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XD40A数控铣床售前技术资料第二部分XD-40A立式加工中心简介一、XD-40A主体构成二、XD-40A主要性能和特点XD-40A立式数控铣床是大连机床集团公司引进国际先进技术，自行研制开发生产的新一代数控机床，该机床独特的高速直线滚动导轨副（X、Y、Z轴）设计，该机床广泛应用于军工、航天、汽车、模具、机械制造等行业的箱体零件、壳体零件、盘形零件的加工。
机床配有自动润滑系统、冷却系统、手动喷枪及便携式手动操作装置（MPG），采用半封闭式防护罩。
1、机床底座、立柱、主轴箱体、十字滑台、工作台等基础件全部采用高强度铸造成型技术，内部金相组织稳定，确保基础件的高稳定性。
铸件结构经过机床动力学分析和有限元分析，使其几何结构更加合理，与加强筋的恰当搭配，保证了基础件的高刚性。
宽实的机床底座，箱形腔立柱、加宽加长的床鞍、负荷全支撑的设计，结构符合材料力学的先进设计理念，可确保加工时的重负载能力。
2、高速、高精密主轴：(1)主轴电机通过高扭力齿形皮带传动，不打滑，并可大幅减低传动噪音及热量产生。
(2)主轴采用精密级斜角滚珠轴承和滚柱轴承，高速高精密，标准转速可达8000r/min。
(3)高性能油脂润滑主轴轴承，经济的主轴头冷却系统，有效地控制主轴高速温升。
(4)主轴利用IRD动态平衡较正设备，直接校正主轴动态平衡，使主轴在高速运转时，避免产生共振现象，确保最佳的加工精度。
3、X、Y、Z轴进给均采用直线滚动导轨支撑，配之高精度滚珠丝杠副，滚珠丝杠经预拉伸后，大大增加了传动刚度并消除了快速运动时产生的热变形影响，因而确保了机床的定位精度和重复定位精度。
主轴箱移动（Z轴）配有中央导引设计的平衡锤装置(仅限于FANUC-0i-mate、大连数控、华中数控系统、MITSUBISHI-E68系统和GSK983M系统)，即使在高速移动时，配重也不产生晃动。
配重与主轴箱重量比例精确可获得最佳的加工特性。
且使Z轴驱动电机具有良好的负载特性。
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。
《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。
一、选择题：一、加工中心自动换刀装置选择刀具的四种方式中，以下哪一种方式刀库中的刀具在不同的工序中不能重复利用？AA．顺序选择B．刀具编码选择C．刀座编码选择D．任意选择二、有关数控机床坐标系的说法，正确的说法是AA．主轴旋转的顺时针方向是按右旋螺纹进入工件的方向。
B．Z轴的正方向是使刀具趋近工件的方向。
C．工件相关于静止的刀具而运动的原那么。
D．一样取与主轴轴线平行的坐标轴为X轴。
3、关于立式数控铣床，垂直布置的坐标轴是BA．X轴B．Y轴C．Z轴D．A轴4、开环操纵的数控机床，其伺服执行机构通常利用BA．交流同步电动机B．功率步进电动机C．交流笼型感应电动机D．直线电机5、目前，绝大多数进给伺服系统采纳的是BA．功率步进电动机B．交流伺服电动机C．直流伺服电动机D．直线电动机6、假设三相步进电动机三相三拍运行时步距角为，那么三相六拍运行时步距角为AA．B．C．3 D．67、以下数控车床利用地址符的可变程序段格式中，写法错误的选项是B A．G01 X120 W80 S500 M08B．G90 G00 U20 Z-30 R40 M08C．G02 X60 Z-80 P70 Q-60 H0D．G01 X100 Z-50 A-308、有关数控机床坐标系的说法，错误的是DA：刀具相对静止的工件而运动的原那么。
B：标准的坐标系是一个右手直角笛卡尔坐标系。
C：主轴旋转的顺时针方向是按右旋螺纹进入工件的方向。
D：Z轴的正方向是使工件远离刀具的方向。
9、一样情形下，编程人员在数控编程时，所成立的坐标系称为 CA：机床坐标系B：机床参考坐标系C：编程坐标系D：工件坐标系10、立式加工中心编程中，工件坐标系XY如图。
刀具在XY坐标系中坐标为(15，10)，假设生成新坐标系X”Y“如图示，应利用指令BA：G92 X15 Y10B：G92 X100 Y105C：G92 X90 Y90D：G92 X-90 Y-9011、立式加工中心編程中，工件坐标系XY如图。
攀枝花学院Panzhihua University课程设计（说明书）立式铣床使用的X-Y两轴控制的数控平台院（系）：机械学院专业：机械设计制造及其自动化班级：二班学生姓名：学号:指导老师：职称：教授2016 年12月18 日攀枝花学院课程设计（说明书）课程设计任务书攀枝花学院本科学生课程设计任务书摘要X-Y数控工作台是是指能分别沿着X 向和Y向移动的工作台，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。
载实1}通过该实验使同学们深刻了解所使用的可逆寄存器微分@SFTR指令和可逆寄存器SFTR指令的共同点都是具有控制数据左、右移动功能;而其不同处是应该注意到使用可逆寄存器SFTR指令时，要加前沿微分DIFU( 013)指令而可逆寄存器微分@SFTR是不需要的。
实验所用的电动机容量为0. 25kW，采用直接启矶3台电动机每台可逆顺序启动的时间间隔为2秋3台电动机首先正转顺序启动，启动结束转为正常运布录正常运行的时间定为10秒，停止时间定为5秋3台电动机再反转顺序启动，启动结束转为正常运布录正常运行的时间定为10秒，停止时间定为5秋实验要求按照上述顺序反复运标实验所使用的PLC为OMRON- CPM2A-CDR- A型机关键词X-Y数控工作台，数控铣床AbstractCNC XY table are mean to each along X and Y to move to the table, electromechanical integration equipment, many basic components, such as vertical CNC lathe - lateral feed body,CNC milling and CNC drilling machine XY work Taiwan, laser processing equipment, workstations, electronic components surface mount equipment. Modular CNC XY table, usually by rail seat, move the slider, work, ball screw pair, and the servo motor and other component parts. One servo motor to drive the ball screw actuator to do, the ball screw drive and work platform slide rail movement, complete table in the X, Y direction of the straight line movement. Guideways, ball screw pair and servo motors etc., shall be standardized by the specialized manufacturers, design can be selected only according to work load. Control system as needed, you can select a computer using a standard job control, you can design a dedicated computer control system.Keywords XY table ，CNC milling tools目录摘要 (I)Abstract (II)1 设计任务 (1)2 设计主要步骤 (2)2.1 确定设计总方案 (2)2.1.1 机械传动部件的选择 (2)2.2.2 控制系统的设计 (3)3 机械传动部件的计算与选型 (4)3.1工作台外形尺寸及重量初步估算 (4)3..2 计算切削力 (5)3.3 直线滚动导轨副的计算与选型 (6)3.4 滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (6)4 步进电动机的计算与选型 (9)4.1步进电机的相关计算及校核 (9)4.1.1计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量 (9)4.1.2计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩 (10)4.1.3最大工作负载状态下电动机转轴所承受的负载转矩 (11)4.1.4步进电动机最大静转矩的选定 (11)4.1.5步进电动机的性能校核 (11)4.2步进电动机驱动电源的选用 (13)4.3确定联轴器的型号 (14)4.4增量式旋转编码器的选用 (14)5 电气原理图设计 (15)5.1典型数控工作台电气原理 (15)5.2单片机的选择 (15)5.3外部程序存储器的扩展 (16)5.4外部数据存储器的扩展 (16)5.5 I/O口扩展电路 (16)5.6 显示器接口设计 (16)5.7 键盘接口电路设计 (17)5.8 步进电机的接口电路设计 (17)6 工作台控制系统的设计 (18)6.1 进给控制原理框图 (18)6.2驱动系统 (18)6.3 步进电机驱动电路和工作原理 (18)6.4 驱动电路的时间常数 (19)6.5 电源电路的确定 (20)6.6 元器件的确定 (20)7 机械部分装配图的绘制 (22)总结 (23)参考文献 (24)1 设计任务题目：立式铣床使用的X-Y两轴控制的数控平台设计任务：设计一种供立式铣床使用的X-Y两轴控制的数控平台，平台的主要参数如下：1 最大铣削宽度13mm2最大背吃刀量7mm3工作台进给最大移动速度V xf=V yf=550mm/min4工作台空载最大移动速度V x0=V y0=3500mm/min5加工范围300mmX330mm6工作台面尺寸280mmX320mm7定位精度取±0.012 设计主要步骤2.1 确定设计总方案2.1.1 机械传动部件的选择（1）导轨副的选用要设计的数控铣床X-Y工作台，是轻型立式数控铣床的，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。
第一章数控铣床数控铣床用途十分广泛，不仅可以加工各种平面、沟槽、螺旋槽、成型表面和孔，而且还能加工各种平面曲线和空间曲线等复杂型面，适合于各种模具、凸轮、板类及箱体类零件的加工。
第一节数控铣床的分类数控铣床的分类方法与通用机床类似，通常可以分为立式数控铣床、卧式数控铣床、立卧两用数控铣床。
一、立式数控铣床立式数控铣床的应用范围在数控铣床中最为广泛。
立式数控铣床主要用于水平面内的型面加工，增加数控分度头后，可在圆柱表面加工曲线沟槽。
小型立式数控铣床与普通立式升降台铣床的工作原理相差不大，机床的工作台可以自由移动，但是升降台和主轴固定不动；中型立式数控铣床的工作台通常可以纵向和横向移动，主轴可沿垂直方向的溜板上下移动；大型立式数控铣床在设计过程中通常要考虑扩大行程、缩小占地面积以及刚性等技术上的问题，所以往往采用龙门架移动式，主轴可在龙门架的横向和垂向方向的溜板上移动，龙门架床身纵向移动。
从数控系统控制的坐标数量来分，立式数控铣床可分为2.5坐标数控立式铣床、3坐标数控立式铣床、4坐标数控立式铣床和5坐标数控立式铣床。
目前3坐标数控立式铣床应用最广，可进行3坐标联动加工。
部分机床3个坐标中只能进行任意2个坐标联动加工，通常这种机床成为2.5坐标数控立式铣床。
所谓4坐标数控立铣和5坐标数控立铣，是指机床除了3个坐标可以联动加工外，机床主轴还可以绕3个坐标轴中的一个或两个轴作摆角运动。
图1－1是一台3坐标数控立式铣床。
图1－1 三坐标数控立式铣床一般来说，机床控制的坐标轴越多，尤其是要求联动的坐标轴越多，机床的功能就越齐全，机床的加工范围和加工对象也就越广，但是与之对应的机床结构和数控系统更加复杂，编程难度更大，设备更加昂贵。
为了提高数控立铣的生产效率，通常可以采用自动交换工作台，这样的结构大大减少零件装卸的辅助工作时间。
除此之外，还可以通过附加数控转盘、增加靠模装置、采用气动或液压的多工位夹具等方法来提高数控立铣的生产效率。
1摘 要当今世界当今世界电子电子技术迅速技术迅速发展发展，微处理器、微型，微处理器、微型计算计算机在各技术领域得到了广泛机在各技术领域得到了广泛应用应用，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。
能、智能化、系统化以及轻量、微型化方向发展。
关键字：机电一体化的基础关键字：机电一体化的基础 基本组成要素基本组成要素 特点特点 发展趋势发展趋势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 andinformation 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 themechanical 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, thesystematization as well as the featherweight, the microminiaturized direction develops.key words: words: Integration Integration Integration of of of machinery machinery machinery foundation foundation foundation basic basic basic component component component elements elements characteristic trend of development.目录第一章第一章 课程设计的内容和要求课程设计的内容和要求 ……………………………………………………………………………… 3 第二章第二章 系统的总体方案设计系统的总体方案设计 …………………………………………………………………………………… 4 第三章第三章 机械部分设计机械部分设计 …………………………………………………………………………………………5 3.1 脉冲当量和传动比的确定脉冲当量和传动比的确定脉冲当量和传动比的确定 ……………………………………………………………………………………………………………… 5 5 3.2工作台外形尺寸及重量初步估算…………………………………工作台外形尺寸及重量初步估算………………………………… 5 5 3.3 传动系统等效转矩惯量计算……………………………………传动系统等效转矩惯量计算……………………………………6 3.4 工作载荷分析及计算……………………………………………工作载荷分析及计算…………………………………………… 6 3.5 滚珠丝杠螺母副的选型和校核…………………………………滚珠丝杠螺母副的选型和校核………………………………… 8 3.6 导轨的选型和计算………………………………………………导轨的选型和计算……………………………………………… 11 3.7 驱动电机的选择…………………………………………………驱动电机的选择………………………………………………… 11 第四章第四章 数控系统设计…………………………………………………数控系统设计…………………………………………………15 4.1 控制系统硬件的基本组成…………………………………控制系统硬件的基本组成…………………………………控制系统硬件的基本组成………………………………… 15 4.2 接口程序初始化及步进电机控制程序…………………………接口程序初始化及步进电机控制程序………………………… 17 4.3 直线圆弧插补程序设计…………………………………………直线圆弧插补程序设计………………………………………… 19 参考文献参考文献 ……………………………………………………………………………………………………………………………………25第一章 课程设计的内容和要求1.1 课程设计的内容任务是：任务是： 设计一个数控X-Y 工作台及其控制系统。
XK714D数控立式床身铣床XK714D立式加工中心基本规格参数：工作台面宽度：400mm工作台面长度：900mm工作台T型槽（宽X槽数）：18mmX3工作台T型槽距离：125mmX轴运动行程：630mmY轴运动行程：400mmZ轴运动行程：500mm主轴端面与工作台面距离：125—625mm主轴锥孔：ISO No40最大刀具尺寸：Ø90X250mm最大刀具重量：6Kg工作台最大承重：600Kg快速移动速度：（X、Y）20000mm/min（Z）15000mm/min进给速度：1—5000mm/min技术参数：直线运动坐标轴的定位精度：X.0.016/300mm YZ。
0.014/300mm重复定位精度：X。
0.006mm YZ.0.008mm输出特性：1500r/min SIEMENS系统扭矩57.3（连续）-76.4N.m（30分钟）FANUC系统扭矩35.8（连续）47（α8）68（30分钟）华中系统扭矩70（连续30分钟以后）95.9（最初）电气部分概述：该机床为立式数控加工中心，主要适用于板件、盘件、壳体件等复杂零件的加工，可以进行镗、铣、扩、铰等多种工序的加工。
X轴、Y轴、Z轴、A轴、C轴编程功能：M00程序停止M01选择停止M02程序结束M03主轴正转M04主轴反转M05主轴停止M06换刀M07气冷开M08液冷开M09气、液冷停止M18解除准停M19准停M29刚性攻丝M31程序结束M45排屑器启动M46排屑器停止为安全起见，首次换刀必须对换刀动作进行单程序段操作。
必要时可将进给倍率尽可能小，确保所有动作安全无误后方可进行自动换刀。
为了进一步确保安全，对主轴旋转指令、刀库相关指令和坐标运动指令尽量不要遍在同一个程序段中，请分开编程。
使用T0;M6可将主轴上的刀具换回刀库。
操作面板。
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。
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。
图1一、设计任务1.1 课程设计时间2013-2014学年，第1学期，第12周-13周，共2周1.2 课程设计题目立式数控铣床X-Y数控工作台机电系统设计1.3 课程设计任务设计供立式数控铣床使用的X-Y数控工作台，设计参数：1）立铣刀最大直径d=15mm；2）立铣刀齿数Z=3；3）最大铣削宽度ae=15mm；4）最大背吃刀量ap=8mm；5）加工材料为碳素钢；6）X、Y方向的脉冲当量δx=δy=0.005mm/脉冲；7）X、Y方向的定位精度为±0.01mm;8）工作台面尺寸为258mm×258mm，加工范围为278mm×278mm；9）工作台空载最快移动速度v xmax=v ymax=3000mm/min；10）工作台进给最快移动速度v xmaxf=v ymaxf=400 mm/min。
1.4 课程设计内容1）结合设计任务的要求拟定总体机械和电气控制设计方案；2）根据拟定的机械设计方案进行数控工作台的机械结构设计计算和元件的选用；3）根据拟定的电气设计方案进行数控系统控制电路的框图设计及驱动控制电路的计算和元件选用；4）软件的流程图设计；5）部分软件程序进行编写；6）进行机械结构和电气图的绘制；7）编写设计报告。
1.5 课程设计要求1）方案拟定正确；2）设计计算根据来源可靠，计算数据准确无误；3）元气件选用正确规范符合标准；4）X-Y数控工作台机械结构装配图（A1图一张，只要求剖视一个坐标），控制系统电气原理图（A1图一张），图纸要求符合标准，图面布局合理、整洁、质量高；5）课程设计说明书应阐述整个设计内容：总体方案确定、系统框图分析、电气执行元件的选用说明、机械传动和驱动电路的设计计算以及机械和电气的其它部分。
说明书要突出重点和特色，图文并茂、文字通畅、计算正确、字迹清晰、内容完整。
说明书字数不少于6000字。
二、总体方案的确定2.1机械传动部件的选择2.1.1导轨副的选用要设计数控铣床工作台是用来配套轻型的立式数控铣床的，需要承受的载荷不大，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。
2.1.2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0.005mm脉冲当量和±0.01的定位精度，滑动丝杠副无能为力，只有选用滚珠丝杆副才能达到。
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。
2.1.3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。
为此，本次采用无间隙齿轮传动减速箱。
2.1.4伺服电动机的选用任务书初选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3000mm/min。
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，可以选用性能好一点的步进电动机，如混合式步进电动机，以降低成本，提高性价比。
2.1.5检测装置的选用选用步进电机作为伺服电机后，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，拟在电动机的尾部转轴上安装增量式旋转式编码器，用以检测电动机的转角和转速。
增量式旋转编码器的分辨力应与步进电机的步距角相匹配。
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。
2.2控制系统的设计2.2.1坐标系设计的X-Y工作台准备用在数控铣床上，其控制系统应该具有但坐标定位、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。
2.2.2 CPU对于步进电动机的半闭环控制系统，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。
2.2.3完整控制系统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、数据存储器、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。
2.2.4电源、电机驱动电路选择合适的驱动电源，与步进电动机配套使用。
三、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根据给定的有效行程,估算X向和Y向工作台承载重量WX 和WY。
X向拖板(上拖板)尺寸为:长*宽*高=580*260*40重量:按重量=体积*材料比重估算为:x W = 23108.71040260580--⨯⨯⨯⨯⨯N=470NY 向拖板(下拖板)尺寸为:长*宽*高=40260580⨯⨯重量Y W =23108.71040260580--⨯⨯⨯⨯⨯N=470N上导轨(含电机)估算重量为：240N夹具及工件重量:150NX-Y 工作台运动部分总重量为:470N+470N+240N+150N=1330N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、工作平台、上层电动机、减速箱、滚珠丝杠副、直线滚动导轨副、导轨座等，估计重量约为1330N 。
3.2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。
由表3-7查得立铣时的铣削力计算公式为：Fc=118a e 0.85f z 0.75d -0.73a p 1.0n 0.13Z今选择铣刀直径d=15mm ，齿数Z=3，最大切削宽度e a =15mm ，最大背吃刀量p a =8mm ，每齿进给量fz=0.1mm ，铣刀转速n=300r/min 。
代入得Fc=118×150.85×0.10.75×15-0.73×81.0×3000.13×3≈1463N采用立铣刀进行圆柱洗削时，各铣削力之间的比值可由表3-5查得，f F /c F =(1.0~1.2) 取1.1fn F /c F =(0.2~0.3) 取0.25e F /c F =（0.35~0.4） 取0.38考虑逆铣时的情况，因为逆铣的情况的受力最大的情况，为了安全考虑这种最危险的工况。
结合图3-4a ，可估算三个方向的铣削力分别为：N F F c f 16091.1≈=（与丝杠轴线平行）N F F c e 55638.0≈=（与工作台面垂直） N F F c fn 36625.0≈=（与丝杠轴线垂直）考虑立铣，则工作台受到垂直方向的铣削力z F ，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 ，径向铣削力为y F 。
x F =f F =1609NFy =fn F =366N N F F e z 556==3.3导轨副的计算与选型3.3.1工作载荷的计算工作载荷是影响导轨副寿命的重要因素。
本设计工作台为水平布置，多采用双导轨、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，则单滑块所承受的最大垂直方向载荷为： max 4G F F =+ 其中，移动部件重量G=1330N ，外加载荷外加载荷N Fz F 556==，代入上式得最大工作载荷kN N F 888.0888max ==。
查表3-41，根据工作载荷Fmax=0.888KN ，初选直线滚动导轨副的型号为KL 系列的JSA-LG20型，其额定动载荷Ca=11.5KN ，额定静载荷C 0a=14.5KN 。
任务书规定工作台面尺寸为258mm ×258mm ，加工范围为278mm ×278mm ，考虑工作行程应留有一定余量，查表3-35，按标准系列，选取导轨的长度为580mm 。
3.3.2距离额定寿命L 的计算上述选取的KL 系列JSA-LG20型导轨副的滚道硬度为60HRC ，工作温度不超过100℃，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。
查表3-36~表3-40，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=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛max C T H F C F f f f f aW R 3×50≈6649km 远大于期望值50km ，故距离额定寿命满足要求.3.4滚珠丝杠螺母副的计算与选型3.4.1最大工作载荷Fm 的计算如前页所述，在立铣时，工作台受到进给方向的载荷（与丝杠轴线平行）Fx=1609N ，受到横向载荷（与丝杠轴线垂直）Fy=366N ，受到垂直方向的载荷（与工作台面垂直）Fz=556N 。
