数控回转工作台设计任务书

三维雕刻机数控回转工作台设计This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020回转工作台设计说明书论文题目四工位回转工作台设计学院机械工程学院学号姓名何凯星教师杨岩2014年1月摘要本次课程设计的题目是回转工作台设计。

通过对回转工作台的设计，使大学生在步入社会之前，不仅能够设计出数控回转工作台，而且能够掌握机械设计的方法和步骤。

本课题研究的主要内容包括：确定回转工作台的传动方案；驱动力计算及其他相关计算；步进电机的选型；零件设计；零件图的绘制与三维模型建立；绘制装配图及运动仿真。

对于回转工作台的设计，首先，进行总体方案设计，传动方案采用齿不完全轮传动、槽轮传动或者直接采用步进电机实现分度；然后进行各零件的设计与校核；偏心轮与机架采用螺钉连接固定不动；工作台的平衡通过止推轴承来保证；采用直线导轨以实现夹紧与工件的定出；直线导轨端部用滚动轴承；工作太平面上设计了圆孔；最后，对各零件进行装配。

关键词：回转工作台；步进电机；直线导轨；滚动轴承；建模目录一、课程设计任务书1、概述 (3)2、回转工作台设计要求 (3)3、设计任务 (5)二、设计步骤1、夹紧机构的设计 (5)2、定位装置的设计 (6)3、偏心轮设计 (7)4、直线导轨的选型 (8)5、轴承的选择 (8)6、转动圆盘的设计 (8)7、装配图 (9)8、零件图的绘制 (10)三、心得体会 (13)四、参考文献 (15)一、课程设计任务书1、概述回转工作台是检测仪器的主体部件，同时，它也是诸多设备如万能工具显微镜、坐标测量机、坐标镗、铣、磨、加工中心等重要部件或附件。

检测仪主要由一个四工位回转工作台和一个显微镜组成。

显微镜固定在机架上部的竖直杆上，回转工作台主要由回转平台、回转台主轴及夹紧定位装置组成。

工作台水平安置，台上装夹加工对象，回转运动由步进电机直接驱动。

数控回转工作台设计--本科毕业设计说明书内蒙古工业大学本科毕业设计说明书学校代码: 10128学号:201220102052(题目:数控回转工作台设计学生姓名:张英智学院:机械学院系别:机械系专业:机械电子工程班级:机电12-1指导教师:张兰挺副教授二〇一六年六月摘要本次设计的数控回转工作台主要是与立式铣床配套使用，其精度直接影响到机床的性能。

本次设计选择由步进电动机作为动力源，一级圆柱直齿轮减速器进行减速及传递转矩和转速，将其传递给蜗轮蜗杆机构来带动工作台进行回转加工工作。

数控回转工作台与数控立式铣床结合使用可进行工件的分度和切削旋转，配合机床X、Y、Z三轴的直线运动可以扩大机床的加工范围，来提高机床的工作效率。

配合数控系统的控制，数控回转工作台可以有效提高生产效率，消除人为误差，提高加工精度。

本次主要设计方向是数控铣床中的数控回转工作台，我们对主要的零件进行了结构功能设计。

装配图、零件图用CAXA软件绘制。

关键词: 立式铣床数控回转工作台齿轮蜗轮蜗杆内蒙古工业大学本科毕业设计说明书AbstractThe design of the NC rotary table is mainly with vertical milling machine , Its precision directly affects the performance of the machine. The design choices the stepping motor as a power source. Level of cylindrical spur gear reduce of reduction and transmission torque and rotational speed, pass it to worm and worm wheel mechanism to drive the workbench rotary processing work. NC rotary table with NC vertical milling machine combined with the use of artifacts can be dividing and cutting rotation, cooperate with X,Y,Z three axis machine tool can expand the linear motion of the machine tool processing range, to improve the working efficiency of the machine tool. With NC system, the control of NC rotary table can effectively improve the production efficiency, eliminating human error, and improve the machining accuracy. The main design direction is the NC rotary table in CNC milling machine, structure and function of main parts of our design. Assembly drawing and part drawing drawn using CAXA software.Key Words: Vertical milling machine;NC rotary table;Worm and worm gear;内蒙古工业大学本科毕业设计说明书目录绪论 ..................................................................... ... 1 第一章数控回转工作台的发展方向 (2)1.1数控回转工作台的发展及展望 (2)1.2数控回转工作台的原理 (2)1.3 设计要求及主要参数 (4)1.3.1设计准则 .......................................................41.3.2此次设计中的一些主要参数 .......................................4 第二章工作台设计和零部件的选用 (5)2.1设计工作台的基本要求 (5)2.2数控回转工作台传动方案的确定 (5)2.3电机的选择 (6)2.3.1脉冲电动机在选择时需要注意的事项 ...............................62.3.2电机的参数计算 .................................................72.4齿轮的设计 (9)2.4.1齿轮材料确定 ...................................................92.4.2齿轮强度计算 ...................................................92.4.3尺寸计算 ......................................................132.5蜗轮蜗杆设计 (14)2.5.1蜗轮蜗杆强度设计 ..............................................142.5.2 蜗杆与蜗轮的参数 ..............................................162.6联轴器的选择 (17)2.7 输入轴的设计 (17)2.7.1 轴上参数计算 ..................................................172.8 蜗杆轴的设计 (21)2.8.1 蜗杆轴参数设计 ................................................212.8.1 轴强度的校核 ..................................................23 总结 ..................................................................... .. 24 参考文献 ...................................................................25 致谢 ......................................................................26内蒙古工业大学本科毕业设计说明书绪论近年来社会的快速进步表现于机械行业是一个国家发展的最重要的决策，它不仅可以为新的科学技术和新产物的研发和机械制造带来了十分必要的前提，还是不可替代的经济快速发展行业。

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。

X-Y数控工作台设计学生：学号：专业：班级：指导教师：(600×600)方台面数控回转工作台设计一、设计的目的《数控机床》课程设计是一个重要的实践性教学环节，要求学生综合的运用所学的理论知识，独立进行的设计训练，主要目的：1、通过设计，使学生全面地、系统地了解和掌握数控机床的基本组成及其思想知识，学习总体的方案拟定、分析与比较的方法。

2、通过对机械系统的设计，掌握几种典型传动元件与导向元件的工作原理、设计计算及选用的方式3、通过对机械系统的设计，掌握常用伺服电机的工作原理、计算控制方法与控制驱动方式4、培养学生独立分析问题和解决问题的能力，学习并树立“系统设计”的思想5、锻炼提高学生应用手册和标准、查阅文献资料及撰写科技论文的能力二、设计任务设计X-Y数控工作台，主要参数如下：设计一台数控回转工作台并开发其控制、驱动系统，工作台台面600×600mm，分辨率为δ=5分/step，承受最大载荷Tmax=1800Nm。

三、设计主要步骤1、确定设计总方案⑴、机械传动部件的选择①、丝杠螺母副的选择步进电动机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动，需要满足初选0.005mm脉冲当量，因为定位精度±0.01mm，对于机械传动要有一定的精度损失，大约是1/3-1/2的定位精度，现取为1/2，滑动丝杠副无法做到，只有选用滚珠丝杆副才能达到要求，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。

同时选用内循环的形式，因为这样摩擦损失小，传动效率高，且径向尺寸结构紧凑，轴向刚度高。

由于定位精度不高，故选择的调隙方式是垫片调隙式，这种调隙方式结构简单，刚性好，装卸方便。

由于工作台转速不高，故可以采用一般的安装方法，即一端固定，一端游动的轴承配置形式。

②、导轨副的选用要设计数控铣床工作台，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。

《数控技术应用综合》课程设计任务书三一、课程设计的目的本次设计是机电一体化课程结束之后进行的一个重要的综合性、实践性教学环节，课程设计的基本目的是：1、掌握机电一体化系统的设计过程和方法，包括参数的选择、传动设计、零件计算、结构设计、计算机控制等培养系统分析及设计的能力。

2、综合应用过去所学的理论知识，提高联系实际和综合分析的能力，进一步巩固、加深和拓宽所学的知识。

3、训练和提高设计的基本技能，如计算，三维绘图，运用设计资料、标准和规范，编写技术文件（说明书）等。

二、设计任务及要求设计题目： X-Y数控工作台系统设计1. 设计内容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数控工作台作为本课程设计内容，对于机电一体化专业的教学具有实际意义。

X—Y数控工作台的设计主要包括机械部分的设计和控制系统硬件电路的设计。

机械部分的设计主要包括电机的选择、传动装置的确定。

本次设计中则主要针对所选择的电机、滚珠丝杠和导轨进行分析和计算并最终画出工作台的机械装配图，编写设计计算说明书；控制系统应设计成连续控制型，包括键盘、显示、I/O接口等功能。

可以选用单片机或者PLC作为该设备的控制器（具体方案学生任选）。

2. 设计参数3.设计要求（1）选择合适的工作台进给部件；（2）选择合适的工作台支撑部件；（3）选择合适的驱动电机；（4）选择合适的减速装置，要求消除齿轮传动间隙；（5）每人一张A0装配图（CATIA三维出图）；（6）每人一张非标准零部件图（2号手绘）；（7）每人一张控制系统接口图（2号打印）；（8）编写设计计算说明书1份（不少于3000字）。

三、参考资料1、机电一体化系统设计课程设计指导书机械工业出版社尹志强2、THPFZH-3型PLC及对象执行机构实验系统实训指导书（电子版）3、两相步进电机驱动器ZD-2HD8080产品手册（电子版）4、北京时代超群科技有限公司步进电机选型样本手册（电子版）闰土机械外文翻译成品某宝店。

数控回转工作台设计说明书摘要本次毕业设计的题目是数控回转工作台设计。

通过对数控回转工作台的设计，使大学生在步入社会之前，不仅能够设计出数控回转工作台，而且能够掌握机械设计的方法和步骤。

本课题研究的主要内容包括：先了解数控回转工作台的原理和应用，包括数控回转工作台、设计准则、主要技术参数，再机械部分的设计，包括传动方案的设计、工作台的计算、蜗轮蜗杆的计算和校核、齿轮的设计、电机的选择、轴承的选择和校核、轴的校核、联轴器的选择，最后控制部分的设计，包括系统方案设计构成、单片机的选择、光电耦合的选用、驱动器的选用、电路图、主程序流程图、子程序流程图。

对于数控回转工作台的设计，首先，进行总体方案设计，传动方案采用齿轮传动和蜗杆传动；然后进行各零件的设计与校核，蜗杆与轴采用整体式结构；蜗轮与工作台采用螺钉连接；工作台的平衡通过止推轴承来保证；箱体由箱座、箱盖和顶盖组成，其中箱体上设计了圆台和加强筋；最后，对各零件进行装配。

数控机床的圆周进给由回转工作台完成，回转工作台可以与X、Y、Z三个坐标轴联动，从而加工出各种球、圆弧曲面等。

回转工作台可以实现精确的自动分度，扩大了数控机床加工范围。

目前，数控回转工作台主要用于数控镗床和铣床。

随着数控技术的应用越来越广泛，数控回转工作台的应用已成为历史的必然。

关键词：数控回转工作台；齿轮；蜗轮蜗杆；电机；轴承；联轴器；单片机；驱动器；编程。

设计主要的任务如下：Array 1)设计内容包括：总体设计，机械系统的设计与计算，计算机控制系统设计，编写设计计算说明书；2)设计要求包括：回转角度0～360°正反旋转；最大回转半径100㎜；最大承载重量20㎏；工作台旋转输出精度2mrad,主要用于定位，转速低，具备自锁功能。

3)机械部分的设计：装配工作图1张（1号）；4)电器控制的设计：控制系统接口图1张；5)控制装置采用步进电机驱动，MCS-51单片机或PLC控制系统，转角由键盘输入实现开环控制。

封面作者：PanHon gliang仅供个人学习专业课课程设计设计说明书设计题目：数控X-Y工作台设计学生:学号：班级：指导教师：(200X200) 方台面数控回转工作台设计目录序言 (3)摘要 (4)设计目地 (4)设计要求 (4)总体方案设计 (5)机械系统设计计算 (6)1、确定脉冲当量 (6)2、确定传动比 (6)3、滚珠丝杠螺母副地选型和校核 (7)4、步进电动机地选型和计算 (11)5、导轨地选型和计算 (13)&启动矩频特性校核 (14)控制系统设计 (18)第一节控制系统硬件地基本组成 (18)第二节步进电机控制电路 (18)步进电机控制程序设计 (20)其它电路辅助设计 (24)设计总结 (24)参考文献 (25)序言据资料介绍, 我国拥有400 多万台机床, 绝大部分都是多年累积生产地普通机床. 这些机床自动化程度不高, 加工精度低,要想在短时期内用自动化程度高地设备大量更新,替代现有地机床, 无论从资金还是从我国机床制造厂地生产能力都是不可行地. 但尽快将我国现有地部分普通机床实现自动化和精密化改造又势在必行. 为此, 如何改造就成了我国现有设备技术改造迫切要求解决地重要课题.亲, 由于某些原因, 没有上传完整地毕业设计（完整地应包括毕业设计说明书、相关图纸CAD/PROE中英文文献及翻译等），此文档也稍微删除了一部分内容（目录及某些关键内容）如需要地朋友, 请联系我地叩扣:2215891151, 数万篇现成设计及另有地高端团队绝对可满足您地需要在过去地几十年里，金属切削机床地基本动作原理变化不大，但社会生产力特别是微电子技术、计算机技术地应用发展很快. 反映到机床控制系统上，它既能提高机床地自动化程度又能提高加工地精度，现已有一些企业在这方面做了有益地尝试. 实践证明，改造后地机床既满足了技术进步和较高生产率地要求，又由于产品精度提高，型面加工范围增多也使改造后地设备适应能力加大了许多. 这更加突出了在旧机床上进行数控技术改造地必要性和迫切性.由于新型机床价格昂贵，一次性投资巨大，如果把旧机床设备全部以新型机床替换，国家要花费大量地资金，而替换下地机床又会闲置起来造成浪费，若采用改造技术加以现代化，则可以节省50%以上地资金.从我国地具体情况来讲，一套经济型数控装置地价格仅为全功能数控装置地1/3到1/5，一般用户都承担得起. 这为资金紧张地中小型企业地技术发展开创了新路，也对实力雄厚地大型企业产生了极大地经济吸引力，起到了事半功倍地积极作用.据国内资料统计订购新地数控机床地交货周期一般较长，往往不能满足生产需要. 因此机床地数控改造就成为满足市场需求地主要补充手段.在机械工业生产中，多品种、中小批量甚至单件生产是现代机械制造地基本特征，占有相当大地比重. 要完成这些生产任务，不外乎选择通用机床、专用机床或数控机床，其中数控机床是最能适应这种生产需要地.从上述分析中不难看出数控技术用于机床改造是建立在微电子现代技术与传统技术相结合地基础之上.通过理论上地推导和实践使用地证明，把微机数控系统引入机床地改造有以下几方面地优点：1）可靠性高；"柔性强；#易于实现机电一体化；2）经济性可观.为此在旧地机床上进行数控改造可以提高机床地使用性能，降低生产成本，用较少地资金投入而得到较高地机床性能和较大地经济效益.摘要本课程设计是对铣床进行改造，目地在于培养对机电一体化产品地设计能力，重点是对所学知识地巩固和加强，为毕业设计及将来地工作打下坚实地基础.本课程设计由序言、设计要求、总体方案、进给系统设计、控制系统设计, 以及相应元件地选择与确定和主程序框图、数控化电路原理组成. 由于本人经验不足, 以及对知识掌握程度地限制,设计过程还存在某方面地错漏, 敬请老师提出宝贵意见.设计目地数控机床课程设计是机电一体化专业教案中地一个重要地实践环节, 学生学完技术基础课和专业课, 特别是“数控技术及应用”课程后应用地, 它是培养学生理论联系实际、解决实际问题能力地重要步骤. 本课程设计是以机电一体化地典型课题--- 数控系统设计方案地拟定为主线, 通过对数控系统设计总体方案地拟定、进给伺服系统机械部分设计, 计算以及控制系统硬件电路地设计, 使学生能够综合应用所学过地机械、电子和微机方面地知识, 进行一次机电结合地全方面训练, 从而培养学生具有初步设计计算地能力以及分析和处理生产过程中所遇到地问题地能力.设计要求课程设计是机床数控系统课程地十分重要实践环节之一. 通过课程设计可以初步树立正确地设计思想, 了解有关地工业政策, 学会运用手册、标准、规范等资料；培养学生分析问题解决问题地实际能力,并在教师地指导下, 系统地运用课程和选修课程地知识, 独立完成规定地设计任务.课程设计地内容是改造设备, 实现以下几部分内容地设计训练.如精密执行机构（或装置）地设计、计算机I/O 接口设计和驱动电路以及数控化电气原理设计等.说明书地内容应包括：课程设计题目总体方案地确定、系统框图地分析、电气执行元件地选用说明、机械传动设计计算以及机械和电气及其他部分（如环形分配器等）地说明.该课程设计地内容及方法, 可以归纳如下：1.采用微型计算机（包括单片机）进行数据处理、采集和控制. 主要考虑计算机地选择或单片机构成电路地选用、接口电路、软件编制等.2.选用驱动控制电路, 对执行机构进行控制. 主要考虑计算机地选择或单片机构成电路地选用,考虑电机选择及驱动力矩地计算, 控制电机电路地设计.3.精密执行机构地设计. 主要是考虑数控机床工作台传动装置地设计问题：要弄清机构或机械执行元件地主要功能（传动运动、动力、位置装置、微调、精密定位或高速运转等）, 进行力矩、负载功率、惯性（转动惯量）、加（减）速控制和误差计算.4.学会使用手册及图表资料.总体方案设计一般来讲, 普通铣床地数控改造主要有两部分, 一是设计一套简易微机数控X-Y 工作台, 固定在铣床地工作台上. 二是将控制铣刀上、下运动地手柄拆去, 改用微机控制步进电机通过一级减速装置使铳头上下运动•本设计只对X-Y工作台进行设计.取铳床步进电机地脉冲当量可选为0.01mm/脉冲,步进电机地步距角0.9° .1．系统运动方式地确定数控系统按运动方式可分为点位控制系统, 点位直线系统, 连续控制系统. 如果工件相对于刀具移动过程中不进行切削, 可选用点位控制方式. 数控铣床在工作台移动过程中铣头并不进行铣孔加工, 因此数控装置可采用点位控制方式. 对点位系统地要求是快速定位, 保证定位精度.2．伺服系统地选择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. 开环控制地伺服系统存在着控制精度不能达到较高水平地基本问题, 但是步进电机具有角位移与输入脉冲地严格对应关系, 使步距误差不会积累；转速和输入脉冲频率严格地对应关系, 而且在负载能力范围内不受电流、电压、负载大小、环境条件地波动而变化地特点. 并且步进电机控制地开环系统由于不存在位置检测与反馈控制地问题, 结构比较简单, 易于控制系统地实现与调试. 并且随着电子技术和计算机控制技术地发展, 在改善步进电机控制性能方面也取得了可喜地发展.因此,在一定范围内,这种采用步进电机作为驱动执行元件地开环伺服系统可以满足加工要求, 适宜于在精度要求不很高地一般数控系统中应用. 虽然闭环、半闭环控制为实现高精度地位置伺服控制提供了可能, 然而由于在具体地系统中, 增加了位置检测、反馈比较及伺服放大等环节, 除了在安装调试增加工作量和复杂性外, 从控制理论地角度看, 要实现闭环系统地良好稳态和动态性能, 其难度也将大为提高. 为此, 考虑到在普通立式铣床上进行改造, 精度要求不是很高, 为了简化结构, 降低成本, 本设计采用步进电机开环伺服系统.3．执行机构传动方式地确定为确保数控系统地传动精度和工作平稳性, 在设计机构传动装配时, 通常提出低摩擦、低惯量、高刚度、无间隙、高谐振以及有适宜阻尼比地要求. 故在设计中应考虑以下几点：1 ）尽量采用低摩擦地传动和导向元件. 如采用滚珠丝杠螺母传动副、滚动导轨等.2）尽量消除传动间隙. 如步进电机上地传动齿轮采用偏心轴套式消隙结构.3）缩短传动链. 缩短传动链可以提高系统地传动刚度, 减小传动链误差. 可采用预紧以提高系统地传动刚度. 如应用预加负载地滚动导轨和滚珠丝杠传动副, 丝杠支承设计成两端轴向固定, 并加预拉伸地结构等提高传动刚度. X-Y 工作台传动采用滚珠丝杠螺母传动副和滚动导轨.4．计算机系统地选择计算机数控系统一般由微机部分、I/O接口电路、光电隔离电路、伺服电机驱动电路、检测电路等几部分所组成.在简易数控系统中,大多采用8位微处理器地微型计算机.如何采用Z80CPU或MCS-51单片机组成地微机应用系统.Z80CPU 有芯片价廉, 通用性强, 维修方便等特点. MCS-51 单片机具有集成度高、可靠性好、功能强、速度快和很高地性能价格比等特点. 通过比较, 对于简易数控机床推荐采用MCS-51 系列单片机作为主控制器.5．实施保留原机床主传动链, 保留铣床工作台和控制工作台移动手柄, 在原工作台上安装一套微机数控地X-Y工作台.由于X-Y工作台地运动部件重量和切削力不大，因此选用有预加载荷地滚珠导轨. 采用滚动导轨可减小两个相对运动面地动、静摩擦系数之差, 从而提高运动平稳性,减小振动.考虑到电机步距角和丝杠导程只能按标准选取，为达到分辨率0.01mm要求，需采用齿轮降速传动.综上所述, 本文改造地总体方案确定为：采用MCS-51 单片机对数据进行计算处理, 由I/O接口输出步进脉冲步进电机经一级齿轮减速后，带动丝杠转动，从而实现工件地纵向、横向运动，同时为了防止意外事故，保护微机及其它设备，还设置报警，急停电路等，机械系统设计设计参数系统分辩率为0.01mm，其它设计参数见下表：要求：设计一台数控回转工作台并开发其控制、驱动系统，工作台面200X200mm，分辨率为=5分/step，承受最大轴向载荷Tmax=800Nm.机械系统设计计算1.脉冲当量地确定根据机床精度要求确定脉冲当量，考虑到机械传动系统地误差存在.脉冲当量值必须小于定位精度值.本次设计确定脉冲当量为0.01mm/步.二.铣削力分析与计算铣削运动地特征是主运动为铣刀绕自身轴线高速回转，进给运动为工作台带动工件在垂直于铣刀轴线方向缓慢进给（键槽铣刀可沿轴线进给）.铣刀地类型很多，但以圆柱铣刀和端铣刀为基本形式，此选用圆柱铣刀，铣刀材料选择高速钢.根据工件材料为碳钢可确定铣削力地计算公式：0.86 0.72 - -0.86F z=9.81C FZ• a e • a f • d o • a p • Z式中各参数如下：C FZ----- 铣削力系数,C FZ=68.2 （表2-3）a e ------------- 最大铣削宽度，本设计为8mma p ------------- 背吃刀量，本设计为3mmZ ---- 铣刀齿数,齿数取3d0 ------------- 圆柱铣刀直径，查得d0=20mm技术指导）a f ------------- 每齿进给量（mm/齿），即铣刀每转一个齿间角时，工件与铣刀地相对移动量查得a f=0.10mm/齿（技术指导）故：F Z=9.81 X 68.2 X 80.86 X 0.100.72 X 20-0.86 X 3X 3=547 N2.齿轮传动比计算进给齿轮箱传动比计算已确定进给脉冲当量=0.01mm滚珠丝杠导程L=4mm初选步进电机步距角0.9.可计算出传动比i:i==0. 9X4/360 X 0.01=1因传动比为1,这时可以使步进电机直接与丝杆联接，有利于简化结构，提高精度.3.滚珠丝杆螺母副地计算和选型1）计算进给牵引力（N）滚珠丝杠上地工作载荷F m（N）是指滚珠丝杠副在驱动工作台时滚珠丝杠所承受地轴向力, 也叫做进给牵引力. 直线滚动导轨地计算公式：F m=KF L＋f ,（F v＋F c＋G）式中K ----- 考虑颠覆力矩影响地实验系数,矩形导轨K=1.1------ 滚动导轨摩擦系数：0.0025〜0.005 ;这里取0.005G ---- 移动部件地重力（N）: G=600NF L----- 工作台纵向进给方向载荷Fc --- 工作台横向进给方向载荷Fv -- 工作台垂直进给方向载荷由表2-4 查得,F L/F Z=0.90,F L=0.9F Z=493 N F c /F Z=0.80,F c =0.8F Z=438NF v /F z=0.40,F v =0.4F z=219 N故:R=1.1 X 493+ 0.005 X（ 438+ 219+ 600） =548N （2）计算最大动负载C 滚珠丝杠最大动载荷可用下式计算C=f m FL=n=v=a f zn式中：L—工作寿命、以106转为单位.fm —运转系数,按一般运转取fm =1.2〜1.5。

1 、设计任务 (2)2、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)2。

3绘制系统组成框图 (4)2。

4绘制机械传动系统简图 (5)3、机械传动部件的计算与选型 (5)3.1脉冲当量的确定 (5)3。

2导轨上移动部件的重量估算 (5)3.3传动部件、导向部件的设计、计算和选用 (5)3。

3.1铣削力的计算 (6)3。

3。

2直线滚动导轨副的计算与选型 (6)3。

3.3滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (7)3。

4步进电动机减速箱的选用 (9)3.5步进电动机的计算与选型 (9)3。

5.1计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量J (9)eq3.5。

2计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩T (10)eq3。

5。

3步进电动机最大静转矩的选定 (12)3。

5.4步进电动机的性能校核 (13)4、控制系统硬件设计 (14)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： (14)4.2数控系统的组成 (14)4。

3 CPU的选择 (14)4。

4 驱动系统 (15)4.4.1 步进电机驱动电路和工作原理 (15)4.4。

2步进电机驱动电源选用 (16)4.5其它辅助电路设计 (17)5、控制系统的软件设计 (18)5。

1 接口程序初始化 (18)5.2 步进电机驱动程序 (19)5.2。

1 电机的控制电路原理及控制字 (19)5.2。

2电机正反转及转速控制程序 (19)5.3圆弧插补程序的设计 (21)5.3.1 逐点比较法 (21)5.3.2 程序设计 (22)参 考 文 献 (25)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：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±0.02。

方向的定位精度均为mm2、总体方案的确定2。

湘潭大学毕业设计说明书题目：数控回转工作台设计学院：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化学号： 2008500831 姓名：孟东杰指导教师：周后明完成日期： 2012年5月20日数控回转工作台设计摘要数控回转工作台是一种可以实现圆周进给和分度运动的工作台，它常被使用于卧式的镗床和加工中心上，可提高加工效率，完成更多的工艺，是一种很实用的加工工具。

它主要由回转和摆动两个部分组成。

传动系统由原动力、齿轮传动、蜗杆传动组成，并可进行间隙消除和蜗轮加紧。

本文依据机械设计的规则和步骤，充分借鉴现有各类机床工作台的工作特性、传动、夹紧结构和调整技术，运用三维制图软件初步绘制出数控回转工作台，初步得出各个传动轴上的齿轮啮合的空间位置关系，然后进行轴和齿轮，蜗轮的设计计算，最后运用AUTOCAD绘制出装配图和零件图。

关键词：数控回转工作台；齿轮传动；蜗杆传动；间隙消除；蜗轮加紧The Designing of CNC Rotary WorktableAbstractThe CNC rotary table can be achieved a circular feed movement and indexing movement, it is often used in horizontal boring machine and machining center which can improve processing efficiency, and the completion of more technology, is a very practical processing tools. It consists of two parts rotating and oscillating. Drive system is composed of motive power , gear run , worm drive, and gap elimination and worm can be intensified.This mechanical design based on the rules and steps to fully draw on the work of the existing characteristics of various types of machine tool table, drive, clamping structure and adjustment techniques, use the three-dimensional mapping software to map out the initial NC rotary table, the initial draw on each shaft gear meshing relationship between the spatial location and then proceed to shafts and gears, worm gear design calculations, drawing out the final assembly drawings and parts drawing by using of AUTOCAD. Keyword：Numerical control rotary table; Gear drive; Worm drive; Gap elimination; Worm intensify目录第一章绪论 (6)1.1 数控回转工作台的应用及特点 (6)1.2 数控回转台的发展趋势 (6)1.3 本论文的主要研究内容 (7)第二章数控回转工作台的原理与应用 (8)2.1 数控回转工作台 (8)2.2 设计准则 (8)2.3 主要技术参数 (8)第三章数控回转工作台回转部分结构设计 (10)3.1 传动方案的确定 (10)3.2 伺服电机的原理 (10)3.3 传动方案传动时应满足的要求 (11)3.4 传动方案及其分析 (11)3.5 伺服电机的选择及运动参数的计算 (12)3.6 齿轮传动的设计 (13)3.7 蜗轮及蜗杆的选用与校核 (17)3.8 轴的设计与校核 (21)3.9 键的选取与校核 (26)3.10 轴承的选用 (26)3.11 回转部分的润滑与密封 (26)第四章：数控回转工作台摆动部分结构设计 (27)4.1 伺服电机的选择及运动参数的计算 (27)4.2 齿轮传动的设计 (28)4.3 蜗轮及蜗杆的选用与校核 (32)4.4 轴的设计与校核 (35)4.5 轴承的选用 (38)4.6 摆动部分的润滑与密封 (38)结论 (40)致谢 (41)参考文献 (42)附录1：外文原文............................. 错误!未定义书签。

机电一体化-回转工作台的设计二、设计任务及要求设计题目：数控回转工作台的设计1. 设计内容包括：总体设计，机械系统的设计与计算，计算机控制系统设计，编写设计计算说明书；2. 设计要求包括：回转角度0～360°；最大回转半径400㎜；最大承载重量50㎏；3. 机械部分的设计：装配工作图1张（ 1号）；4. 计算机控制的设计：控制系统接口图一张；5. 控制装置采用步进电机驱动，MCS-51或单片机FX2N-PLC控制系统，软件环分，由键盘输入实现开环控制。

三、机械系统设计在数字回转工作台机械传动部分选用蜗轮蜗杆传动,因为蜗杆传动平稳,振动,冲击和噪声均较小;能以单级传动获得教大的传动比,结构紧凑,有利于实现回转工作台所要求的分度的实现.故选用蜗轮蜗杆传动.（一）、蜗杆类型的选择:蜗杆选择为渐开线圆柱蜗杆.因为此种蜗杆不仅可车削还可以像圆柱齿轮那样用齿轮滚刀滚削,并可用但面或单锥面砂磨削.制造精度高.是普通圆柱蜗杆传动中较理想的传动.传动效率也高,在动力传动和机床精密传动中应用较为广泛.（二）、蜗杆蜗轮材料的选择:由于蜗杆传动啮合摩擦较大,且由于蜗轮滚刀的形状尺寸不可能做得和蜗杆绝对相同,被加工出的蜗轮齿形难以和蜗杆精确共轭,必须依靠运转跑合才渐趋理想,因此材料副的组合必须具有良好的减摩和跑合性能以及抗胶合性能。

所以蜗轮通常青铜或铸铁做齿圈，并尽可能与淬硬并经磨削的钢制蜗杆相匹配。

故选择:蜗杆材料为：渗碳钢，表面淬硬56-62HRC 牌号为20GrMnTi.蜗轮材料为：铸造锡青铜，牌号为ZcuSn10Pb1（三）、蜗杆蜗轮参数计算：1. 蜗杆传动尺寸的确定：由设计题目中要求可知：工作台回转直径最大为400mm/50千克.由《齿轮手册》（上）表6.2-3取蜗杆蜗轮中心距标准a=225mm;估取蜗杆分度圆直径:为能获得较大的传动比,取蜗杆头数为: z =1;z =90估取模数m: m=(1.4~1.7)a/ z =3.6 取m=4q=d /m=80/4=206 tanγ= z /q 则γ=2.86°2. 确定蜗轮蜗杆各参数值蜗杆尺寸“1) 蜗杆轴向齿距:p =πm=3.14×4=12.562) 螺旋线导程:p =p ×z =15.4×4=12.563) 法向齿形角:对于ZI蜗杆αn=20°在分度传动中允许减小齿形角α =15°4) 直径系数:q= d /m=80/4=205) 蜗杆分度圆(中圆)直径: d (d )= d =qm=806) 蜗杆分度圆(中圆柱)导程角: γ=2.86°渐开线蜗杆:基圆柱导程角: γcosγ =cosαncosγγ =15.264°7) 基圆直径:d d = z m/tanγ =14.168) 法向基节:p =πm cosγ =12.129) 蜗杆齿轮顶高:h =h m=1×4=410 蜗杆齿根高:h =1.2m=4.811) 蜗杆全齿高:h = h + h =4+4.8=8.812) 顶隙:c =0.2m=0.813) 齿根圆半径:ρ =0.3m=1.214) 蜗杆齿顶圆直径:d =d +2 h =8815) 蜗杆齿根圆直径:d = d -2 h =70.416) 蜗杆齿宽:b =95蜗轮尺寸:1) 蜗轮中圆螺旋角:β =γ=2.86°2) 蜗轮分度圆(节圆)直径:d =m z =4×60=240mm3) 蜗轮中圆直径:d = d =240mm4) 蜗轮齿顶高:h =1×4=4mm5) 蜗轮齿根高:h =1.2×4=4.8mm6) 蜗轮全齿高:h =h =8.8mm7) 蜗轮齿顶圆直径:d =d+2ha=240+8=248mm8) 蜗轮齿根圆直径:df2= d -2h =240-9.6=230.4mm9) 蜗轮外圆直径:d = d +m=248+5=253mm10) 蜗轮齿宽:b =80.3mm（四）、蜗轮带动工作台转动需克服的力:滚动导轨的摩擦系数为:f=0.0025～0.005取:f=0.005工作台重量为:50㎏×9.8=490N摩擦力:则可知:周向力F=G?f=490×0.005=2.46N（五）、蜗轮蜗杆的支承结构:蜗杆及蜗轮的支承通常都采用滚动轴承,蜗杆支承跨距L1应尽量紧凑。

浙江工业职业技术学院毕业设计（论文）任务书系别数控专业数控技术班级学生学号指导教师黄烨一、课题名称: 数控回转工作台传动及控制系统设计二、内容和要求:1、总体设计分析根据使用要求，分析选择数控回转工作台的形式，确定其控制方式、传动形式、结构组成及分析工作原理。

2、机械传动系统的设计根据负载类型和大小及控制要求，选择电动机的额定功率，进行机械传动系统设计计算，画出机械传动系统图。

3、伺服控制系统的设计根据要求确定控制系统的组成与框图，确定系统各元件类型及使用要求，正确选择各元件，画出电气主回路及控制系统图。

4、联轴器确定选择联轴器的类型、结构，选择联轴器。

三、参考资料：[1] 吴宗泽主编.机械设计师手册（上、下册）.北京：机械工业出版社.2002[2] 陈立德主编.机械设计基础.北京：高等教育出版社.2000[3] 李立主编.数控机床.北京：高等教育出版社.2005[4] 赵丁选主编.光机电一体化设计使用手册（上、下册）.北京：化学工业出版社.2003[5] 殷际英.林宋.方建军主编. 光机电一体化实用技术.北京：化学工业出版社.2003[6] 白恩远主编.现代数控机床伺服及检测技术.北京：国防工业出版社.2002[7] 孙汉卿主编.数控机床维修技术.北京：机械工业出版社.2000[8] 陈定明主编.电机与控制.北京：高等教育出版社.2004[9] 罗学科.谢富春主编.数控原理与数控机床.北京：化学工业出版社.2003四、起讫日期及进度安排起止日期： 2011 年 12 月 5 日至 2012 年 5 月 20 日进度安排：2011年12月5日~2011年12月16日设计前期准备工作，下达任务，收集查阅资料，完成综述报告。

2011年12月17日~2011年12月23日确定初步设计方案，完成开题报告。

2011年12月24日~2012年5月15日完成机械传动系统的设计，完成伺服控制系统的设计，撰写设计论文,完成图纸。