xy数控工作台

山东科技大学毕业设计

毕业设计

工作台设计说明书

学校名称： 山东科技大学

设计队员：

指导老师：

二〇一四年三月

山东科技大学毕业设计

一、总体方案设计

（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

○1导轨

方案一:滚珠导轨

方案二:滑动导轨

○2传动副

方案一:滚珠丝杠

方案二:同步带

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。

1.1 设计任务

设计一个SMT贴装机机械手系统运动平台。该平台可用于实现SMT贴装机的定位.

自定设计参数如下：重复定位精度为±0.01mm，定位精度为0.025mm。负载重量G=150N；平台尺寸C×B×H＝mm×mm×mm；底座外形尺寸C1×B1×H1＝mm×mm×mm；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 山东科技大学毕业设计

本科毕业设计（论文）通过答辩

I Abstract

This topic designs for CNC laser cutting machine. It completed the design of XY

workbench mechanical structure and the CNC system. The design process has the design and

analysis of XY workbench mechanical structure. To choice ball screw vice transmission system

solutions which has a relatively high precision. There are specific calculation and selection on

ball screw, linear rolling guide and gear of the transmission system; In order to validate the

feasibility of the system, the stiffness of system are analyzed. The analysis and selection for

stepping motor are according to the system's requirements and load. There are hardware

specifications and design of control program for CNC system with 89C51 as the main control

chip.

Keywords CNC laser cutting machine tools XY table Single chip microcomputer 本科毕业设计（论文）通过答辩

数控车床XY轴⼯作台和⾃动控制系统设计

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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。新⼀代的数控系统这类典型的机电⼀体化产品正朝着⾼性能、智能化、系统化以及轻量、微型化⽅向发展第⼆章课程设计的⽬的、意义及要求

数控车床XY轴工作台和控制系统设计说明书 毕业设计

2 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

3 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