1、 第 1 页 共 25 页 目录目录 前言前言 .2 第一章第一章 设计任务设计任务 . 3 第二章第二章 总体设计总体设计 . 4 2.1 总体方案设计 4 2.2 关键机械传动部件的选择 4 2.3 控制系统部分 5 第三章第三章 机械系统设计机械系统设计 . 5 3.1 工作台外形尺寸及重量初步估算 5 3.2 计算切削力 6 3.3 滚动导轨的设计计算 7 3.4 滚珠丝杠设计计算 9 3.5 联轴器的选择 14 3.6 轴承的选择 14 3.7 步进电动机的计算和选型 15 3.8 启动矩频特性校核 18 第四章第四章 控制系统设计控制系统设计 . 19 4.1 数控系统硬件电路设计
2、 19 4.2 系统控制软件的设计 22 参考文献. 25 第 2 页 共 25 页 前言前言 近年来科学技术飞速发展，各种新技术新思想不断涌现，科技的发展以及信 息交流的畅通极大地推动了不同学科的交叉与渗透， 引发了工程领域技术的极大 变革。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并与机械工业 相互结合形成形式众多的的机电一体化产品， 微电子技术的引进使得机械工业的 技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工 业生产进入了半智能化生产模式，并向智能化不断迈进。 如今的工业生产中机电一体化产品应用广泛， 其中 X-Y 数控工作台就是一种 被广泛用于数控加
3、工自动化的机电一体化设备， 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。现今模块化的 X-Y 数控工作台在工业生产中的应用变得更加灵活方便， 其主要由导轨座、移动滑块、工作、滚珠丝杠螺母副，以及伺服电动机等部件构 成， 此外如果再为其配上计算机辅助功能， 这就变成了一个半自动化的生产平台， 能够极大地提高生产效率。 导轨副。 滚珠丝杠螺母副和伺副电动机等均以标准化， 有专门厂家生产，设计时只根据工作载荷选取均可。控制系统根据需要，可以选 取用标准的工作控制计算机，也可以设计专用的微机控制系统。 装备工业的技术水平和现代化程
4、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，本次课程设计将使得我们对数控技术有更进一步的认识，为今后的学习 和工作坚定基础。 第 3 页 共 25 页 第一章第一章 设计任务设计任务 设计题目：数控 X-Y 工作台设计 设计任务： 设计一个数控 XY 工作台及其控制系统。 该工作台可安装在铣床上， 用于
5、铣削加工。 设计参数如下： 设计 分组 最大铣刀直 径mm 最大铣削 宽度 ae 最大铣削 深度 ap 加工 材料 工作台加工 范围（mm） 最大移动 速度 1 20 mm 10 mm 5 mm 碳钢 X=250， Y=200 3m/min 加减 速时 间 工作台最快 进给速度 X、Y 方向 定位精度 铣刀 齿数 0.3s 0.4m/min 0.04 3 设计的内容包括： 1总体方案的确定 确定系统组成方案（组成框图、功能、机械传动系统简图、主要设计参数及 方案分析、比较、说明） 。 2机械部分设计 1）确定脉冲当量；2）机械部件的总体尺寸、质量、转动惯量的估算；3） 传动部件、导向部件的设计
6、、计算和选用；4）步进电动机计算、选用；5） 绘制机械机构装配图。 3数控系统的设计 1）确定数控装置方案（组成框图、功能、主要设计参数，及方案分析、比 较、说明；2）电气控制原理图设计（CPU、存储器、I/O 接口电路及伺服驱 动电路） ；3）系统控制软件的结构设计（控制流程图）和部分功能控制软件 设计（汇编程序及流程图） 。 4编写设计说明书 第 4 页 共 25 页 第二章第二章 总体设计总体设计 2.1 总体方案设计总体方案设计 系统组成框图系统组成框图 本设计采用开环控制系统控制的步进电机动力源， 然后通过联轴器传动到定比传动机构 滚珠丝杠，再通过滚珠丝杠将动力传递到 X、Y 向的工作台实现工作台的移动。 X 轴与轴与 Y轴的传动系统简图都如图所示轴的传动系统简图都如图所示 2.2 关键关键机械传动部件的选择机械传动部件的选择 （1）丝杠螺母副的选择 根据机床或工作台进给系统所需要的定位精度来选定脉冲当量。 考虑到机械传动系统的 误差存在，脉冲当量值必须小于定位精度值。本次设计给定脉冲当量为 =0.01mm。因为
