XY数控机床工作台设计

广西工学院机械工程系

《机电一体化系统设计》

课程设计说明书

设计题目： 钻床改装用数控XY工作台设计（190*210mm 2）（C）

班 级： 机电071班

姓 名: 启静

指导教师： 梁蔓安

教研室主任： ______________________________________________

设计要求：

设计要求包含以下几个部分：

1、 数控XY工作台机械部分的设计计算

2、 数控XY工作台机械部分装配图设计（A1）

3、 基于运动控制卡的控制系统硬件系统设计图（附在说明书中）

4、编写设计说明书（不少于18页）

广西工学院

机电一体化教研室

2011-1-11

《机电一体化系统设计》课程设计指导

一、 设计目的

通过本次设计， 使学生全面地、 系统地了解和掌握机电一体化技 术的基本容和基本知识， 初步掌握机电一体化系统设计方法， 并能学 会运用手册、标准等技术资料。同时培养学生的创新意识、工程意识 和动手能力。

二、 设计容

题目：钻床改装用数控 XY 工作台设计

1 、 设计一套简易数控 XY 工作台，固定在某个钻床的工作台 上， XY

工作台的位置控制采用步进电机数控系统，通过上述 方案将该普通钻床改装成简易的经济型数控钻床。

2 、 设计要求：

改造后的钻床能够加工的最大面积为： A*B mm 2 的工件，最 大工件重量： 150kg. 数控 XY 工作台要求孔的定位精度在 +/-0.02mm ，工作台快进速度为 2m/min, 加减速时间为 0.2

秒。

三、机械部分改装设计计算

1、初步确定工作台的尺寸及其重量

根据设计要求，所取的能够加工的最大面积为 190 210mm2 ，最大 工件的重量为 150kg 。因此我初定工作台的 230 230 20mm3 。工作台的 材料为 45号钢，其密度为 7.8 103 kg / m3 。（取 g 10N / kg ）因此：

优秀设计

基于单片机的二维数控实验台的设计与实现

摘要

本设计结合机电一体化课程教学环节需要，设计用单片机作为控制系统的X-Y工作台。通过论述X-Y工作台机械结构设计和控制电路接口设计,阐述了机电一体化设计中的共性和关键技术.

基于单片机二维数控系统是以单片机为主体，二维数控实验平台为核心的系统。主要应用单片机作为控制核心，LED点阵显示芯片与数控系统相结合的系统。充分发挥了单片机的性能。其优点硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比较高等特点，具有一定的使用和参考价值。

该系统设计是一个开环控制系统,其结构简单.实现方便而且能够保证一定的精度.降低成本,是控制技术的最简单的应用.它充分的利用了单片机软件硬件功能以实现对机床的控制;使机床的加工范围扩大,精度和可靠性进一步得到提高.

系统设计是利用AT89S51单片机,及27128,6264存储器及8155芯片等硬件组成,在控制系统的硬件上编写一定的程序以实现一定的加工功能.其基本思想是:通过单片机控制使电机运动从而实现工作台的移动。

关键词：X—Y工作台；单片机；机电一体化设计

NC-based single-chip two-dimensional test-bed design

and implementation

Abstract

The combination of mechanical and electrical design aspects of the integration of

teaching needs, the design of control systems with single-chip microcomputer as the XY table.

XY table through on the design of mechanical structure and control interface circuit design,

1 目录

一、 设计目的

二、 设计要求

三、 设计的内容和步骤

（一） 总体设计方案

（二） 机械部分改装设计

① 设计机构的性能要求

②待改装钻床型号的确定

③控制方式的确定

④伺服系统的确定

⑤工作台参数的初步选定

⑥导轨的选型思路

⑦滚珠丝杠选型思路

⑧丝杠和电机连接零件的选取思路

⑨支承座材料的选取

⑩轴承类型的选取思路

（三） 计算部分

①确定工作台的尺寸及其重量

②支承座参数设计

③滚珠丝杠参数设计

④滚动导轨参数设计

⑤电机参数设计

2 ⑥ 联轴器的选着

（四） 设计总结

（五） 参考文献

一、 设计的目的

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，加速时间为：0.1秒。

三、设计的内容和步骤

题目：钻床数控改装——数控XY工作台的设计

设计一套简易数控XY工作台，固定在某一钻床的工作台上。XY工作台的位置控制采用步进电机数控系统，通过上述方

3 案将该普通钻床改装成简易的经济型数控钻床。

3

（一）、总体设计方案

1、 机电一体化机械系统应具备良好的伺服性能（即高精度、快速响应性和稳定性好）从而要求本次设计传动机构满足以下几方面：

（1）转动惯量小 在不影响机械系统刚度的前提下，传动机构的质量和转动惯量应尽量减小。否则，转动惯量大会对系统造成不良影响，机械负载增大；系统响应速度降低，灵敏度下降；系统固有频率减小，容易产生谐振。所以在设计传动机构时应尽量减小转动惯量。

（2）刚度大 刚度是使弹性体产生单位变形量所需的作用力。大刚度对机械系统而言是有利的：①伺服系统动力损失随之减小。②机构固有频率高，超出机构的频带宽度，使之不易产生共振。③增加闭环伺服系统的稳定性。所以在设计时应选用大的刚度的机构。

2013届本科毕业设计（论文）

图书分类号：

密 级：

毕业设计(论文)

数控激光切割机XY工作台

部件及单片机控制设计

CNC LASER CUTTING MACHINE XY

WORK-BENCH COMPONENTS AND SCM

CONTROL DESIGN

学生姓名

学院名称

专业名称

指导教师

20**年 5月 27日

2013届本科毕业设计（论文）

摘要

本课题针对数控激光切割机进行了设计。主要完成了XY工作台的机械结构设计和单片机的控制系统的设计。设计过程中，对于XY工作台的机械结构进行了具体的设计分析，选用了精度相对高的滚珠丝杠副传动系统方案，具体对传动系统中的滚珠丝杠、直线滚动导轨、齿轮进行了计算和选型；为验证系统的可行性，对系统的刚度进行了分析；根据系统的要求和载荷，对步进电机进行了分析和选型。对以89C51为主控芯片的数控系统进行了硬件说明和控制程序设计。

关键词 CNC；数控激光切割机；XY工作台；单片机 2013届本科毕业设计（论文）

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