XY数控工作台改装课程设计说明书
XY工作台设计说明书资料
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)四、设计总结 (30)参考文献 (31)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=（参考文献【1】式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 ＝250mm ，Y ＝200mm 。
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。
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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。
XY工作台说明书
XY⼯作台说明书⽬录⼀、设计说明（⼀）设计任务（⼆）总体⽅案的确定（三）系统总体⽅案设计⼆、机械部分设计（⼀）脉冲当量的选定（⼆）步进电机的选⽤（三）计算铣削⼒（四）滚珠丝杠副的选⽤（五）⼯作台尺⼨确定:（六）滚珠丝杠长度确定（七）丝杠传动效率计算（⼋）丝杠稳定性验算（九）丝杠刚度验算（⼗）计算减速器传动⽐（⼗⼀）齿轮机构设计（⼗⼆）传动系统是转动惯量计算（⼗三）步进电动机负载能⼒校验（⼗四）导轨的选型及计算三、控制系统电路设计（⼀）接⼝设计（⼆）伺服系统设计（三）步进电机驱动电路设计（四）运动控制器控制原理四、控制软件结构设计（⼀）直线插补程序（⼆）圆弧插补程序参考⽂献⼀、设计说明本设计是以PC平台为基础的数控X-Y⼯作台实验系统，它具有直线插补和圆弧插补等数控系统所使⽤的常⽤功能，结构简单，操作⽅便，控制精度相对较⾼, 可靠性、稳定性和实⽤性都很好。
X、Y两⽅向的运动各由⼀台步进电机控制。
数控系统每发出⼀个信号，步进电机就⾛⼀步，并通过中间传动机构带动两⽅向精密细⼩和形状复杂的零件。
线切割技术、线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线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。
（⼀）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:最在铣削直径： 20mm最在铣削宽度： 8 mm最⼤铣削深度： 5 mm加⼯材料：碳钢⼯作台加⼯范围： X=250,Y=180最⼤移动速度： 3 m/min（⼆）总体⽅案的确定数控X—Y⼯作台的总体⽅案设计应考虑以下⼏点：1．⼯作台应具有沿纵向和横向往复运动、暂停等功能，因此数控控制系统采⽤连续控制系统。
2．在保证⼀定加⼯性能的前提下，结构应简单，以求降低成本。
因此进给伺服统采⽤伺服电机开环控制系统。
3．纵向和横向进给是两套独⽴的传动链，它们各⾃由各的伺服电动机、联轴器、丝杠螺母副组成。
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。
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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数控机床设计说明书
《数控机床》课程设计说明书设计题目：X-Y数控机床工作台设计学院：机械工程学院专业：机械自动化班级：机自Y126学号： 8003姓名：王舒恒指导老师：李冰摘?要当今世界电子技术迅速发展，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：机电一体化组成要素滚珠丝杠滚动导轨步进电机AbstractNow the world electronic technology rapidly expand, 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: Integration of machinery foundation basic component elements characteristic trend of development.目录第一章前言 (1)第二章设计主要步骤 (2)第一节确定设计总体方案 (2)一、机械传动部件的选择 (2)二、方案的比较及确定 (2)第二节机械传动部件的计算与选型 (3)一、导轨上移动部件的重量估算 (3)二、计算切削力 (4)三、滚珠丝杆传动的设计计算及效验 (5)四、步进电动机的传动计算及电机选用 (10)五、滚动导轨的设计计算 (17)六、其余附件的选择 (18)第三章致谢 (21)参考文献 (21)第一章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。
X-Y数控工作台课程设计说明书
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：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 (11)3.4.1步进电机的驱动电路 (11)3.4.2电磁铁驱动电路 (12)3.4.3电源转换 (12)四、控制系统软件 (13)4.1控制系统软件总体方案设计 (13)4.2主流程设计 (13)4.3 INT0中断服务流程 (14)4.4 INT1中断服务流程图 (16)4.4.3 绘制图弧程序流程图 (20)4.4.4 步进电机步进一步程序流程图 (26)五、总结 (27)六、参考文献 (28)1、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。
XY数控工作台改装课程设计说明书
一、设计目的通过本次设计，能够全面地、系统地了解和掌握数控机床的基本内容和基本知识，初步掌握数控机床的设计方法，并能学会运用手册、标准等技术资料。
同时，培养相应的创新意识、工程意识和动手能力。
二设计要求（一）、改造后的钻床能够加工最大面积为mm190⨯的工件，mm190最大工件重量200kg；（二）、数控XY工作台要求孔的定位精度在02.0±mm内,快进速度为3。
6m/min，加减速度时间为0．1秒。
三设计内容和步骤(一)总体设计方案1、设计机构的性能要求（1）、改造后的钻床能够加工最大面积为mmmm190⨯的工190件，最大工件重量200kg；（2）、数控XY工作台要求孔的定位精度在02±mm内,快进速度.0为3.6m/min，加减速度时间为0．1秒.2、待改装钻床型号的确定:机床样式如图（a)图(a)表（一)3、控制方式的确定因为是钻床改装成为数控钻床,所以选用点位控制。
4、伺服系统的确定依据题目要求，要求把普通钻床改装成建议的经济型数控钻床。
所以经过对各种伺服系统特点的比较，决定选用开环伺服系统。
该系统符合一般精度要求以及经济性良好，符合题目要求.如下图：图(b）5、承载台参数的初步选定（1)尺寸：依题目要求，加工面积为190mm*190mm.而根据平时经验，加工时考虑到工件要用夹具进行夹紧，故工作台的工作面的尺寸要比最大加工面积的尺寸每边大30—40mm,所以选定工作太尺寸为270mm*270mm＊30mm。
（2）材料:工作台在工作状态下受到一定的冲击和振动,所以工作台选用牌号为HT150的灰铸铁.HT350具有铸造性能良好、切削性能良好、减摩性好、减振性强及缺口敏感性低等诸多优点。
（参考《工程材料与机械设计基础》第65页;密度为cm3ρ)/g4.7=6、导轨的选型思路根据题目中最大工件的的质量为200kg,故应选用重载型导轨.经过参考《数控技术基础》8.4.1（208—211页)，经过比较，选择直线滚动导轨副。
机电一体化系统综合课程设计_X-Y数控工作台设计说明书
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--⨯⨯⨯⨯⨯≈N Y 向拖板（下拖板）尺寸： 14516050⨯⨯ 重量：约90N 。
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。
XY工作台的设计说明书
专业课课程设计计算说明书设计题目：＿数控X-Y 工作台及其控制系统设计工程学院 机制00000＿班 设 计 者 ＿XXX ＿ 学 号 ＿0000000000＿ 指导教师 xxx＿2011＿年1 月＿16 日广东海洋大学――――――――――〇―――――――――装订线―――――――――〇―――――――――目录序言 (3)设计目的 (4)设计要求 (4)总体方案设计 (5)1. 系统运动方式的确定 (5)2. 伺服系统的选择 (5)3. 执行机构传动方式的确定 (5)4. 计算机系统的选择 (5)5. 实施 (5)机械系统设计 (6)1. 脉冲当量和传动比的确定 (6)1.1. 脉冲当量的确定 (6)1.2. 铣削力分析与计算 (6)1.3. 齿轮传动比计算 (6)2. 电动机的选择 (7)3. 工作台尺寸的确定 (7)4. 工作台重量的确定及移动部件重力的估计 (8)5. 滚珠丝杆螺母副的计算和选型 (8)5.1. 计算进给牵引力 (8)5.2. 计算最大动负载C (9)5.3. 螺母副的选型 (10)5.4. 传动效率计算 (10)5.5. 刚度验算 (10)δ (11)5.6. 丝杠的拉伸或压缩变形量1δ (11)5.7. 滚珠与螺纹滚道间接触变形25.1. 滚珠丝杠副刚度的验算 (12)5.2. 压杆稳定性验算 (12)6. 齿轮的设计计算 (12)7. 等效转动惯量计算 (13)8. 步进电机输出转矩的选择 (13)M (13)8.1. 步进电机所需空载启动的计算kq9. 导轨的选用与校核 (15)9.1. 初选滚动导轨 (15)9.2. 对导轨进行按下式进行校核： (15)9.3. 滚动导轨的润滑与防护 (16)10. 矩频特性校核 (16)10.1. 启动矩频特性校核 (16)10.2. 电机快速进给矩频特性较核 (17)10.3. 工进运行距频特性校核 (18)控制系统设计 (19)1. 控制系统硬件的基本组成 (19)2. 步进电机控制电路 (19)2.1. 开环伺服系统的原理图 (19)2.3. 脉冲分配 (19)2.4. 驱动电路 (19)2.5. 控制系统软件的组成和结构 (19)2.6.逐点比较法④ (20)2.7. 逐点比较法框图 (21)3. 程序设计 (21)4. 步进电机控制程序设计 (22)设计总结 (25)参考文献 (26)序言当今世界电子技术迅速发展，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。
X-Y工作台课程设计说明书
目录一、设计任务P1二、脉冲当量和传动比的确定P1三、工作载荷分析及计算P2四、滚珠丝杠螺母副的选型和校核 P3五、导轨的选型和计算 P5六、电动机的选型和校核 P7七、步进电机控制电路设计P15八、参考文献P19附加一张数控系统框图和一张软件框图专业课程设计说明书一、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。
1）设计要求1. 了解机电一体化化概念及机电一体化技术、机电一体化产品的含义。
2. 领会机电综合设计训练的意义。
3. 了解机电综合设计的几大步骤。
2）设计参数的确定设计参数：系统分辨率为0.01mm ，最大铣刀直径Φ=16mm ，最大铣削宽度ae=5mm,最大铣削深度ap=2mm,加工材料为碳钢，工作台加工范围X=200mm,Y=150mm ，最大移动速度Vmax=3m/min.3）方案的分析、比较、论证本设计是一种经济型数控工作台，采用开环控制，主控装置为单片机，软件环形脉冲输出，驱动电路为高低压驱动电路，驱动电机为步进电动机，传动变换机构采用滚珠丝杠副。
二、脉冲当量和传动比的确定1）脉冲当量的确定：本设计采用步进电动机，等每脉冲代表电机一定的转角，这个转角经滚珠丝杠使工作台移动一定的距离。
每个脉冲所对应的工作台的移距，称为脉冲当量或分辨率，记为δp ，单位为mm/脉冲。
根据工作台进给系统所要求的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 。
2）传动比的计算：传动比的计算公式 pb L o i δθ360= 其中，θb 为步进电动机的步距角，Lo 为滚珠丝杠导程，δp 为系统脉冲当量，由公式可知，系统的传动比与θb,δp,Lo 有关。
因此，要计算系统传动比，必须先确定θb,δp 和Lo ，步进电动机步距角的选用原则为：定位精度要求不高的控制系统选用步距角大、运行频率低的步进电动机；定位精度要求较高、运行速度范围较广的控制系统，则应选用步距角较小，运行频率较高的步进电动机。
xy 工作台说明书
广西科技大学《数控机床》课程设计说明书学院：机械工程学院班级：机自Y115班姓名：陈秋梅学号：201100104003指导老师：李冰目录一、设计目的 (1)二、设计要求 (1)三、设计内容和步骤 (1)（一）总体设计方案 (1)①设计机构的性能要求 (1)②待改装钻床型号的确定 (1)③控制方式的确定 (3)④伺服系统的确定 (3)⑤工作台参数的初步选定 (3)⑥导轨的选型思路 (3)⑦滚珠丝杠选型思路 (4)⑧丝杠和电机连接零件的选取思路 (4)⑨支承座材料的选取 (4)⑩轴承类型的选取思路 (4)（二）机械部分改装设计与计算 (5)①确定工作台的尺寸及其重量 (5)②滚珠丝杠参数计算与选型 (5)③滚动导轨参数计算与选型 (8)④步进电机参数计算与选型 (10)⑤联轴器的选择 (15)⑥支承座参数设计 (18)⑦轴承型号的选取 (18)四、设计总结 (18)五、参考文献 (18)一、设计目的通过本次设计，使我们全面地、系统地了解和掌握数控机床的基本内容和基本知识，初步掌握数控机床的设计方法，并学会运用手册标准等技术资料。
同时培养我们学生的创新意识、工程意识和动手能力。
二、设计要求1、改造后的钻床能够加工最大面积为180×1802mm，最大工件重量为200kg。
2、数控XY工作台要求孔的定位精度在±0.02mm内，工作台快进速度为3.6m/min，加减速时间为：0.1秒。
三、设计的内容和步骤（一）总体设计方案①设计机构的性能要求:设计机构的性能要求有两个方面：a、是在静态性能方面：工作台达到一定的几何精度、定位精度以及重复定位精度，同时也要满足相应的刚度和强度要求。
b 是在动态性能方面：工作台要满足速度和加速特性以及工作的稳定性等。
②待改装钻床型号的确定:因为改造后的钻床能够加工最大面积为180×1802mm，在预留装夹具的尺寸后，工作台的尺寸应该设计为260×2602mm。
XY工作台设计说明书
目录一、机电专业课程设计目的 (3)二、总体方案设计 (3)三、机械系统设计 (4)1、计工作台外形尺寸及重量估算 (5)2、电动机滚动导轨的参数确定 (5)3、滚珠丝杠的设计计算 (6)4、步进电机的选用 (7)四、绘制装配图 (9)五、电气原理图设计 (10)1、功率单片机的选择 (10)2、外部程序存储器的扩展 (10)3、外部数据存储器的扩展 (10)4、I/O口扩展电路 (11)5、显示器接口设计 (11)6、键盘接口电路设计 (11)7、步进电机的接口电路设计 (11)8、其他 (11)六、参考文献 (12)一、机电专业课程设计目的本课程设计是学生在完成专业课程学习后，所进行的机电一体化设备设计的综合性训练。
通过该环节达到下列目的：（1）巩固和加深专业课所学的理论知识；（2）培养理论联系实际，解决工程技术问题的动手能力；（3）进行机电一体化设备设计的基本功训练，包括以下10方面基本功：1）查阅文献资料；2)分析与选择设计方案；3）机械结构设计；4）电气控制原理设计；5）机电综合分析；6）绘工程图；7）运动计算和精度计算；9）撰写设计说明书；10）贯彻设计标准。
二、总体方案设计2.1 设计任务（1）题目：二坐标数控工作台设计。
（2）设计内容及要求：1）工作台总装图一张（0号图纸）2）控制电气图一张（1号图纸）3）设计说明书一份（10-20页）4）具体设计参数如下：台面尺寸：140180⨯ 行程X ：140；Y:110定位精度：mm X 300/013.0± mm Y 300/015.0±典型工艺参数：台面速度 X: min /0.2m ，Y ：min /0.2m ；进给抗力 X: 225N ； Y:150N ；工作物重：8Kg 。
2.2 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受到负载力较小，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。
(完整word版)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:目录摘要 .................................................................................................................. I I 一前言. (1)二设计任务 (2)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： (3)3、最终方案： (4)（二)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 计算切削力 (4)3 滚珠丝杠传动设计计算及校验 (6)4 步进电机的传动计算及电动机的选用 (12)5 滑动导轨的设计计算 (18)6 其余部件的选取 (20)结论 (23)致谢 (23)参考文献 (24)摘要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AbstractSince 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。
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一、设计目的通过本次设计，能够全面地、系统地了解和掌握数控机床的基本内容和基本知识，初步掌握数控机床的设计方法，并能学会运用手册、标准等技术资料。
同时，培养相应的创新意识、工程意识和动手能力。
二 设计要求（一）、改造后的钻床能够加工最大面积为mm 190mm 190⨯的工件,最大工件重量200kg ；（二）、数控XY 工作台要求孔的定位精度在02.0±mm 内，快进速度为3.6m/min ，加减速度时间为0．1秒。
三设计内容和步骤（一）总体设计方案1、设计机构的性能要求（1）、改造后的钻床能够加工最大面积为mmmm190⨯的工190件,最大工件重量200kg；（2）、数控XY工作台要求孔的定位精度在02.0±mm内，快进速度为3.6m/min，加减速度时间为0．1秒。
2、待改装钻床型号的确定:机床样式如图（a）图(a)表(一)3、控制方式的确定因为是钻床改装成为数控钻床，所以选用点位控制。
4、伺服系统的确定依据题目要求，要求把普通钻床改装成建议的经济型数控钻床。
所以经过对各种伺服系统特点的比较，决定选用开环伺服系统。
该系统符合一般精度要求以及经济性良好，符合题目要求。
如下图：图（b）5、承载台参数的初步选定（1）尺寸：依题目要求，加工面积为190mm*190mm。
而根据平时经验，加工时考虑到工件要用夹具进行夹紧，故工作台的工作面的尺寸要比最大加工面积的尺寸每边大30-40mm，所以选定工作太尺寸为270mm*270mm*30mm。
（2）材料：工作台在工作状态下受到一定的冲击和振动，所以工作台选用牌号为HT150的灰铸铁。
HT350具有铸造性能良好、切削性能良好、减摩性好、减振性强及缺口敏感性低等诸多优点。
（参考《工程材料与机械设计基础》第65页；密度为cm3ρ）/g4.7=6、导轨的选型思路根据题目中最大工件的的质量为200kg，故应选用重载型导轨。
经过参考《数控技术基础》8.4.1（208-211页），经过比较，选择直线滚动导轨副。
直线滚动导轨副的摩擦系数小于0.005，动摩擦系数很接近。
在网上查找后，选择KL标准宽型滑块及导轨。
图（c）表(二）（注：直线滚动导轨及滑块的参数来源于深圳市赛瑞德精工技术有限公司，网址为：）7、丝杠和电机连接零件的选取思路丝杆和电机之间直接按传动比为1.0来设计，即电机未经任何外在的变速装置而通过联轴器直接与丝杆连接在一起。
所以丝杠和电机之间的连接零件只有联轴器，即选用联轴器把丝杠和电机连接起来。
8、滚珠丝杠选型思路滚珠丝杆的导程初选为5mm以内，其余参数因数据不全所以在初选是无法确定，在机械部分设计再加以确定。
9、支承座材料的选取支承座的选型应考虑抗震性和刚度方面，材料故选用20#钢（参考《工程材料与机械设计基础》第六章-55页）。
10、轴承类型的选取思路在本次设计中，轴承用于支承滚珠丝杠。
而因工作台定位精度的要求，所以对丝杠的刚度要求较高，本设计选用两端装双重止推轴承及深沟球轴承（固定-支承式）如图（b ）。
故选用深沟球轴承和推力球轴承。
（c ）（二）机械部分改装设计与计算1、确定承载台的尺寸及其重量（由于X 、Y 方向的尺寸相同，所以X 、Y 向所用的拖板类型也相同）承载台的数量为2块。
（1）承载台尺寸为：mm 30mm 270mm 270⨯⨯（2）承载台质量m 1：Θ v m ρ= （cm 3/g 4.7=ρ）218700030270270=⨯⨯=V (mm 3)2187=V (cm 3)∴1618321874.71=⨯==V m ρ （g ）即kg kg m 16183.161≈=2、拖板参数设计（由于X 、Y 方向的尺寸相同，所以X 、Y 向所用的拖板类型也相同）（1）拖板材料：托板要求有较好的抗震性能和较高的刚度，故选用与承载台相同的材料，牌号为HT150。
（2）拖板的尺寸：拖板的尺寸选择为：mm 60mm 270mm 580⨯⨯拖板的质量m 2：因为拖板中间还有一深为35mm 宽210mm 的凹槽，故对拖板进行近似计算，保守估计按高度为40mm 来计算ρV m =Θ （cm 3/g 4.7=ρ）且cm mm mm mm mm V 335832583200030270580==⨯⨯= kg kg g g V cm cm m 4299.414.419905832/2.7332≈==⨯==∴ρ3、工作台板的参数和设计 （1）工作台板因工作时承受一定的冲击和震动，故选用选用牌号为HT150的灰铸铁。
（2）工作台板尺寸为：mm mm mm 45270270⨯⨯（3）工作台板的质量：V m ρ=Θkg V m 2433≈=∴ρ（4）具体尺寸图样：图（d ）4、滚动导轨参数计算与选型（1）滚动导轨的工作寿命T h ：设计要求滚动导轨的寿命不低于五年，按现三班制计算，所以导轨的工作寿命h T 43800243655h =⨯⨯≥（2）计算导轨的行程寿命T s ：8615km 8614.72km 6/1000600.27438002n/10002s h s ≈=⨯⨯⨯⨯==L T T（3）计算导轨的额定动载荷C a ：每块承载台由四个滑块支承，导轨的选用按载荷最大的来选用。
总的载荷F 总为最下面的四个滑块之上所有部件以及工件的重量的总和和切削力的和。
已知最下面四个滑块所承载的部件和工件有：承载台质量为kg m 161=，数量为2；拖板质量为kg m 422=，数量为1；工作台板质量为kg m 243=;步进电机质量假设为kg m 34=，数量为1；工件最大重量为kg m 2005=；丝杠质量估计为kg m 46=，数量为1;支承座的质量保守估计为kg m 107=，数量为一套；夹具质量设为kg m 158=；切削力等效为1.1倍工作板台的重量，即N F Z k 260=；导轨及滑块的质量为kg m 29=， 数量为两套。
kg 34033422987654321圆整为将总总m m m m m m m m m m m kg =++++++++=NN F m G Z k 38003660圆整为总总=+= a由公式:325.63)(25.6)(T F F C a S C T a S =⇒= 325.64325.6)()(T G T F S S C a 总== kNN6.106.10572)()43800(325.68615≈=÷=经比较后，选用LG20KL2F0型的滚动导轨和滑块。
长度定为580mm ，每根导轨上装两个滑块。
其参数如下：图（e）表（三）5、滚珠丝杠参数计算与选型（1）参数计算a、求出螺旋传动的计算载荷F CN g N g m F m 17k /10kg 340005.0=⨯⨯==总μ F K K K F m L H F C ⨯=N4.20170.10.12.1=⨯⨯⨯=式中：K F ---为载荷系数，无冲击平稳运转：1.0-1.2 一般冲击：1.2-1.5；有冲击和振动；1.5-2.5KH---为硬度系数，滚道硬度HRC ≥58， 1.0；滚道硬度HRC ≥55, 1.11；滚道硬度HRC ≥50， 1.56；滚道硬度HRC ≥45, 2.4;滚道硬度HRC ≥40， 3.85KL---为精度系数，精度等级C 、D ， 1.0；精度等级E 、F ，1.1；精度等级G ， 1.25；精度等级H ，1.43Fm---为丝杠工作时的轴向压力，Fm=m 总g μμ为导轨的摩擦系数、m 总为最下面的丝杠以上的所有质量。
b 、计算动载荷及寿命应选择的滚珠丝杠副的额定动载荷C a ，必须大于等于其计算值'C a ：FC C Ca a L n hm 367.160104⨯='〉kN53.072.5274.2010367.143800110604≈=⨯=⨯⨯⨯C a----额定动载荷（N ）；nm----螺杆的平均转速，取90-110r/min Lh----运转寿命（h ）；FC----螺旋转动的计算载荷（N ）考虑到性能及安装等要求，经过比较筛选后，丝杠的选用深圳赛瑞德精工机械技术有限公司产的BSG187轴端标准化滚珠丝杠。
其参如下：图(f)6、轴承的选型轴承选用深沟球轴承和一对角接触球轴承深沟球轴承型号选6003型参图（g）角接触轴承的选型号为7002AC46102型的角接触球轴承，其参数如下：图（h）7、步进电机参数计算与选型 （1）步距角的确定：已知滚珠丝杆的导程为5mm ，又根据题目对工作台的定位精度在±0.02内的要求，又根据一般开环系统机床的脉冲当量一般在02.0-005.0之间。
由此可以对电机的步距角进行计算：SS λδλααδ3603600=⇒=Θ 44.136.0~οοα=⇒式中：δ为脉冲当量，取0.005mm-0.01mmS 为丝杠导程，取4mmλ为电机与丝杠之间的传动比，此处为1.0 注：一般步进电机的步距角在336.0~οο之间（2）电机轴上总的负载转动惯量：由机床电机轴上的总当量负载转动惯量---J J J J 转子总++=21 ①丝杠的转动惯量：1053247.08.732176.510002010d 434-⨯⨯⨯⨯⨯=÷==）（ππρl J（m 2*kg ）其中：ρ为丝杠密度取m 31/kg 8.710⨯，d 为丝杠的等效直径（m ），l 为丝杠长度（m ）。
②工作台、工件、夹具、支承座等折算到电机轴上的转动惯量：10622p 2-•=M J 总）（π ）（m 2kg *101056255.2134025--⨯=⨯⨯=）（π101010455218.2055.2176.5---⨯≈+⨯+⨯=++=J J J J 转子总 ）（m 2kg * 其中：M总为总的质量，kg ；P 为丝杠导程，mm*电机转子的转动惯量小的场合，可忽略不计。
（2）步进电机转矩的计算①空载启动时，电机轴上的惯性转矩：t P 2j max∆=V J T πλ总 （Nm ）20.031.271.021652510=⨯⨯=-π（N •m ）其中：Δt 为电机加减速的时间（=0.1s ）; P 丝杆导程（m ）V max 为工作台快进速度（=3.6m/min,换算为m/s ）； λ为传动比.②电机轴上的当量摩擦转矩（工作台级工件重量引起）：μπληπλημg m2p m2总==FT P（m •N ） 005.010340108.01253⨯⨯⨯=⨯⨯⨯-πμT 016.0= （m •N ） 其中：η为伺服传动链的总效率，可取0.8.③因丝杠副预紧力引起的点击走上的附加摩擦转矩； 设预紧力为最大轴向载荷的1/3)1(2320ηπλη-=F mP T （N •m ）109.0423178.0125075.6)1(103-⨯⨯⨯⨯=-=-πT （N •m ）其中： η0为滚珠丝杠螺母副为预紧时的传动效率（=0.9）。