本 科 生 专 业 课 程 设 计
（ 2011 届）
学生姓名：
学 号：
专业名称：
班 级：
指导教师：
2010年 11月 20日 专业课程设计——洪灵
- 1 - 目 录
任 务 书....................................................................................................................................... 2
二、总体方案的确定 ..................................................................................... 错误！未定义书签。
三、机械传动部件的计算与选型 ................................................................. 错误！未定义书签。
四、工作台机械装配图的绘制 ..................................................................... 错误！未定义书签。
五、工作台控制系统的设计 ......................................................................... 错误！未定义书签。
参考文献......................................................................................................... 错误！未定义书签。
《数控机床》课程设计说明书
设计题目：X-Y数控机床工作台设计
学 院：机械工程学院
专 业：机械工程数控技术方向
班 级：机械Y138班
学 号：201300107266
姓 名：李 强
指导老师：李 冰
2016年6月19日
设计任务
设计一套供立式数控铣床使用的X-Y数控工作台，主要参数如下：
1、 立铣刀最大直径的d=15mm；立铣刀齿数Z=3；最大铣削宽度mmac15=；最大背吃刀量mmap8=；加工材料为碳素钢或有色金属。 2、 X、Z方向的定位精度均为±0.02mm。
3、工作台面尺寸为mmmm230230×，加工范围为mmmm250250×
4、工作台空载进给最快移动速度：min/3000maxmaxmmvvyx==，工作台进给最快移动
速度:min/400maxmaxmmvvyx==，加减速0.4s。
摘要
本设计是在数控机床工作原理之上设计一台简单的、经济型的X—Y数控工作台。设计任务是完全围绕数控机床工作原理而展开的，本设计充分体现了机械零部件之间的连接、装配关系，同时也体现了数控机床机械设备部分与电气设备部分的紧密结合。
X-Y数控工作台设计包括总体方案的设计、机械零部件的计算与选型、 步进电机的选用、传动装置的设计。
本设计的经济型数控工作台精度并不高，采用开环系统；机械传动部分采用步进电机直接连接滚珠丝杠，从而驱动工作台进给。
关键词： 数控机床 开环系统 传动装置设计
Abstract
Now the world electronic technology rapidly expand, the microprocessor, the
microcomputer obtain the widespread application in various area of technology, to
一.控制系统硬件设计
X-Y数控工作台控制系统硬件主要包括CPU、传动驱动、传感器、人机交互界面。
硬件系统设计时，应注意几点：电机运转平稳、响应性能好、造价低、可维护性、人机交互界面可操作性比较好。
1. CPU板
1.1 CPU的选择
随着微电子技术水平的不断提高，单片微型计算机有了飞跃的发展。单片机的型号很多，而目前市场上应用MCS-51芯片及其派生的兼容芯片比较多，如目前应用最广的8位单片机89C51，价格低廉，而性能优良，功能强大。
在一些复杂的系统中就不得不考虑使用16位单片机，MCS-96系列单片机广泛应用于伺服系统，变频调速等各类要求实时处理的控制系统，它具有较强的运算和扩展能力。但是定位合理的单片机可以节约资源，获得较高的性价比。
从要设计的系统来看，选用较老的8051单片机需要拓展程序存储器和数据存储器，无疑提高了设计价格，而选用高性能的16位MCS-96又显得过于浪费。生产基于51为内核的单片机的厂家有Intel、ATMEL、Simens，其中在CMOS器件生产领域ATMEL公司的工艺和封装技术一直处于领先地位。ATMEL公司的AT89系列单片机内含Flash存储器，在程序开发过程中可以十分容易的进行程序修改，同时掉电也不影响信息的保存；它和80C51插座兼容，并且采用静态时钟方式可以节省电能。
因此硬件CPU选用AT89S51，AT表示ATMEL公司的产品，9表示内含Flash存储器，S表示含有串行下载Flash存储器。
AT89S51的性能参数为：Flash存储器容量为4KB、16位定时器2个、中断源6个（看门狗中断、接收发送中断、外部中断0、外部中断1、定时器0和定时器1中断）、RAM为128B、14位的计数器WDT、I/O口共有32个。
1.2 CPU接口设计
CPU接口部分包括传感器部分、传动驱动部分、人机交互界面三部分。示意图如下所示： （行程开关）
数控钻床和数控钻床工作台的设计
数控是当今加工中最常谈的词语，是机械行业中高质量、高精度、高效率的加工方法，钻床也向着数控化转化，数控钻床是通过普通钻床衍生而来的，数控钻床和数控机床一样是分为控制系统和机床本体，它的优点就是实现钻孔的自动化，但对于数控钻床的工作台也要随之改变，在硬件上实现整个设备的更新，实现加工连续性，加工精度高。
标签：数控钻床；控制系统；工作台设计
1 数控钻床
数控钻床的种类有很多，分类也不同，形式上也有区分，在加工上可以实现钻、扩、铰等工序，对孔类加工的精度也高，工作台可以实现左右、上下移动，主轴在加工时候也可以实现自动和非自动，在设计上实现数控和非数控。
在对数控钻床的设计上可以通过以下几个方面进行分析：
（1）机床台面的设计，在数控钻床的台面设计上，要保证它的稳定性和一定的刚性，要避免钻床在进行钻削时候由于钻削力对床身造成的震动，所以在床身的设计中有些设计者，选用大理石作为床身。
（2）转轴的速度，在钻床的刀具中，有些对合金零件进行钻削时候，刀具也相对于一般刀具比较硬，这样的刀具不合适替换，所以对于这样的刀具要保护，不能因为钻削速度使刀具损坏，所以钻床的转轴速度要保证钻削的速度，同时也要不能浪费资源。
（3）钻床的移动精度，数控钻床的主要加工目的就是加工孔，所以在加工时候保证两孔之间的位置公差是非常重要的，所以数控钻床的移动精度要非常高。
（4）刀具管理，数控机床中的刀具夹现在可以达到几十，有的还可以达到上百，所以在对数控钻床的设计时候，为了使钻床的加工范围广，尽量设计的刀具夹多一些，选取100刀具夹比较合理一些。
2 控制系统
数控钻床的控制系统和其他数控机床相差不多，控制系统也是可以分为开环控制系统，半闭环控制系统和闭环控制系统。
开环控制系统是数控钻床直接控制机床的主轴和工作台，没有任何监控装置，而在这个控制系统中一般是选用步进电机来作为执行件，带动丝杠使工作台运动，控制的原理图如图1。
