转速控制程序 (15)5.3圆弧插补程序的设计 (17)5.3.1 逐点比较法 (17)5.3.2 程序设计 (17)参考文献 (20)1 、设计任务设计一个数控X-Y 工作台及其控制系统，该工作台可安装在铣床上，用于铣削加工。
设计参数如下： 设计分组最大铣刀直径Φmm 最大铣削宽度a e 最大铣削深度a p 加工材料 工作台加工范围（mm ） 最大移动速度 2 20 mm 8 mm 5 mm 碳钢 X=250，Y=1803m/min 其它参数：根据设计要求，初令立铣刀齿数Z=3；X ，Y 方向的脉冲当量0.01/x y mm δδ==脉冲；X ，Y 方向的定位精度均为mm ±0.02。
课程设计数控立式铣床XY工作台机电系统设计说明书
《机电一体化》课程设计数控立式铳床XY工作台机电系统设计院系:汽车学院专业:机械设计制造及其自动化班级:机电一班组长:雷博文组员：金亮、黄明亮、夏佳、熊秀成指导教师：蒋强目录一、设计目的 (3)二、设计任务 (3)三．总体方案的确定 (4)1、机械传动部件的选择..................................... ••:•. (3)(1) 导轨副的选用 (4)(2) 伺服电动机的选用 (4)(3) 工作台的选用 (4)2、................................................................. 控制系统的设计.. (4)3、................................................................. 绘制总体方案图.. (5)四、.......................................... 直线伺服电机的计算与选型51、.............................................. 导轨上移动部件的重量42、...................................................... 铣削力的计算43、........................................................ 载荷的计算74、............................................................ 初选型号75、............................................ 直线伺服电机可用性验算8五、........................................... 直线滚动导轨副的计算与选型81、直线滚动导轨选择理由 (8)2、直线导轨额定寿命L 的计算和选型 (10)3、光栅尺的选择 (11)4、工作台的选型 (12)六、PLC选型 (13)七、....................................................... 伺服放大器选型18八、控制系统硬件电路设计 (20)结束语 (21)参考文献 (22)一、设计目的课程设计是一个很重要的实践性教学环节，要求学生综合运用所学的理论知识，独立进行设计训练，主要目的：1) 通过本设计，使学生全面地，系统地了解和掌握数控机床得基本组成及其相关基本知识，学习总体方案拟定、分析与比较的方法。
用微机数控技术改造X62W万能铣床的X——Y工作台毕业设计论文
η==0.96
式中——螺旋升角，W1L3508γ=4°10′
——摩擦角取最大牵引力为3340N支承间距L=320mm,丝杆螺母及轴承均进行预紧。
⒌刚度验算
先画出此纵向进给滚珠丝杠支承方式草图如图(2)所示
Z4J4JS
Z3J3
⑴丝杆的压变形量δ1
F=(d02-dq2)=(352-4.7362)`≈944
可实现多工序的集中，减少零件在机床间的频繁搬运。拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可实现时间无看管加工。有以上五条派生的好处。如：降低了工人的劳动强度，节省了劳动力（一个人可以看管多台机床），减少了工装，缩短了新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应等等。
以上这些优越性是前人想象不到的，是一个极为重大的突破。此外，机床数控化还是推行FMC（柔性制造单元）、FMS（柔性制造系统）以及CIMS（计算机集成制造系统）等企业信息化改造的基础。数控技术已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术。
⒋传动效率计算
η==0.94
式中——螺旋升角，W1L4006γ=2°44′
——摩擦角取最大牵引力为14683支承间距L=1250mm,丝杆螺母及轴承均进行预紧。
⒌刚度验算
先画出此纵向进给滚珠丝杠支承方式草图如图(1)所示
Z2J2L1
Z1J1
⑴丝杆的压变形量δ1
F=(d02-dq2)=(402-3.9692)`≈1244
第一种方案：主轴的升降工作台的X，Y轴的进给运动。
第二种方案：工作台的X，Y轴的进给运动改变为微机控制，实现三轴或二轴的开环同步控制或非同步控制。
第一种方案的设计一实现，但我们要求对X，Y轴的改造，Z轴作为预留，因此选择第二种方案。
基于单片机的数控车床XY工作台与控制系统设计报告
基于单片机的数控车床XY工作台与控制系统设计报告设计报告：基于单片机的数控车床XY工作台与控制系统设计1.引言数控（数值控制）车床是一种以机电一体化技术为基础，通过计算机控制工件加工的设备。
传统的车床需要操作工人手动控制加工过程，而数控车床则通过计算机编程实现自动化加工。
本设计报告旨在设计基于单片机的数控车床XY工作台与控制系统，实现工件在XY平面上的精准加工。
2.系统设计（1）硬件设计本系统的硬件设计包括数控车床的机械结构和控制系统的电路设计。
数控车床的机械结构需要设计XY工作台的运动结构。
可以采用步进电机或直流伺服电机作为驱动器，通过丝杆传动实现运动。
同时，需要设计定位传感器用于测量工件位置，反馈给控制系统。
控制系统的电路设计主要包括单片机的选择和配套电路。
可以选择性能稳定、功能强大的单片机作为控制器，并设计外部电路实现与驱动器和传感器的连接。
此外，还需要设计电源电路、通信接口等。
（2）软件设计软件设计是数控车床控制系统非常重要的一部分，需要实现驱动器控制和运动轨迹规划等功能。
可以使用C语言开发嵌入式软件程序。
驱动器控制：通过控制输出脉冲和方向信号，控制步进电机或直流伺服电机的运动。
可以根据用户输入的指令，控制工件在XY平面上移动。
运动轨迹规划：根据用户输入的参数，计算出工件在XY平面上移动的运动轨迹。
可以采用插补算法，实现平滑移动和加工轨迹自由控制。
3.系统实现（1）实现步骤首先，进行硬件设计。
根据车床的尺寸和加工需求设计XY工作台的运动结构，选择合适的驱动器和传感器。
然后，根据单片机选型，设计电路连接驱动器和传感器。
最后，设计电源电路和通信接口。
其次，进行软件设计。
根据硬件设计的结果，编写嵌入式软件程序，实现驱动器控制和运动轨迹规划等功能。
最后，进行系统调试。
根据设计的功能要求，对系统进行全面测试和调试，验证系统的稳定性和性能。
（2）实验结果通过实验验证，本设计的数控车床XY工作台与控制系统实现了工件在XY平面上的精确加工。
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双坐标数控工作台设计
目录绪论 (4)第一章：总体方案设计 (4)1.1 设计任务 (4)1.2 总体方案确定 (6)第二章：机械系统设计 (6)2.1 工作台外形尺寸及重量估算 (7)2.2滚动导轨的参数确定 (8)2.3 滚珠丝杠的设计计算 (11)2.4 电机的选用 (14)2.5 伺服电机惯性负载的计算 (15)2.6 轴承的选用 (15)2.7 轴承的类型 (15)2.8 轴承调隙、配合及润滑 (15)2.9 滚动轴承的密封装置 (16)2.10 本章小结 (16)第三章控制系统硬件设计 (16)3.1 CPU板 (16)3.2 驱动系统 (19)3.3 传感器及软硬件设计 (20)第四章控制系统软件设计 (25)4.1 总体方案 (25)4.2 主流程图 (25)4.3 INT0中断服务流程图 (26)4.4 INT1中断服务流程图 (27)第五章参考文献 (20)任务书班级：学号：姓名：题目：双坐标数控工作台设计（200×200）时间：2009年11月6日至2009年12月25日共6周要求：设计一台双坐标数控工作台并开发其控制、驱动系统，工作台行程200×200mm，台面尺寸160×320，俩坐标分辨率分别为δ=0.001mm/step,承受最大轴向载荷Fxmax=600N，Fymax=850N，最大移动速度Vxmax=Vmax=1m/min。
（要求采用滚珠丝杠和滚动导轨，必要时增加减速机）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1张（A0）；4、数控系统控制电路设计，绘制电气原理图1张（A1或A0）；5、编写设计说明书1份（不少于8000字）。
班级：学生：指导教师：第一章、总体方案设计1.1 设计任务设计一台双坐标数控工作台并开发其控制、驱动系统，工作台行程200×200mm，台面尺寸160×320，俩坐标分辨率分别为δ=0.001mm/step,承受最大轴向载荷Fxmax=600N，Fymax=850N，最大移动速度Vxmax=Vmax=1m/min。
数控车床系统XY工作台与控制系统设计
数控车床XY轴工作台和控制系统设计目录摘要 (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)摘要我设计的是车床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工作台控制系统前言一、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。
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。
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高精度、高效率的机床，在现代制造业中起着重要的作用。
为了实现数控车床的高精度和高效率工作，需要对其XY轴工作台和控制系统进行设计。
以下是对数控车床XY轴工作台和控制系统设计的一些建议。
1.XY轴工作台设计：XY轴工作台是数控车床中非常重要的部件，决定了机床的加工精度和工作效率。
在设计XY轴工作台时，需要考虑以下几个方面：-材料选择：XY轴工作台需要具有足够的刚性和稳定性，因此需要选择高强度、高刚性的材料，如铸铁或铸钢。
这样可以确保工作台在高速运动和加工负载下保持稳定性。
-结构设计：XY轴工作台的结构设计应尽量简洁，减少不必要的零部件，从而提高刚性和稳定性。
另外，采用双导轨和双滑块的设计可以提高工作台的刚性和精度。
-传动方式：XY轴工作台的传动方式通常有直线导轨和滚珠丝杠传动两种。
直线导轨传动具有高刚性、高精度和高速度的特点，适用于要求较高的加工工件。
滚珠丝杠传动则适用于加工要求不那么高的工件。
-导向方式：XY轴工作台的导向方式有滚珠导轨和滑动导轨两种，其中滚珠导轨导向更稳定、精度更高。
因此，在设计XY轴工作台时应优先考虑滚珠导轨导向。
2.控制系统设计：控制系统是数控车床的核心部件，负责控制机床的各个功能和运动。
在设计控制系统时，需要考虑以下几个方面：-控制器选择：数控车床的控制器有很多种，如普通数控系统、伺服数控系统和直线数控系统等。
根据具体的加工工艺和要求，选择合适的控制器。
-编程方式：数控车床通常采用G代码编程方式。
因此，在设计控制系统时，需要考虑支持G代码编程功能，并提供友好的编程界面。
-实时控制：数控车床的控制系统需要实时控制各个轴的运动，并根据工件的加工要求进行精确的定位和轨迹控制。
因此，需要在控制系统设计中考虑实时控制的需求。
-自动化功能：数控车床的控制系统还应具备自动化功能，如自动换刀、自动测量和自动修正等。
这些功能可以提高机床的工作效率和自动化水平。
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数控车床XY轴工作台和控制系统设计说明书毕业设计数控车床XY轴工作台和控制系统设计摘要我设计的是车床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工作台控制系统前言一、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。
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。
数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术 ,而数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品 ,其技术范围覆盖很多领域。
（一）、数控技术的发展趋势。
数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化 ,使制造业成为工业化的象征 ,而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大 ,他对国计民生的一些重要行业 IT、汽车、轻工、医疗等的发展起着越来越重要的作用。
从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看 ,其主要研究热点有以下几个方面:(1) 高速、高精加工技术及装备的新趋势(2) 5 轴联动加工和复合加工机床快速发展(3) 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势（二）、对我国数控技术及其产业发展的基本估计我国数控技术起步于 1958 年 ,近 50 年的发展历程大致可分为三个阶段：第一阶段从 1958 年到 1979 年 ,即封闭式发展阶段。
在此阶段 ,由于国外的技术封锁和我国的基础条件的制 ,数控技术的发展较为缓慢。
第二阶段是在国家的“六五”、“七五”期间以及“八五”的前期 ,即引进技术 ,消化吸收 ,初步建立起国产化体系阶段。
在此阶段 ,由于改革开放和国家的重视 ,以及研究开发环境和国际环境的改善 ,我国数控技术的研究、开发以及在产品的国产化方面都取得了长足的进步。
第三阶段是在国家的“八五”的后期和“九五”期间 ,即实施产业化的研究 ,进入市场竞争阶段。
纵观我国数控技术近 50 年的发展历程 ,特别是经过 4 个 5 年计划的攻关 ,总体来看取得的成绩还是不小。
（三）、对我国数控技术和产业化发展的战略思考(1) 战略考虑。
我国是制造大国 ,在世界产业转移中要尽量接受前端而不是后端的转移 ,所以 ,我们应站在国家安全战略的高度来重视数控技术和产业问题。
首先从社会安全看 ,因为制造业是我国就业人口最多的行业 ,制造业发展不仅可提高人民的生活水平 ,而且还可缓解我国就业的压力 ,保障社会的稳定;其次从国防安全看 ,西方发达国家把高精尖数控产品都列为国家的战略物质 ,对我国实现禁运和限制 ,“东芝事件”和“考克斯报告”就是最好的例证。
(2)发展策略。
从我国基本国情的角度出发 ,以国家的战略需求和国民经济的市场需求为导向 ,以提高我国制造装备业综合竞争能力和产业化水平为目标 ,用系统的方法 ,选择能够主导 21 世纪初期我国制造装备业发展升级的关键技术以及支持产业化发展的支撑技术、配套技术作为研究开发的内容 ,实现制造装备业的跨跃式发展。
强调市场需求为导向 ,即以数控终端产品为主 ,以整机如量大面广的数控车床、铣床、高速高精高性能数控机床、曲型数字化机械、重点行业关键设备等带动数控产业的发展。
重点解决数控系统和相关功能部件数字化伺服系统与电机、高速电主轴系统和新型装备的附件等的可靠性和生产规模问题。
没有规模就不会有高可靠性的产品;没有规模就不会有价值低廉而富有竞争力的产品;当然 ,没有规模中国的数控装备最终难有出头之日。
一、毕业设计的目的、意义《机电一体化系统设计》毕业设计是培养学生设计能力的重要实践性教学环节之一，是综合运用所学过的机械、电子、自动控制、计算机等知识进行的基本设计训练。
其目的是：能够正确运用《机电一体化系统设计》课程的基本理论和相关知识，掌握机电一体化系统（产品）的功能构成、特点和设计思想、设计方法，了解设计方案的拟定、比较、分析和计算，培养学生分析问题和解决问题的能力，使学生具有机电一体化系统设计的初步能力；通过机械部分设计，掌握机电一体化系统典型机械零部件和执行元件的计算、选型和结构设计方法和步骤；通过测试及控制系统方案设计，掌握机电一体化系统控制系统的硬件组成、工作原理，和软件编程思想；通过毕业设计提高学生应用手册、标准及编写技术说明书的能力，促进学生在科学态度、创新精神、专业技能等方面综合素质的提高。
二、毕业设计的内容（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。
已知条件：定位精度：±0.01mm，滚珠丝杠及导轨使用寿命：T=15000h ，中等冲击工作台的有效行程为400Lx mm=400Y L mm=快速进给速度max 2000/minx v mm =max 2000/miny v mm = 和工作载荷2000Z F N=三、数控系统总体方案的确定数控系统总体方案设计的内容包括：系统运动方式的确定，执行机构及传动方案的确定，伺服电机类型及调速方案确定，计算机控制系统的选择。
进行方案的分析、比较和论证。
（一）系统运动方式的确定该系统要求工作台沿各坐标轴的运动有精确的运动关系因此采用连续控制方式。
（二）伺服系统的选择开环伺服系统在负载不大时多采用功率步进电机作为伺服电机.开环控制系统由于没有检测反馈部件，因而不能纠正系统的传动误差。
但开环系统结构简单，调整维修容易，在速度和精度要求不太高的场合得到广泛应用。
考虑到运动精度要求不高，为简化结构，降低成本，宜采用步进电机开环伺服系统驱动。
（三）计算机系统的选择采用MCS-51系列中的8031单片机扩展控制系统。
MCS-51单片机的主要特点是集成度高，可靠性好，功能强，速度快，性价比高。
控制系统由微机部分、键盘及显示器、I/O 接口及光电隔离电路、步进功率放大电路等组成。
系统的工作程序和控制命令通过键盘操作实现。
显示器采用数码管显示加工数据和工作状态等信息。
（四） X—Y工作台的传动方式为保证一定的传动精度和平稳性以及结构的紧凑，采用滚珠丝杠螺母传动副。
为提高传动刚度和消除间隙，采用有预加载荷的结构。
由于工作台的运动部件重量和工作载荷不大，故选用滚动直线导轨副，从而减小工作台的摩擦系数，提高运动平稳性。
考虑电机步距角和丝杠导程只能按标准选取，为达到分辨率的要求，以及考虑步进电机负载匹配，采用齿轮减速传动。
系统总体框图如下:计算机光电隔离功率放大步进电机X向工作台光电隔离功率放大步进电机Y向工作台图3-1四、机械部分设计机械部分设计内容包括：确定系统脉冲当量，运动部件惯性的计算，选择步进电机，传动及导向元件的设计、计算与选择，绘制机械部分装配图等。
（一 ）确定系统脉冲当量脉冲当量δp 是一个进给指令时工作台的位移量，应小于等于工作台的位置精度，由于定位精度为±0.01mm 因此选择脉冲当量为0.01mm 。
（二）工作台外形尺寸及重量初步估算根据给定的有效行程，画出工作台简图，估算X 向和Y 向工作台承载重量WX 和WY 。
取X 向导轨支撑钢球的中心距为410mm,Y 向导轨支撑钢球的中心距为400mm,设计工作台简图如下:图4-1X 向拖板(上拖板)尺寸为:长*宽*高=420*410*50 重量:按重量=体积*材料比重估算为:xW = 3242041050107.810671.58N --⨯⨯⨯⨯⨯=Y 向拖板(下拖板)尺寸为: 42040050⨯⨯重量Y W =3242040050107.810655.2N --⨯⨯⨯⨯⨯=上导轨(含电机)重量为23(900480828003550)7.81010487.97N --⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯⨯=夹具及工件重量:约155N X-Y 工作台运动部分总重量为:487.97655.2671.581552000W N =+++≈ （三）滚动导轨副的计算、选择根据给定的工作载荷Fz 和估算的Wx 和Wy 计算导轨的静安全系数fSL=C0/P ，式中：C0为导轨的基本静额定载荷，kN ；工作载荷P=0.5(Fz+W)； fSL=1.0~3.0(一般运行状况)，3.0~5.0（运动时受冲击、振动）。
根据计算结果查有关资料初选导轨：工作台简图因系统受中等冲击,因此取4.0sL f =,,,0.5()O SL X YX Y Z X Y C f P P F W ==+x Z X Y Z Y OX SL X OY SL Y P =0.5(F +W )=0.5(2000+671.58)=1335.79N P =0.5(F +W )=0.5(2000+655.2)=1327.6N C =f P =41335.79=5343.16N C =f P =41327.6=5310.4N⨯⨯根据计算额定静载荷初选导轨:选择汉机江机床厂HJG-D 系列滚动直线导轨,其型号为:HJG-D25基本参数如下: 表4-1额定载荷/N静态力矩/N*M滑座重量导轨重量导轨长度 动载荷 aC静载荷oCATBTCTgK /g K mL (mm)17500 26000 1981982880.603.1760滑座个数 单向行程长度每分钟往复次数M Sln40.64导轨的额定动载荷17500a C =N依据使用速度v （m/min ）和初选导轨的基本动额定载荷aC (kN)验算导轨的工作寿命Ln ：额定行程长度寿命:()H T C a W f f f C S f FT K = （4-1）20004500MF M F ===1,2,0.81,1,50oT W C H Rd f f f f K ======33110.81175002500()50()142409.58H T C a W f f f C S f FT K km ⨯⨯===导轨的额定工作时间寿命:3102S o T H l nT ⨯=(4-2)33102142409.58104944771500020.6460S o T H l nT h T h ⨯⨯===>=⨯⨯⨯导轨的工作寿命足够. （四）滚珠丝杠计算、选择初选丝杠材质：CrWMn 钢，HRC58~60，导程：l0=5mm 强度计算 丝杠轴向力：)(,,max y x z y x W F f KF F ++=(N) (4-3)其中：K=1.15，滚动导轨摩擦系数f=0.003~0005；在车床车削外圆时：Fx=(0.1~0.6)Fz ，Fy=(0.15~0.7)Fz ，可取Fx=0.5Fz ，Fy=0.6Fz 计算。