数控铣床X-Y工作台装配工程图

毕业设计（论文）报告纸数控铣床XY工作台与控制系统设计摘要随着现代信息技术的发展，以提高产品加工的生产效率为主的高度自动化和提高产品质量为主的精密化成为现代机械加工技术发展的两个主要方向。

人们对数控机床、精密仪器和仪表以及各种精密机械设备提出了越来的精度要求，X—Y工作台是这些设备实现高精密加工的重要部件，对于提高产品的加工起着尤为重要的作用。

本论文针对铣床工作台机构及其控制系统进行设计，主要包括伺服电动机的选型,滚珠丝杠的选型、强度校核及生产设计中应注意的问题,连接伺服电机和滚珠丝杠副的联轴器的选型，导轨的设计。

根据系统的功能要求,选择数控系统的CPU,同时还需要扩展程序存储器、数据存储器以及步进电机驱动电源的选择。

通过对工作台机械传动链的系统设计以期满足机床进给系统的定位精度和静动态性能，从而确保机床的加工精度.关键字：X-Y工作台，伺服系统，滚珠丝杠，步进电机毕业设计（论文）报告纸The design of CNC milling machine system XYworkbench and control systemAbstractWith the development of modern information techniques, the high automation with the main purpose of improving the production efficiency of product process and the accuracy with the accuracy with the main aim of improving the quality of product have been becoming the two major directions of the modern technique of mechanical process. People on the CNC machine tools, precision instruments and meters and all kinds of sophisticated machinery and equipment raised higher and higher precision, X-Y workbench is that important components of these high-precision machining equipment to achieve the core components，for improving the quality of processed products play the particularly important role。

机电一体化课程设计立式数控铣床X-Y数控工作台机电系统设计姓名：***学号： **********班级：10机电<2>班学院：中国计量学院机电工程学院指导老师：张远辉、徐立军目录前言................................................................................................ 错误!未定义书签。

一、设计任务 (2)1.1课程设计时间 (2)1.2课程设计题目 (2)1.3课程设计任务 (2)1.4课程设计内容 (2)1.5课程设计要求 (2)二、总体方案的确定 (3)2.1机械传动部件的选择 (3)2.2控制系统的设计 (4)三、机械传动部件的计算与选型 (4)3.1导轨上移动部件的重量估计 (4)3.2铣削力的计算 (5)3.3导轨副计算和选型 (6)3.4滚珠丝杠螺母副的计算和选型 (7)3.5步进电机减速箱的选用 (9)3.6步进电机的计算与选型 (9)3.7编码器（反馈电路）选型 (13)四、工作台机械装配图的绘制 (14)4.1可参考课本图6-23 XY数控工作台装配图 (14)五、工作台控制系统的设计 (14)5.1电源电路 (14)5.2存储器扩展电路 (15)5.3键盘电路 (17)5.4显示电路 (18)5.5传感器电路 (19)六、步进电机驱动电路设计 (20)6.1驱动电路 (20)6.2光电隔离 (20)七、程序设计 (21)7.1功能 (21)7.2框图 (22)7.3代码 (23)八、总结 (24)参考文献 (24)答辩记录 (25)前言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意义。

课程设计任务书题目：数控工作台设计时间：2012年11月19日－2012年12月29日，共六周要求：该工作台可安装在钻、铣床上用于钻孔或铣削加工。

设计参数如下：X方向的脉冲当量为：0.01㎜/step；最大钻孔直径15㎜，铣刀直径的d=32mm;齿数为4；加工材料为碳钢；工作台行程范围是：400㎜X320㎜,；最大快速移动速度为：3m/min,具体任务：1、确定总体方案，绘制系统组成图一张（A3）2、机械部分设计计算，选择适当的元器件；3、画出X-Y工作台外形图和X向机械部分装配图一张(A0)4、设计控制系统硬件电路,画出控制系统硬件电路图一张（A1）5、编写设计说明书1分，（不少于8000）班级：学生：指导老师：2012年11月目录1前言 (4)2、课程设计的目的、意义及要求 (5)3课程设计的内容.....................................................................、7 4数控系统总体方案的确定 (8)5机械部分的设计 (9)6滚珠丝杠螺母副的选型和校核 (10)7导轨的选型和计算 (12)8 驱动电机的选用 (13)9 数控系统的设计 (16)10 心得体会 (24)11 参考书籍 (26)设计目的数控技术是数字程序控制数控机械实现自动工作的技术。

它广泛用于机械制造和自动化领域，较好地解决多品种、小批量和复杂零件加工以及生产过程自动化问题。

随着科技的迅猛发展，自动控制技术已广泛地应用于数控机床、机器人以及各类机电一体化设备上。

同时，社会经济的飞速发展，对数控装置和数控机械要求在理论和应用方面有迅速的发展和提高。

数控加工和编程毕业设计是数控专业教学体系中构成数控加工技术专业知识及专业技能的重要组成部分，我们学会了对相关学科中的基本理论、基本知识进行综合运用，同时使对本专业有较完整的、系统的认识，从而达到巩固、扩大、深化所学知识的目的，培养和提高了综合分析问题和解决问题的能力，以及培养了科学的研究和创造能力。

目录一、设计任务 (1)二、总体方案确定 (2)1.机械传动部件的选择 (2)2.控制系统的设计 (2)三、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.切削力的计算 (3)3.直线滚动导轨副的计算与类型 (3)4.滚珠丝杆螺母副的计算与选型 (4)5.步进电动机减速箱的选用 (9)6.步进电动机的计算与选型 (10)四、绘制进给传动机构的装配图 (15)五、控制系统的设计 (16)（1）控制系统的原理框图 (16)（2）简介 (16)（3）应用 (19)六、步进电动机驱动电源的选用 (22)一、设计任务题目：Z3040钻床工作台Y向进给系统设计任务：设计一种供Z3040钻床使用的数控钻台主要参数如下：1）钻头最大直径d=40mm;2）加工材料为灰铸铁190HBW；3）Y方向的脉冲当量δ=0.005mm/step；4）Y方向的定位精度为±0.01mm；5）工作台面尺寸为400mm×360mm；υ=2000mm/min；6）工作台空载最快移动速度maxxυ=2000mm/min；7）加工时最快进给移动速度maxx f二、总体方案确定1.机械传动部件的选择1)导轨副的选用：要设计的工作台是与Z3040钻床配套使用的，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、结构紧凑、安装预紧方便等优点。

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，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。

滑动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。

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，决定采用无间隙齿轮传动减速箱。

新疆工程学院数控方向课程设计说明书数控铣床X-Y数控工作台的设计院（系）机械工程学院专业机械工程及自动化班级学生指导老师2013 年 1 月 1 日数控方向课程设计任务书兹发给机械班学生设计任务书，内容如下：1．设计题目：2．应完成的项目：（1）确定设计总方案（2）机械传动部件的计算与选择（3）控制系统的设计（4）驱动电路的设计（5）机械部分装备图的绘制（6）编写20页左右的详细说明书3．参考资料以及说明：（1）文怀兴、夏田 .《数控机床系统设计》北京：北京化工出版社，2005.（2）杨建明. 《数控加工工艺与编程》北京：北京理工大学出版社，2009.4．本设计任务书于2012年11 月14日发出，应于2012年12月21日前完成，然后进行答辩。

指导教师签发年月日课程设计评语：课程设计总评成绩：指导教师签字：年月日目录第一章前言 0第二章设计任务 (1)第三章设计主要步骤 (1)3.1 确定设计总方案 (1)3.1.1机械传动部件的选择 (1)3.1.2 控制系统的设计 (2)3.2 机械传动部件的计算和选择 (3)3.2.1 工作台外形尺寸及重量初步估算 (3)3.2.2 计算切削力 (4)3.2.3滚动导轨的设计计算 (5)3.2.4 滚珠丝杠传动设计计算及校验 (7)3.2.5 步进电机的传动计算及电动机的选用 (11)第四章控制系统的设计 (18)4.1 进给控制系统原理框图 (19)4.2 驱动电路流程设计 (19)4.3 驱动电源的选用，及驱动电源与控制器的接线方式 (20)第五章驱动电路设计 (21)5.1 驱动电路的时间常数 (21)5.2 电源电路的确定 (21)5.3 元器件的确定 (22)5.3.1 确定三极管 (22)5.3.2 确定R2和R3 (22)第六章机械部分装配图的绘制 (23)第七章结论 (23)参考文献 (24)致谢 (25)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。

数控钻床X—丫数控工作台设计一：设计任务及基本参数1:设计任务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、数控铳床的和数控钻床的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意义。

模块化的X-Y数控工作台，通常由导轨座、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，滚珠丝杠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、滚珠丝杠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。

本次设计是针对用于数控钻床的X-Y两自由度运动平台结构及其控制系统的设计。

图72:基本参数数控钻床的X-Y两自由度运动平台主要参数如下:1.钻头最大直径d=12 mm；2.钻头转速n=300r/min ；3.每转进给量f=0.1mm/r ；4.刀具材料为高速钢；5.工件材料为钢d b=650 MPa；6.X Y方向的脉冲当量S x=S y=0.01 mm/脉冲；7.X Y方向的定位精度均为土0.01 mm；8.工作台面尺寸为300 X 500 mm,加工范围为350 X 550 mm；9.工作台最快移动速度v xmax=v ymax=1500 mm/min。

3:最后提交的材料课程设计说明书一份；装配图X-Y数控工作台机电系统设计说明书目录1.课程设计任务： (5)2•总体方案设计 (5)1)机械传动部件的选择 (5)(1)导轨副的选用 (5)(2)丝杠螺母副的选用 (5)(3)减速装置的选用 (5)(4)伺服电动机的选用 (5)(5)检测装置的选用 (6)2)控制系统的设计 (6)(1) ........................................................................................................................................................ 采用半闭环位置负反馈控制 (6)(2 )步进电动机的半闭环控制 (6)(3)选择驱动电源 (6)3•机械传动部件的计算与选型 (6)1)导轨上移动部件的重量估算 (6)2)直线导轨副的计算与选型 (6)(1)滑块承受工作载荷的计算及导轨型号的选取 (6)(2)距离额定寿命L的计算 (7)3)滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (7)(1)最大工作载荷Fm的计算 (7)(2)最大动载荷的F Q计算 (7)(3)初选型号 (8)(4)传动效率的计算 (8)(5)刚度的验算 (8)(6)压杆稳定性校核 (9)4)步进电动机减速箱的选用 (9)5)步进电动机的计算与选型 (9)(1)计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量J (9)(2)计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩T (10)(3)步进电动机最大静转矩的选定 (10)(4 )步进电动机的性能校核 (10)(5)步进电动机的驱动电源选用.......................................................... -10 -6)........................................................................................................................................................ 增量式旋转编码器的选用............................................................................ -11 -4•工作台机械示意图的绘制(见附录) ........................................... -11 -5•工作台控制系统的设计11 -6•感想总结 ....................................................................... 13 -参考文献 ......................................................................... 14 -1. 课程设计任务:设计一个X-Y 两自由度运动平台，主要参数如下:额定负载20kg ；工作台面积尺寸为 300 mm 500mmXY 的定位精度均为 XY 方向的脉冲当量 x0.1mm0.005mm/脉冲2. 总体方案设计1) 机械传动部件的选择(1) 导轨副的选用选用直线滚动导轨副。

毕业设计说明书题目：X-Y数控工作台机电系统设计----Y向工作台三维绘图学院：电气信息系专业：机电一体化学号：姓名：指导教师：完成日期：2012年6月10日摘要目前国内中小企业多采用经济型X-Y数控铣床系统，其工作台是机床上必不可少的部件，工作台的自动化能大大减轻劳动强度，提高劳动生产率。

随着经济的发展，机械行业的许多普通机床和闲置设备，经过数控改造以后，不但可以提高加工精度和生产率，而且能有效的适应多种品种，小批量的市场需求，使之更有效的发挥经济效益和设计效益。

本课题设计了X-Y数控工作台，该平台由两个一维平台叠加实现，其中一维平台由电机带动滚珠丝杠旋转，从而带动螺母副和工作平台完成直线运动，具体实现时先要确定工作平台的各个参数让其能满足题目的要求，再通过精密计算导轨上移动部件的重量估算、铣削力、直线滚动导轨副、滚珠丝杠螺母副等来确定要制作的数控工作平台，最后通过SolidWorks画出设计的工作平台。

本论文的主要设计内容重点是SolidWorks三维建模，根据设计的机械零部件尺寸完成Y方向工作台零件的三维造型，SolidWorks绘图过程中，先画出单个的零部件，其主要通过一些简单的绘图、拉伸、剪切、扫描、阵列等工具进行建模，然后对这些零件进行一系列的装配，主要通过一些面、线的重合、平行、同心等过程进行装配，从而直观清晰的显示出Y方向工作台的内部结构。

关键词 X-Y数控工作台 直线滚动导轨副SolidWorks目录第一章绪论 (5)1.1、目的和意义 (5)1.2、国内外现状 (5)1.3、本设计的主要内容和任务 (6)第二章总体方案的确定 (7)2.1 总体方案 (7)2.2 机械传动部件的选择 (7)第三章机械传动部件的计算与选型 (9)3.1 导轨上移动部件的重量估算 (9)3.2 铣削力的计算 (9)3.3 直线滚动导轨副的计算与选型（纵向） (9)3.4 滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (10)第四章 SolidWorks制图 (15)4.1 SolidWorks介绍 (15)4.2 SolidWorks制图 (16)第五章总结与展望 (19)参考文献 (21)致谢 (21)第一章绪论1.1目的和意义本设计所设计的X-Y工作台采用了低摩擦的直线滚动导轨和精密的丝杠，它的工作原理是通过MCS-51单片机来控制步进电机，使X-Y工作台实现了数控控制。

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。