专业课程设计-xy数控工作台

《数控机床》课程设计说明书设计题目：X-Y数控工作台机电系统设计班级：姓名：指导教师：目录一、《数控机床》课程设计目的 (3)二、设计任务 (3)三、设计主要步骤 (3)1、确定设计总体方案 (4)（1）、机械传动部件的选择 (4)（2）、控制系统的设计 (4)2、机械传动部件的计算与选型 (5)（1）、导轨上移动部件的重量估算 (5)（2）、计算切削力 (5)（3）、滚珠丝杠传动的设计计算及校验 (6)（4）、步进电机的传动计算及电动机的选用 (9)（5）、滚动导轨的设计计算 (15)3、其余附件的选择 (16)四、控制系统的设计 (17)五、机械部分装配图的绘制 (19)六、参考文献 (20)七、总结体会 (20)一、设计的目的《数控机床》课程设计是一个重要的时间性教学环节，要求学生综合的运用所学的理论知识，独立进行的设计训练，主要目的：1、通过设计，使学生全面地、系统地了解和掌握数控机床的基本组成及其想怪知识，学习总体的方案拟定、分析与比较的方法。

2、通过对机械系统的设计，掌握几种典型传动元件与导向元件的工作原理、设计计算及选用的方式 3、通过对机械系统的设计，掌握常用伺服电机的工作原理、计算控制方法与控制驱动方式 4、 培养学生独立分析问题和解决问题的能力，学习并树立“系统设计”的思想 5、 锻炼提高学生应用手册和标准、查阅文献资料及撰写科技论文的能力二、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c a =15mm 最大背吃刀量p a =8mm ，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230mm 230mm ⨯，加工范围为250mm 250mm ⨯;4、工作台空载进给最快移动速度：max max 3000mm /min x y V V ==，工作台进给最快移动速度:max ymax 400mm/min x f f V V ==，加减速0.4s 。

目录第一章课程设计的内容和要求 (3)第二章系统的总体方案设计 (4)第三章机械部分设计 (5)3.1 脉冲当量和传动比的确定 (5)3.2工作台外形尺寸及重量初步估算 (5)3.3 传动系统等效转矩惯量计算 (6)3.4 工作载荷分析及计算 (6)3.5 滚珠丝杠螺母副的选型和校核 (8)3.6 导轨的选型和计算 (11)3.7 驱动电机的选择 (11)第四章数控系统设计 (15)4.1 控制系统硬件的基本组成 (15)4.2 接口程序初始化及步进电机控制程序 (17)4.3 直线圆弧插补程序设计 (19)参考文献 (25)第一章课程设计的内容和要求1.1 课程设计的内容任务是：设计一个数控X-Y工作台及其控制系统。

该工作台可安装在铣床上，用于铣削加工。

设计内容包括：1.1.1数控装置总体方案的确定(1) 确定系统组成方案（组成框图、功能、机械传动系统简图、主要的设计参数，及方案分析、比较、说明）。

1.1.2机械部分的设计(1) 确定脉冲当量；(2) 机械部件的总体尺寸及重量、转动惯量的初步估算；(3) 传动元件及导向元件的设计，计算和选用；(4) 伺服电机计算、选用；(5) 绘制机械结构装配图；1.1.3数控系统的设计（1）确定数控系统装置方案（组成框图、功能、主要的设计参数，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）。

1.2 课程设计的要求1.2.1图纸要求（1）机械结构装配图，A0图纸一张。

要求视图基本完整、符合要求。

其中至少有一个坐标轴的完整剖视图。

（2）数控系统框图（附在说明书上）。

（3）数控电器图，A1图纸一张。

（4）软件框图（可附在说明书上）。

1.2.2编写设计说明书要求说明书应当叙述整个设计的内容，包括总体方案的确定、系统框图的分析、机械传动设计计算、电气部分的设计说明，选用元件及其具体参数的说明、软件设计及其说明等，说明书不少于8000字第二章系统的总体方案确定数控系统总体方案设计的内容包括：系统运动方式的确定，执行机构及传动方案的确定，伺服电机类型及调速方案确定，计算机控制系统的选择。

一、总体方案设计1.1设计任务题目： X— Y 数控工作台的机电系统设计任务：设计一种供立式数控铣床使用的X—Y 数控工作台，主要参数如下：1）工作台面尺寸C×B× H＝【 200+（班级序号）× 5】 mm×【 200+（班级序号）× 5】mm×【 15+（班级序号）】mm；2）底座外形尺寸C1×B1× H1＝【 680+（班级序号）× 5】mm×【 680+（班级序号）×5】mm×【 230+（班级序号）× 5】 mm；3）工作台加工范围X=【 300+（班级序号）× 5】mm，Y=【300+（班级序号）× 5】mm；4） X 、Y 方向的脉冲当量均为0.005mm/脉冲； X、 Y 方向的定位精度均为± 0.01mm；5）夹具与工件质量M=【15+（班级序号）】kg；6）工作台空载最快移动速度为3m/min；工作台进给最快移动速度为0.5m/min 。

7）立铣刀的最大直径d=20mm；8）立铣刀齿数Z=3；9）最大铣削宽度a e20mm ；10）最大被吃刀量a p10mm 。

1.2总体方案确定（1）机械传动部件的选择① 导轨副的选择② 丝杠螺母副的选择③ 减速装置的选择④ 伺服电动机的选择（2）控制系统的设计① 伺服电机启动、停止、调速、正反转的控制② PLC 控制电机的梯形图编程XY数控工作台结构Y 方向传动机构微机工作台电型步进电接动机减速器机驱滚珠丝杠口动电人机接口路减步进电速滚器珠动机X 方向传动机构丝杠系统总体方案结构框图1.3设计的基本要求（1）按照机械系统设计的步骤进行相关计算，完成手写设计说明书。

（2）计算结果作为装配图的尺寸和零部件选型的依据，通过 AutoCAD软件绘制 XY数控工作台的总装配图，并绘制 AO图纸。

目录1。

课程设计目的 (1)2。

课程设计任务 (1)2.1设计题目： (1)2。

2技术数据 (1)2。

3技术要求 (1)3。

总体结构设计 (1)3.1滚珠丝杠设计 (2)3.2滚珠丝杠副的选取 (3)3。

3稳定性运算 (4)3。

4压杆稳定性计算 (5)4.滚动导轨 (6)4。

1计算行程长度寿命 Ts (6)4。

2计算动载荷 (6)5。

步进电机的选择 (8)5.1步距角的确定 (9)5.2步进电机转矩校核 (10)5.3频率校核 (12)6.总结 (12)7。

参考文献 (13)1。

课程设计目的本课程设计的目的在于培养学生对典型机电一体化产品机械结构的设计能力和对机电伺服系统的设计能力,在学习有关专业课程设计的基础上，进行机电系统设计的初等训练，掌握手册、标准、规范等资料的使用方法，培养分析问题和解决问题的能力,为以后的毕业设计打下良好的基础.2.课程设计任务2。

1设计题目：X—Y双坐标联动数控工作台设计2。

2技术数据工作台长×宽（mm)：450×310工作台重量(N)：3300行程（mm）：ΔX=60－100；ΔY=50－100脉冲当量:0。

05-0。

08mm/p2。

3技术要求(1）工作台进给运动采用滚珠丝杠螺旋结构（2)滚珠丝杠支撑方式：双锥-简支型（3）驱动电机为反应式步进电机（4）步进电机与滚珠丝杠间采用齿轮降速要求消除齿轮间隙3.总体结构设计数控工作台采用由步进电机驱动的开环控制结构,其单向驱动系统结构简图如图所示:实际设计的工作台为X、Y双坐标联动工作台，工作台是由上拖板、中拖板、下拖板及导轨、滚珠丝杠等组成.其中下拖板与床身固联，它上面固定X向导轨，中拖板在下拖板的导轨上横向运动，其上固定Y向导轨,上拖板与工作台固联,在Y向导轨上移动。

X、Y导轨方向互相垂直。

3。

1滚珠丝杠设计滚珠螺旋传动按滚动体循环方式分为外循环和内循环两类，其中应用较广的是插管式和螺旋槽式,它们各有特点,其轴向间隙的调整方法主要有垫片调隙式和螺纹调隙式。

机电一体化系统综合课程设计课题名称：Ｘ－Ｙ数控工作台设计学院：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化设计成员：指导老师：日期： 2011年3月7日目录一、总体方案设计 (1)1.1设计任务 (1)1.2总体方案确定 (1)1.2.1方案确定思想 (1)1.2.2 方案对比分析与确定 (2)1.2.3 总体方案系统组成 (3)二、机械系统设计 (3)2.1 工作台外形尺寸及重量估算 (3)2.2 导轨参数确定 (4)2.3 滚珠丝杆的设计计算 (4)2.4步进电动机减速箱设计 (5)2.5 步进电机的选型与计算 (5)2.6 机械系统结构设计 (7)三、控制系统硬件设计 (8)3.1 控制系统硬件组成 (8)3.2 控制系统硬件选型 (8)3.3 控制系统硬件接口电路设计 (10)3.4 驱动系统设计 ............................................................... 错误！未定义书签。

3.4.1步进电机的驱动电路 .......................................... 错误！未定义书签。

3.4.2电磁铁驱动电路 .................................................. 错误！未定义书签。

3.4.3电源转换 .............................................................. 错误！未定义书签。

四、控制系统软件 ..................................................................... 错误！未定义书签。

4.1控制系统软件总体方案设计 ........................................ 错误！未定义书签。

4.2主流程设计 .................................................................... 错误！未定义书签。

数控机床课程设计说明书设计课题： X-Y数控工作台设计院别：专业班级：学号：姓名：指导老师：摘要II一前言1二设计任务1三设计主要步骤2（一）确定设计总体方案21、初拟机械传动部件方案：22、方案对比分析：23、最终方案：3（二）机械传动部件的计算与选型31 导轨上移动部件的重量估算。

32 计算切削力33 滚珠丝杠传动设计计算及校验54 步进电机的传动计算及电动机的选用105 滑动导轨的设计计算166 其余部件的选取17结论20致谢21参考文献2121世纪以来，人类经济高速发展，人们生活发生了日新月异的变化，微处理器、微型计算机在各技术领域得到了广泛应用，对各领域技术的发展起到了极大的推动作用。

一个较完善的机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。

机电一体化是系统技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、检测传感技术、伺服传动技术和机械技术等多学科技术领域综合交叉的技术密集型系统工程。

新一代的CNC系统这类典型机电一体化产品正朝着高性能、智能化、系统化以及轻量、微型化方向发展。

关键字：十字工作台；滚珠丝杠；滚动导轨；步进电机Since the 21st century, the human economy has developed high speed, the people live have had the change which changes with each new day, the microprocessor, the microcomputer obtain the widespread application in various area of technology, to various domains technology development enormous promotion effect. A perfect integration of machinery system, should contain the following several base elements: Basic machine, power and actuation part, implementing agency, sensing measurement component, control and information processing part. The integration of machinery is the system technology, the computer and the information processing and management technology, the automatic control technology, the examination sensing technology, the servo drive technology and the mechanical skill and so on multi-disciplinary area of technology synthesis overlapping technology-intensive systems engineering. New generation's CNC system this kind of model integration of machinery product toward the high performance, the intellectualization, the systematization as well as the featherweight, the microminiaturized direction develops.key words: Cross table Ball screw Rolling guide Stepper motor一 前言当今世界数控技术及装备发展的趋势及我国数控装备技术发展和产业化的现状在我国对外开放进一步深化的新环境下 ,发展我国数控技术及装备、提高我国制造业信息化水平和国际竞争能力的重要性 ,并从战略和策略两个层面提出了发展我国数控技术及装备的几点看法。

目录一、总体 (2)二、机械结构设计 (3)1、脉冲当量和传动比的确定 (3)2、机械部件(工作台)总体尺寸 (3)3、工作载荷分析及计算 (4)4、滚珠丝杠螺母副的选型和校核 (6)5、导轨的选型和计算 (11)6、联轴器的选择及计算 (12)7、传动系统等效转动惯量计算 (13)8、步进电机的选用 (14)三、控制系统设计 (18)1、数控系统硬件电路设计 (18)2、系统控制软件的设计 (22)参考文献 (24)一、总体1、总体参数设计一个数控XY工作台及其控制系统。

该工作台可安装在铣床上，用于铣削加工。

已知的设计参数如下：2、开、半闭、闭环选择开环伺服系统——步进电机驱动——没有检测装置半闭环伺服系统——交流或直流伺服电机驱动——脉冲编码器——速度反馈闭环伺服系统——交流或直流伺服电机驱动——位置检测装置——位置反馈本设计采用开环步进电机驱动。

3、传动初步设计电动机——联轴器——滚珠丝杠——工作台4、系统组成框图5、机械传动系统简图X 轴与Y 轴的传动系统简图都如图所示二、机械结构设计1、脉冲当量和传动比的确定1.1、脉冲当量的确定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 。

1.2、传动比的确定传动比计算公式：Pb L i δθ3600=专业课课程设计指导书（2－1） 其中：b θ为步进电机的步距角，0L 为滚珠丝杠导程，P δ为系统脉冲当量。

根据传动设计，采用联轴器， 选电动机型号为55BF009，其步矩角b θ=︒9.0，选丝杠规格为2004-3(FYND) 其导程为4mm ，mm P 01.0=δ。

则其传动比101.036049.03600=⨯⨯==P b L i δθ 2、机械部件(工作台)总体尺寸pδ2、1初定工作台的尺寸由于工作台的加工范围为X ＝200mm ，Y ＝150mm 。

机电一体化课程设计任务书机电一体化课程设计是一个重要的实践教学环节，要求学生综合应用所学过的机械、电子、计算机和自动控制等方面的知识，独立进行一次机电结合的设计训练。

一、课程设计目的1.学习机电一体化系统总体设计方案的拟定。

2.通过对机械系统的设计，掌握几种典型传动元件遇到像元件的工作原理与选用原则。

3.通过进给伺服系统的设计，掌握常用伺服电动机的工作原理、计算选择方法与控制驱动方式。

4.通过对控制系统的设计，掌握一些典型硬件接口回路和控制软件的设计思路。

5.培养学生独立分析问题和解决问题的能力，并培养系统设计的思想。

6.提高学生应用手册和标准、查阅文献资料以及撰写科技论文的能力。

二、课程设计的内容课程设计题目：单轴数控工作台机电系统设计设计内容由机械系统、控制系统、设计说明书三部分组成。

具体工作量要求如下：1、单轴数控工作台装配图（A3图1张）2、控制系统设计（电气原理图：A3图1张）完成硬件电路设计工作，设计控制系统的主要软件流程并编写程序。

条件允许时，尽可能进行调试试验。

3、设计任务书（一份）要求清楚地叙述整个设计过程和详细的设计内容，包括总体方案分析，机械系统的结构设计，主要零部件的计算与选型，控制系统的电路原理分析，软件设计流程和程序。

说明书字数不少于5000字，要求内容丰富，条理清晰，图文并茂，符合国标。

三、课程设计的时间安排课程设计时间为4周，进度安排如下：1．分析设计任务，总体方案论证：2-3天2．机械系统设计：5-6天3．控制系统设计：4-5天4．软件设计：1-2天5．编写说明书：2-3天四、设计任务设计任务：设计一种供立式数控铣床使用的单轴数控工作台，控制器选用：单片机任务分配：1、107040201班12位同学做第一组~第六组2、107040202班25位同学做第七组~第十九组3、107040203班7位同学做第十九组~第二十二组4、第十九组由2班的周伟同学（X轴）和3班的陈科龙（Y轴）同学完成5、任务分配按名单顺序。

课程设计任务书题目：数控工作台设计时间：2012年11月19日－2012年12月29日，共六周要求：该工作台可安装在钻、铣床上用于钻孔或铣削加工。

设计参数如下：X方向的脉冲当量为：0.01㎜/step；最大钻孔直径15㎜，铣刀直径的d=32mm;齿数为4；加工材料为碳钢；工作台行程范围是：400㎜X320㎜,；最大快速移动速度为：3m/min,具体任务：1、确定总体方案，绘制系统组成图一张（A3）2、机械部分设计计算，选择适当的元器件；3、画出X-Y工作台外形图和X向机械部分装配图一张(A0)4、设计控制系统硬件电路,画出控制系统硬件电路图一张（A1）5、编写设计说明书1分，（不少于8000）班级：学生：指导老师：2012年11月目录1前言 (4)2、课程设计的目的、意义及要求 (5)3课程设计的内容.....................................................................、7 4数控系统总体方案的确定 (8)5机械部分的设计 (9)6滚珠丝杠螺母副的选型和校核 (10)7导轨的选型和计算 (12)8 驱动电机的选用 (13)9 数控系统的设计 (16)10 心得体会 (24)11 参考书籍 (26)设计目的数控技术是数字程序控制数控机械实现自动工作的技术。

它广泛用于机械制造和自动化领域，较好地解决多品种、小批量和复杂零件加工以及生产过程自动化问题。

随着科技的迅猛发展，自动控制技术已广泛地应用于数控机床、机器人以及各类机电一体化设备上。

同时，社会经济的飞速发展，对数控装置和数控机械要求在理论和应用方面有迅速的发展和提高。

数控加工和编程毕业设计是数控专业教学体系中构成数控加工技术专业知识及专业技能的重要组成部分，我们学会了对相关学科中的基本理论、基本知识进行综合运用，同时使对本专业有较完整的、系统的认识，从而达到巩固、扩大、深化所学知识的目的，培养和提高了综合分析问题和解决问题的能力，以及培养了科学的研究和创造能力。

课程设计课程名称：数控技术课程设计学院：机械学院专业：机械设计制造及其自动化姓名：学号：年级：任课教师：2012年 1 月 16 日课程设计任务书课程设计（论文）任务书学生姓名：指导教师：任务书发出时间2011年12月25日设计时间2011年12月26日——2012年1月16日设计（论文）题目数控技术课程设计设计（论文）内容①结合设计任务的要求拟定总体机械和电气控制设计方案。

②根据拟定的机械设计方案进行二坐标数控工作台的机械结构设计计算和元件的选用。

③根据拟定的电气设计方案进行数控系统控制电路的框图设计及驱动控制电路的计算和元件选用。

④根据指定要求进行有关软件的流程图设计。

⑤对指定的软件程序进行编写。

⑥进行机械结构的工程图和电气原理图的绘制。

⑦编写设计说明书。

设计（论文）的要求（含说明书页数、图纸份量）①方案拟定正确。

②设计计算根据来源可靠，计算数据准确无误。

③元气件选用正确规范符合国家颁布标准。

④机械结构图纸绘制视图完整、符合最新国家标准，图面整洁、质量高。

⑤电气部份图纸要求符合国家标准，图面布局合理、整洁、质量高。

⑥机械和电气部份图纸总量为 1.5 张“0”号图量，其中含机械装配图1～2张、电气控制原理框图及计算机I/O接口和驱动控制电路等电气原理图1～2张。

⑦课程设计说明书应阐述整个设计内容：如课题来源现实意义、总体方案确定、系统框图分析、电气执行元件的选用说明、机械传动和驱动电路的设计计算以及机械和电气的其它部分。

说明书要突出重点和特色，图文并茂、文字通畅、计算正确、字迹清晰、内容完整。

说明书页数不少于 20 页目录摘要 (1)第一章前言 (1)第二章设计任务 (2)第三章设计主要步骤 (2)3.1 确定设计总方案 (2)3.1.1机械传动部件的选择 (2)3.1.2 控制系统的设计 (3)3.2 机械传动部件的计算和选择 (4)3.2.1 工作台外形尺寸及重量初步估算 (4)3.2.2 计算切削力 (5)3.2.3滚动导轨的设计计算 (6)3.2.4 滚珠丝杠传动设计计算及校验 (8)3.2.5 步进电机的传动计算及电动机的选用 (12)第四章控制系统的设计 (19)4.1 进给控制系统原理框图 (20)4.2 驱动电路流程设计 (20)4.3 驱动电源的选用，及驱动电源与控制器的接线方式 (21)第五章驱动电路设计 (22)5.1 驱动电路的时间常数 (22)5.2 电源电路的确定 (22)5.3 元器件的确定 (23)5.3.1 确定三极管 (23)5.3.2 确定R2和R3 (23)第六章机械部分装配图的绘制 (24)第七章结论 (24)参考文献 (25)致谢 (26)贵州大学本科课程设计论文机电摘要当今世界电子技术迅速发展，微处理器、微型计算机在各技术领域得到了广泛应用，对各领域技术的发展起到了极大的推动作用。

XY数控机床工作台设计随着现代制造业的发展，XY数控机床在数控加工领域扮演着重要的角色。

其工作台的设计直接影响到机床的性能和加工质量。

下面我将从结构设计、功能设计和安全设计三个方面探讨XY数控机床工作台的设计。

首先是结构设计。

XY数控机床工作台的结构应该具有足够的稳定性和刚性，以确保在高速加工时不会出现震动和变形，影响加工精度。

一般来说，工作台的主体部分由铸铁或焊接钢板制成，表面经过精密加工处理，以提高平整度和耐磨性。

工作台的导轨系统应该采用高精度直线导轨，保证工作台在XY轴上的移动精度和重复定位精度。

此外，工作台的传动系统应该选用高刚性的传动元件，如滚珠丝杠或齿轮传动，以确保工作台的稳定性和精度。

其次是功能设计。

XY数控机床工作台的功能设计应根据不同加工需求进行定制。

例如，对于需要进行大幅度旋转和倾斜加工的工件，可以设计带有旋转和倾斜功能的工作台；对于需要进行高速加工的工件，可以设计带有快速进给和快速换刀功能的工作台。

此外，工作台还应该具备自动化控制功能，可以实现自动换刀、自动测量和自动校正等功能，提高操作效率和加工质量。

最后是安全设计。

XY数控机床工作台在设计时应考虑到操作人员的安全和舒适性。

首先，工作台应设计加装防护罩和安全限位装置，确保操作人员在工作过程中不会受到伤害。

其次，工作台的操作界面应设计简洁直观，便于操作人员进行操作和监控，减少操作失误的可能性。

同时，工作台的工作区域应留有足够的空间，让操作人员有足够的活动空间，减少疲劳和工伤的发生。

综上所述，XY数控机床工作台的设计需要综合考虑结构、功能和安全等方面的因素，以满足不同加工需求和操作要求。

只有设计出稳定、功能齐备并且安全可靠的工作台，才能更好地发挥数控机床的加工效率和精度，提高生产制造的质量和效益。

数控xy工作台课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解数控xy工作台的基本结构及其功能，掌握相关术语和概念。

2. 学生能描述数控xy工作台的运动原理和控制系统的工作方式。

3. 学生能解释数控编程中的基本指令，并运用这些指令进行简单图形的编程。

技能目标：1. 学生能够操作数控xy工作台，进行基本的定位和移动。

2. 学生能够运用数控编程软件，编写简单的数控加工程序。

3. 学生能够根据设计要求，制定简单的数控加工工艺。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对数控技术的兴趣，激发其探索精神和创新意识。

2. 培养学生团队合作意识，提高沟通协调能力。

3. 增强学生的安全意识，使其养成良好的操作习惯。

课程性质：本课程为实践性较强的课程，旨在通过理论教学与实践操作相结合，帮助学生掌握数控xy工作台的基本知识和操作技能。

学生特点：学生具备一定的机械基础知识，但对数控技术了解有限，动手能力有待提高。

教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调实践操作，培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。

通过分解课程目标为具体的学习成果，使学生在学习过程中能够明确任务，有针对性地提高自身能力。

二、教学内容1. 数控xy工作台结构原理- 介绍数控xy工作台的基本组成，包括硬件和软件部分。

- 深入解析工作台的运动结构，如导轨、丝杠、电机等。

- 指导学生了解并区分不同类型的数控系统。

2. 数控编程基础- 概述数控编程的基本概念，如程序段、指令、坐标系等。

- 教授常用编程指令，如G代码、M代码及其功能。

- 结合实例，指导学生进行简单图形的编程。

3. 数控加工工艺- 介绍数控加工工艺的基本原则和流程。

- 分析不同材料、刀具对加工工艺的影响。

- 指导学生根据设计要求制定加工工艺。

4. 数控xy工作台操作- 详解数控xy工作台的操作步骤和安全注意事项。

- 演示基本操作，如手动、自动运行，程序输入等。

- 安排学生进行实操练习，提高操作熟练度。

目录一、设计任务P1二、脉冲当量和传动比的确定P1三、工作载荷分析及计算P2四、滚珠丝杠螺母副的选型和校核 P3五、导轨的选型和计算 P5六、电动机的选型和校核 P7七、步进电机控制电路设计P15八、参考文献P19附加一张数控系统框图和一张软件框图专业课程设计说明书一、设计任务设计一个数控X-Y 工作台及其控制系统。

该工作台可安装在铣床上，用于铣削加工。

1）设计要求1. 了解机电一体化化概念及机电一体化技术、机电一体化产品的含义。

2. 领会机电综合设计训练的意义。

3. 了解机电综合设计的几大步骤。

2）设计参数的确定设计参数：系统分辨率为0.01mm ，最大铣刀直径Φ=16mm ，最大铣削宽度ae=5mm,最大铣削深度ap=2mm,加工材料为碳钢，工作台加工范围X=200mm,Y=150mm ，最大移动速度Vmax=3m/min.3）方案的分析、比较、论证本设计是一种经济型数控工作台，采用开环控制，主控装置为单片机，软件环形脉冲输出，驱动电路为高低压驱动电路，驱动电机为步进电动机，传动变换机构采用滚珠丝杠副。

二、脉冲当量和传动比的确定1）脉冲当量的确定：本设计采用步进电动机，等每脉冲代表电机一定的转角，这个转角经滚珠丝杠使工作台移动一定的距离。

每个脉冲所对应的工作台的移距，称为脉冲当量或分辨率，记为δp ，单位为mm/脉冲。

根据工作台进给系统所要求的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 。

2）传动比的计算：传动比的计算公式 pb L o i δθ360= 其中，θb 为步进电动机的步距角，Lo 为滚珠丝杠导程，δp 为系统脉冲当量，由公式可知，系统的传动比与θb,δp,Lo 有关。

因此，要计算系统传动比，必须先确定θb,δp 和Lo ，步进电动机步距角的选用原则为：定位精度要求不高的控制系统选用步距角大、运行频率低的步进电动机；定位精度要求较高、运行速度范围较广的控制系统，则应选用步距角较小，运行频率较高的步进电动机。

X-Y 数控工作台课程设计一、总体方案设计1.1 设计任务题目：X —Y 数控工作台的机电系统设计任务：设计一种供立式数控铣床使用的X —Y 数控工作台，主要参数如下： （1）工作台面尺寸C ×B ×H ＝185mm ×195mm ×27mm ； （2）底座外形尺寸C1×B1×H1＝385mm ×385mm ×235mm ； （3）工作台加工范围X=115mm Y=115mm ；（4） X 、Y 方向的脉冲当量均为0.005mm 、脉冲；X 、Y 方向的定位精度均为±0.01mm ；（5）负载重量G=235N ；（6）工作台空载最快移动速度为3m/min ； 工作台进给最快移动速度为1m/min 。

（7）立铣刀的最大直径d=20mm ； （8）立铣刀齿数Z=3；（9）最大铣削宽度20e a mm ；（10）最大被吃刀量10p a mm 。

1．2总体方案的确定图1-1 系统总体框图（1）机械传动部件的选择 ① 导轨副的选择要设计的X-Y 工作台是用来配套轻型的立式数控铣床，需要承载的载荷不大，但脉冲当量小，定位精度高，因此，决定选用直线滚动导轨副，它具有摩擦系数小、不易爬行、传动效率高、结构紧凑、安装预紧方便等优点。

② 丝杠螺母副的选择伺服电动机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动，要满足0.005mm 的脉冲当量和±0.01mm 的定位精度，滑动丝杠副无能为力，只有选用滚珠丝杠副才能达到。

滚珠丝杠副的传动精度高、动态响应快、运转平稳、寿命长、效率高、预紧后可消除反向间隙，而且滚珠丝杠已经系列化，选用非常方便，有利于提高开发效率。

③ 减速装置的选择选择了步进电动机和滚珠丝杠副以后，为了圆整脉冲当量，放大电动机的输出转矩，降低运动部件折算到电动机转轴上的转动惯量，可能需要减速装置，且应有消除间隙机构。

数控xy工作台课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握数控XY工作台的基本原理、结构及其操作方法。

通过本课程的学习，学生应能理解数控XY工作台的工作原理，熟悉其结构组成，并能熟练操作数控XY工作台进行各种加工操作。

1.了解数控XY工作台的工作原理。

2.熟悉数控XY工作台的结构组成。

3.掌握数控XY工作台的操作方法。

4.能够正确操作数控XY工作台。

5.能够根据加工要求进行参数设置。

6.能够进行数控XY工作台的维护和故障排除。

情感态度价值观目标：1.培养学生的团队合作意识。

2.培养学生的创新精神和实践能力。

3.培养学生的职业素养，使其具备良好的工作态度和职业道德。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括数控XY工作台的基本原理、结构组成及其操作方法。

1.数控XY工作台的基本原理：介绍数控XY工作台的工作原理，包括数控系统的组成、工作原理及其与XY工作台的关系。

2.数控XY工作台的结构组成：介绍数控XY工作台的各个部分，包括主机、控制系统、执行机构等，并详细讲解各部分的功能和作用。

3.数控XY工作台的操作方法：讲解如何进行数控XY工作台的操作，包括操作界面、操作步骤、参数设置等，并通过实际操作演示，使学生能够熟练掌握。

三、教学方法本课程采用讲授法、讨论法、实验法等多种教学方法相结合，以激发学生的学习兴趣和主动性。

1.讲授法：通过讲解数控XY工作台的基本原理、结构组成及其操作方法，使学生掌握相关知识。

2.讨论法：学生进行分组讨论，引导学生思考和分析数控XY工作台的相关问题，提高学生的解决问题的能力。

3.实验法：安排实际操作实验，使学生能够将所学知识运用到实际操作中，提高学生的实践能力。

四、教学资源本课程所需教学资源包括教材、实验设备等。

1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统的学习资料。

2.实验设备：准备现代化的数控XY工作台设备，供学生进行实际操作练习。

通过以上教学资源的支持，为学生创造良好的学习环境，提高学生的学习效果。

数控车床XY工作台与控制系统设计数控车床是一种以数控技术为基础，通过程序控制工作台和刀具进行运动，完成加工工件的机床。

其中，XY工作台和控制系统是数控车床的核心部分，对于车床性能和加工精度有着重要的影响。

1.XY工作台设计XY工作台是数控车床上工件加工位置的平台，需要满足以下设计要求：-高刚性：为了保证加工过程中工件不发生振动或变形，工作台需要具备高刚性，以承受切削力和惯性力的作用。

-高精度：XY工作台需要有很高的加工精度，以满足工件的加工要求。

因此，在设计过程中需要考虑材料选择、结构设计以及精密加工工艺等因素。

-大载荷能力：由于加工过程中工作台需要承受工件和刀具的重量，因此需要考虑工作台的载荷能力。

-快速平稳运动：为了提高加工效率，工作台的运动速度需要快速稳定，可以通过选择合适的驱动方式来实现。

-多工位设计：在一台数控车床上，通常需要进行多个工序的加工，因此工作台上应设计多个工位，以满足不同工序的需求。

-自动换刀：为了实现多工序的连续加工，工作台上需要设计自动换刀装置，以实现快速换刀。

控制系统是数控车床上的大脑，负责接受加工程序的指令，并控制各个部件的运动。

一个优秀的控制系统需要具备以下特点：-高可靠性：数控车床上的加工过程通常需要长时间运行，因此控制系统需要具备高可靠性，以保证工作稳定。

-高精度：数控车床的加工精度与控制系统有着密切的关系，因此控制系统需要具备高精度的定位和控制能力。

-快速响应：为了满足不同加工需求，控制系统需要具备快速响应的能力，以实现快速平稳的运动控制。

-编程灵活：数控车床通常需要根据不同的工件进行加工，因此控制系统需要具备编程灵活性，可以方便地修改和调整加工程序。

-可视化界面：为了方便操作和监控加工过程，控制系统需要具备直观的可视化界面，以显示当前的加工状态和参数。

-通信功能：为了实现与其他设备的数据交互，控制系统需要具备通信功能，可以与上位机或其他设备进行数据传输。

总之，数控车床的XY工作台和控制系统设计是数控车床性能和加工精度的关键因素。

一、总体方案设计1.1 设计任务设计一个数控X-Y工作台及其控制系统。

该工作台可用于铣床上坐标孔的加工和腊摸、塑料、铝合金零件的二维曲线加工，重复定位精度为±0.01mm，定位精度为0.025mm。

设计参数如下：负载重量G=150N；台面尺寸C×B×H＝145mm×160mm×12mm；底座外形尺寸C1×B1×H1＝210mm×220mm×140mm；最大长度L=388mm；工作台加工范围X=55mm，Y=50mm；工作台最大快移速度为1m/min。

1.2 总体方案确定（1）系统的运动方式与伺服系统由于工件在移动的过程中没有进行切削，故应用点位控制系统。

定位方式采用增量坐标控制。

为了简化结构，降低成本，采用步进电机开环伺服系统驱动X-Y工作台。

（2）计算机系统本设计采用了与MCS-51系列兼容的AT89S51单片机控制系统。

它的主要特点是集成度高，可靠性好，功能强，速度快，有较高的性价比。

控制系统由微机部分、键盘、LED、I/O接口、光电偶合电路、步进电机、电磁铁功率放大器电路等组成。

系统的加工程序和控制命令通过键盘操作实现。

LED显示数控工作台的状态。

（3）X-Y工作台的传动方式为保证一定的传动精度和平稳性，又要求结构紧凑，所以选用丝杠螺母传动副。

为提高传动刚度和消除间隙，采用预加负荷的结构。

由于工作台的运动载荷不大，因此采用有预加载荷的双V形滚珠导轨。

采用滚珠导轨可减少两个相对运动面的动、静摩擦系数之差，从而提高运动平稳性，减小振动。

考虑电机步距角和丝杆导程只能按标准选取，为达到分辨率的要求，需采用齿轮降速传动。

图1-1 系统总体框图二、机械系统设计2.1、工作台外形尺寸及重量估算X 向拖板（上拖板）尺寸：长⨯宽⨯高 145×160×50 重量：按重量=体积×材料比重估算3214516050107.81090--⨯⨯⨯⨯⨯≈NY 向拖板（下拖板）尺寸： 14516050⨯⨯ 重量：约90N 。