机械 学 院
毕业设计（论文）开题报告
题 目 X-Y数控工作台设计
学生姓名
学 号
院 (系)
专 业 机械设计制造及自动化
指导教师 王 振
报告日期 2010年11月20日
毕业设计（论文）题目 X-Y数控工作台设计
题目来源（请在有关项目下作√记号） 科研 实践 教学 学生自拟
√
题目类别（请在有关项目下作√记号） 设计 论文 其它
√
毕业设计（论文）起止时间 2009年10月22日——2009年4月30日
X-Y数控工作台设计
一、设计依据及设计意义：
1，依据：数控机床是用数控指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。它广泛应用于机械制造和自动化领域，数控机床的应用不但给传统的制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控机床的不断发展和应用领域的扩大，所以X-Y数控工作台设计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。
2，意义：目前国内中小企业多采用经济型X-Y数控冲床系统，其加工速度慢、编程复杂、人机界面不友好，因此生产效率低、工人劳动强度大。因此研制和开发一套基于双单片机的X-Y数控冲床数控系统，用于装配新冲床或对经济型数控冲床进行改造，能够有效的改善人机界面、提高加工速度、方便操作人员编写用户加工程序，对提高企业生产效率、改善工人的工作环境有很大的实际意义,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。
3，国际机床市场的消费主流是数控机床。1998年世界机床进口额中大部分是数控机床，美国进口机床的数控率达70%，我国为60%。目前世界数控机床消费趋势已从初期以数控电加工机床、数控机床、数控铣床为主转数向以加工中心、专用数控机床、成套设备为主。世界X-Y数控工作台发展动向纳为下述几点：工序复合化、精密化的高速化、低价格化。
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,
课程设计说明书
课题名称 __X-Y工作平台机电系统设计___
学 院 _
专 业 机械电子工程 _
班 级 _
学 号 ___________________
姓 名 __
指导教师 韩雄飞 __
完成日期 ______2014年1月10日 _ _______
摘 要
本文主要对X-Y数控工作台机电系统及控制系统进行设计。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。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。控制系统根据需要选用设计专用的微机控制系统。
关键字：X-Y数控工作台，滚珠丝杠螺母副，伺服电动机，微机控制系统。
目 录
1设计任务........................................................................................................................................ 3
2总体方案的确定 ............................................................................................................................ 3
第1页共1页
机电一体化实验报告
一体化系统设计实验报告学院专业班级学号姓 名指导教师XX年1月12日实验一机电一体化系统的组成实验 目的：以XY简易数控工作台为例，说明机电一体化系统的基本组 成和各模块的特点。实验设备：1台式PC机一台1标准XY工作 台一套1运动控制卡一块1游标卡尺一把实验内容：XY简易数控 工作台是一典型的机电一体化系统，是许多数控加工设备和电子 加工设备的基本部件，XY数控工作台主要由运动控制卡、DC24V 开关电源、步进电机及其驱动器、XY向运动平台、光栅尺和霍尔 限位开关组成，其之间的关系如图
1、1所示。工作原理大致为：运动控制卡接受PC机发出的位
置和轨迹指令，进行规划处理（插补运算），转化成步进电机驱 动器可以接受的指令格式（速度脉冲和方向信号）发给驱动器， 由驱动器进行脉冲环行分配和功率放大从而驱动步进电机，步进 电机经过联轴器、滚动丝杠推动工作台按指定的速度和位移运 动。实验步骤：（1）在XY数控工作台系统中分别找到上述各个 模块，并指出各模块在机电一体化系统中实现哪一模块的功能。 ①运动控制卡：运动控制卡是PCL、CPCL、PXL等总线形成的板 卡，通俗地讲我们可以把它看成一个单片机，有自己的算法，可 以通过V
C、V
B、labview. BCB等语言实现其功能，数控系统即通过运动控 制第1页共1页
卡来实现对机床运动轨迹的控制。②DC24V开关电源：对供电要 求质量比较高的控制设备提供纯净、稳定、没有杂波的直流电 源。③步进电机及其驱动器：步进电机用于驱动数控工作台的X、 Y两个方向的移动；步进电机通过驱动器细分，可减小步距角，从 而提髙步进电机的精确率，实现脉冲分配和功率驱动放大，此外 还可以消除电机的低频振荡、提高电机的输出转矩。④XY向运动 平台：分别传输X、Y两个方向的运动。⑤光栅尺：光栅尺是一种 位移传感器，是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。经常 应用于数控机床的闭环伺服系统中，可用作直线位移或者角位移 的检测。⑥霍尔限位开关：用于限制工作台的运动超出导轨的有 效长度。(2)使用卡尺测量，计算其平均导程P=10 ；观察其循 环器，可知其循环方式为内循环；预紧方式是螺纹调隙式。
