1、 I 本科毕业设计论文 论文题目：普通数控铣床 X-Y 工作台与控制系统设计 II 普通数控铣床 X-Y 工作台与控制系统设计 摘摘 要要 随着现代信息技术的发展，以提高产品加工的生产效率为主的高度自动化 和提高产品质量为主的精密化成为现代机械加工技术发展的两个主要方向。人 们对数控机床、精密仪器和仪表以及各种精密机械设备提出了越来 的精度要 求，X-Y 工作台是这些设备实现高精密加工的重要部件，对于提高产品的加工起 着尤为重要的作用。 本论文针对铣床工作台机构及其控制系统进行设计，主要包括伺服电动机 的选型，滚珠丝杠的选型、强度校核及生产设计中应注意的问题,连接伺服电机 和滚珠丝杠副的联轴器
2、的选型，导轨的设计。通过对工作台机械传动链的系统 设计以期满足机床进给系统的定位精度和静动态性能，从而确保机床的加工精 度。 关键字：X-Y 工作台，伺服系统，滚珠丝杠，步进电机 III 目目 录录 摘 要 II 第一章 引 言 . 1 1.1 国内外数控系统的发展概况. 1 1.2 数控技术的发展趋势. 1 1.2.1 高速、高精加工技术及装备的新趋势 . 1 1.2.2 多轴联动加工和复合加工机床快速发展 . 2 1.2.3 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势 . 2 1.3 数控铣床 X-Y 工作台概述 . 2 1.3.1 国内外的研究现状分析 . 3 1.3.2 工作
3、台的应用 . 3 1.3.3 发展趋势 . 4 1.4 数控铣床系统 XY 工作台设计的目的 4 第二章 总体方案的确定 . 5 2.1 数控铣床 XY 工作台设计的意义 5 2.2 工作台设计任务. 5 2.3 机械传动部件的选择. 5 2.4 控制系统的设计. 6 第三章 机械传动部件的计算与选型 . 7 3.1 确定系统脉冲当量. 7 3.2 工作台外形尺寸及重量初步估算. 7 3.3 铣削力的计算. 8 3.4 直线滚动导轨副的计算与选型（纵向）. 8 3.5 滚珠丝杠螺母副的计算与选型 10 3.6 减速齿轮计算设计 13 3.7 角接触球轴承的选用、校核 14 第四章 步进电动机的
4、计算与选型 16 4.1 步进电机简介及原理 16 4.2 步进电机的计算与选型 17 4.3 步进电动机驱动电源的选用 22 第五章 工作台控制系统的设计 23 5.1 控制系统硬件电路设计 23 5.1.1 单片机的简介与选用 23 5.1.2 光耦合器 23 5.1.3 常用存储器及其扩展电路设计 24 5.1.4 常用 I/O 接口芯片及其扩展电路设计 26 5.1.5 步进电动机的控制与驱动 27 IV 5.2 控制系统的部分软件设计 27 5.2.1 存储器与 I/O 芯片地址分配 27 5.2.2 步进电动机运行程序设计 28 第六章 总结与展望 29 参考文献 . 30 致谢
5、. 31 1 第一章第一章 引引 言言 1.1 1.1 国内外数控系统的发展概况国内外数控系统的发展概况 随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨 资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术 是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具 有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举 足轻重的作用。目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用 型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型 化；在
6、智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系 统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了 在线诊断和智能化故障处理。 1.2 1.2 数控技术的发展趋势数控技术的发展趋势 数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征， 而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他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。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来 看，其主要研究热点有以下几个方面： 1.2.1 高速、高精加工技术及装备的新趋势 效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品 的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。从 EMO2001 展会情况来看，高速加工中 心进给速度可达 80m/min，甚至更高，空运行速度可达 100m/min 左右。目前世界上许多汽车 厂，包括我国的上海通用汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机 床。在加工精度方面，近 10 年来，已由 10um
