数控X_Y工作台和控制系统设计方案
数控钻床X—Y数控工作台设计
数控钻床X—Y数控工作台设计引言：数控钻床是一种应用数控技术进行钻孔加工的机床。
X—Y数控工作台是数控钻床中的一个重要部件，它能够提供X轴和Y轴方向的运动，实现工件的精确定位和加工。
本文将对数控钻床X—Y数控工作台的设计进行讨论和探索。
一、需求分析：在进行数控钻床X—Y数控工作台的设计之前，我们首先需要对其需求进行全面的分析。
数控钻床X—Y数控工作台主要用于钻孔加工，因此需要具备以下功能和性能：1.能够实现X轴和Y轴方向的精确运动，并能够快速定位；2.具备高精度定位和加工能力，满足不同工件的加工需求；3.高刚度和稳定性，能够承受较大的切削力；4.操作简单、易于维护。
二、设计方案：基于需求分析，我们可以提出以下设计方案：1.结构设计：选用高刚度的结构设计，采用铸铁或钢材作为材料，增加机床的稳定性和刚度。
2.运动系统设计：采用直线导轨和滚珠丝杠作为定位和传动机构，实现X轴和Y轴的准确运动控制。
3.控制系统设计：采用数控系统进行控制，通过编程控制钻孔的位置、进给速度等参数。
4.电气系统设计：选用高品质驱动器和电机，确保工作台的平稳运行。
5.人机界面设计：设计直观、易操作的人机界面，方便操作员进行钻孔程序的编写和工作台的操作控制。
6.安全设计：设置安全装置，如急停按钮、防护罩等，确保操作人员的人身安全。
三、具体实施：1.结构设计：针对工作台的刚性需求，选用铸铁作为主要结构材料，通过有限元分析等方法进行结构优化设计，确保机床的稳定性和刚度。
2.运动系统设计：选用高精度直线导轨和精密滚珠丝杠，通过传感器和编码器实时反馈位置信息，实现更精确的定位和运动控制。
3.控制系统设计：选用先进的数控系统，通过编程控制钻孔位置、进给速度等参数，实现自动化运行和高效率加工。
4.电气系统设计：选用高品质电机和驱动器，结合合适的减速装置，确保工作台的平稳运行和高速加工。
5.人机界面设计：设计直观、易操作的人机界面，可以通过触摸屏或键盘等方式进行操作，方便操作员进行加工参数的设置和调整。
第五组xy工作台控制电路设计
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：图3-1 CPU外部接口示意图AT89S51要完成的任务：（1）将行程开关的状态读入CPU，通过中断进行处理，它的优先级别最高。
x-y数控工作台系统设计
x-y数控工作台系统设计数控工作台（NC台）是一种能够实现自动化控制的机床，通过控制系统控制运动轴，实现加工工件的自动化生产。
NC台具有高精度、高效率和高质量等优点，被广泛应用于机械制造、汽车制造、电子制造等行业。
本文基于x-y数控工作台进行系统设计，主要包括硬件设计和软件设计两个方面。
一、硬件设计1.结构设计x-y数控工作台采用平面结构，由两个直线导轨和两个横梁组成，导轨上分别装有X 轴和Y轴的导轨拖板，拖板通过步进电机驱动实现轴向移动。
横梁采用U型结构，可架设工作板以加工工件。
2.传动设计X轴和Y轴采用步进电机、齿轮与齿条传动方式，步进电机驱动主轴转动，通过齿轮与齿条传动方式使导轨拖板相对运动，实现工件加工。
3.控制系统设计x-y数控工作台采用单片机进行控制，主要包括运动控制模块、数据采集模块和人机交互模块。
（1）运动控制模块：负责控制步进电机的旋转速度和方向，实现轴向移动。
（2）数据采集模块：负责采集加工工件的尺寸和加工参数，并通过计算机进行分析和处理。
（3）人机交互模块：负责完成数控工作台的操作和参数设置，以及显示加工工件的加工过程和结果。
x-y数控工作台采用C语言进行程序设计，程序主要分为三个部分：初始化程序、主程序和中断程序。
1.初始化程序初始化程序主要用于设置数控工作台的各种参数，包括步进电机的旋转速度和方向、齿轮和齿条的尺寸、数据采集模块的采样频率和采样方式等。
2.主程序（3）根据加工工件的尺寸和加工参数计算出工作台的运行参数，并将计算结果传输给运动控制模块。
（4）定时更新数控工作台的运行参数，保证加工的稳定性和精度。
3.中断程序中断程序是数控工作台的辅助程序，主要用于接收外部的信号和响应用户的操作。
具体流程如下：（1）接收外部的信号，并根据信号类型跳转到相应的程序段。
（2）响应用户的操作，如调整加工参数、停止加工、保存加工结果等。
三、总结本文基于x-y数控工作台进行系统设计，主要包括硬件设计和软件设计两个方面。
数控X-Y工作台设计精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版机电一体化课程设计说明书题目：X-Y数控工作台机电系统设计班级：11级机械2班姓名：xxq学号指导老师：日期：2014年6月30日X-Y 数控工作台机电系统设计任务书题目：X-Y 数控工作台机电系统设计设计任务：设计一种供立式数控铣床使用的X-Y 数控工作台 设计要求：1、每6人一组数据，要求独立完成。
2、图纸要求：机械系统设计图纸2张（A 2），控制原理图一张（A 1）3、设计计算说明书1份（手写或电子版） 第八组主要参数：1. 立铣刀最大直径的d=12mm ；2. 立铣刀齿数Z=2;3. 最大铣削宽度e a =10mm;4. 最大背吃刀量p a =8mm;5. 加工材料为碳钢。
6. X 、Y 方向的脉冲当量x σ=0.01 mm/脉冲，y σ=0.005mm/脉冲;7. X 、Z 方向的定位精度均为01.0±mm;8. 工作台导轨长度为900mm ;9.工作台空载进给最快移动速度：v x =3000 mm/min ，v y =6000mm/min ; 10.工作台进给最快移动速度: min /800min,/400max max mm v mm v fy fx ==; 11.移动部件总重量为960N ； 12.丝杠有效行程为950mm ；目录1.引言： (5)2.设计任务 (5)3.总体方案的确定 (4)3.1 机械传动部件的选择 (4)3.1.1导轨副的选用3.1.2丝杠螺母副的选用3.1.3减速装置的选用3.1.4伺服电动机的选用3.1.5检测装置的选用3.2 控制系统的设计 (4)3.3 绘制总体方案图 (7)4.机械传动部件的计算与选型 (7)4.1 导轨上移动部件的重量估算 (7)4.2 铣削力的计算 (7)4.3 直线滚动导轨副的计算与选型（纵向） (8)F的计算及导轨型号的选取4.3.1 块承受工作载荷m ax4.3.2 距离额定寿命L的计算4.4 滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (7)4.4.1 最大工作载荷Fm的计算4.4.2 最大动工作载荷FQ的计算4.4.3 初选型号4.4.4 传动效率η的计算4.4.5 刚度的验算4.4.6 压杆稳定性校核4.5 步进电动机减速箱的选用 (10)4.6 步进电动机的计算与选型 (8)4.6.1 计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量Jeq4.6.2 计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩Teq4.6.3 步进电动机最大静转矩的选定4.6.4 步进电动机的性能校核5.增量式旋转编码器的选用 (12)6. 绘制进给传动系统示意图 (12)7．工作台控制系统的设计 (12)8．步进电动机的驱动电源选用 (14)9.致谢 (15)参考文献 (15)1.引言：现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域的技术革命与改造。
数控车床XY轴工作台和自动控制系统设计
数控车床XY轴⼯作台和⾃动控制系统设计(此⽂档为word格式，下载后您可任意编辑修改！)⽬录第⼀章前⾔ (3)第⼆章课程设计的⽬的、意义及要求 (4)第⼀节课程设计的⽬的、意义 (4)第⼆节课程设计的要求 (4)第三章课程设计的内容 (5)第⼀节课程设计题⽬ (5)第⼆节课程设计的内容 (5)第四章数控系统总体⽅案的确定 (6)第五章机械部分设计 (8)第⼀节确定系统脉冲当量 (8)第⼆节⼯作台外形尺⼨及重量初步估算 (8)第三节滚动导轨副的计算、选择 (9)第四节滚珠丝杠计算、选择 (10)第五节齿轮计算、设计 (13)第六节步进电机惯性负载的计算 (14)第七节步进电机的计算选择 (15)第六章机床数控系统硬件电路设计 (18)第⼀节设计内容 (18)第⼆节设计步骤 (18)第三节机床数控系统硬件电路设计 (23)第七章系统控制软件设计 (24)第⼋章致谢 (27)第九章参考⽂献 (28)第⼀章前⾔现代科学技术的不断发展，极⼤地推动了不同学科的交叉与渗透。
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及其向机械⼯程⼯业的渗透，从⽽使机械⼯业的技术结构、产品、功能与构成、⽣产⽅式及管理体系发⽣了巨⼤的变化，⼯业⽣产已由“机械电⽓化”迈出了“机电⼀体化”时代的发展阶段。
机电⼀体化是指从系统的观点出发，综合运⽤机械技术、微电⼦技术、⾃动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电⼒电⼦技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能⽬标和优化组织⽬标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、⾼质量、⾼可靠性、低能耗的意义上实现特定功能的价值，并使整个系统最优化的系统⼯程技术。
由此⽽产⽣的功能系统则成为⼀个机电⼀体化系统或机电⼀体化产品。
⼀个较完整的机电⼀体化系统应该包括以下⼏个要素：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。
XY数控工作台设计说明书范文[1]
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适用标准文案1、整体方案设计设计任务课程设计任务：设计两轴联动的数控 X-Y 运动平台，达成机械系统设计、控制系统设计与相应软件编程，依据实验条件进行调试，达成整个开发系统。
主要参数见下表：系列型号行程台面尺寸底座外形尺寸最大负载XY最大重复定定位X Y C B H C1B1H1长度重量挪动速位精度L N度HXY-4025400250240254156505001847785001M/分±整体方案确立方案确立思想方案一：机械部分传动：滚珠丝杠螺母副支撑：双推 - 双推式滑动导轨控制部分控制器件：单片机控制方式：开环控制伺服电机：步进电动机长处：采纳滚珠丝杠螺母副，可实现旋转运动与直线运动互相变换，在拥有螺旋槽的丝杠螺母中装有滚珠作为中间传动元件，以减少摩擦。
长处是摩擦系数小，传动效率高，敏捷度高，传动安稳，不易产生滑行，传动精度和定位精度高；磨损小，使用寿命长，精度保持性好。
双推式支撑实现高精度传动，采纳单片机控制步进电动机，响应迅速而正确。
弊端：滚珠丝杠螺母副的不足在于制造工艺复杂，成本高，不可以自锁，故需附带制动装置。
开环控制精度比较低。
方案二：机械部分传动：同步带传动支撑：滑动导轨控制部分控制器件：单片机控制方式：开环控制伺服电机：直流无刷电机长处：适用标准文案同步带传动无相对滑动，传动比正确，传动精度高，齿形带的强度高，厚度小、重量轻，故可用于高速传动；传动比恒定，同步带无需特别涨紧，因此作用于轴和轴承等上的载荷小，传动效率高。
单片机控制直流无刷电机，空载电流小，效率高。
弊端：同步带工作时候有温度要求，安装精度要求较高，中心间距要求较高，有时需要张紧，安装麻烦。
无刷直流电机启动时有震动，控制器要求高，价钱高。
采纳开环精度较低。
方案三：机械部分传动：齿轮齿条支撑：直线导轨控制部分控制器件：单片机控制方式：闭环控制伺服电机：直流无刷电机长处：齿轮齿条传动功率大，精度高，稳固性好，响应速度快。
数控车床XY轴工作台和控制系统设计
数控车床XY轴工作台和控制系统设计数控车床是一种通过编程控制刀具在工件表面上进行切削操作的机床。
其中，XY轴工作台和控制系统是数控车床的核心组成部分。
在设计这些部分时，需要考虑机床的精度、稳定性、速度和可编程性等方面。
首先，设计XY轴工作台时需要考虑其机械结构和精度。
机床的工作台需要具备足够的刚性和稳定性，以确保在切削过程中不产生振动和变形。
同时，工作台的导轨和丝杆等传动装置需要具备高精度和低摩擦系数，以保证工件加工的精度和表面质量。
其次，控制系统的设计是数控车床的关键。
控制系统包括硬件和软件两个方面。
在硬件方面，需要选择适合的数控装置、电机和传感器等，以便实现高精度的位置控制。
在软件方面，需要开发编程界面和运动控制算法，以便实现工件加工的自动化和高效率。
在设计控制系统时，需要考虑以下几个关键问题。
首先是编程界面的设计，即操作人员与机床之间的交互方式。
常见的编程界面有G代码和M代码等，操作人员可以通过这些代码来描述加工过程的具体要求。
其次是运动控制算法的设计，即根据编程要求计算出各个轴的运动轨迹和速度。
在运动控制过程中，需要考虑工件表面的曲率和加工精度的要求，以便实现高品质的加工效果。
最后是运动控制的实时性要求，即在短时间内对运动轨迹和速度进行精确控制。
这对硬件设备和软件算法的性能提出了较高的要求。
总结起来，数控车床的XY轴工作台和控制系统的设计是一项复杂而关键的任务。
在设计过程中，需要考虑机床的精度、稳定性、速度和可编程性等方面。
同时，需要选择适合的数控装置、电机和传感器等硬件设备，并开发编程界面和运动控制算法等软件。
通过合理的设计和选择，可以实现数控车床的高效加工和高品质加工。
(完整版)XY数控工作台设计说明书
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20e a mm =； 10）最大被吃刀量10p a mm =。
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。
（3）按照电气控制系统的步骤进行设计，完成电机启动、停止、正反转、电动等基本工作状态控制的硬件连线图，并通过PLC 协调控制XY 电机运动，绘制相关梯形图。
机械毕业设计301X-Y数控工作台及其控制系统设计
学士学位毕业论文（设计）X-Y数控工作台机电系统设计学生姓名学号专业械设计制造及其自动化班级指导教师学部机电工程学部答辩日期X-Y数控工作台机电系统设计摘要X-Y数控工作台机电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,是微机控制技术的最简单的应用。
它充分的利用了危机的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。
X-Y数控工作台机电系统设计是利用8031单片机,及2764,6264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:通过圆弧或者直线插补程序以实现对零件进行几何加工,每进行一段加工都要产生一定的脉冲以驱动电机正反转,同时通过8155(1)将相应的加工进刀信息送至刀架库中以实现以之相应的走刀,电机和刀具的相对运动所以实现了刀具对工件的加工。
该控制系统采用软件中断控制系统结构及子程序结构简单，条件明确在经济型数控中应用较多。
中断结构采用模块化结构设计因为这种结构便于修改和扩充，编制较为方便，便于向多处理方向发展。
X-Y数控工作台机电系统设计采用步进电机作为驱动装置。
步进电机是一个将脉冲信号转移成角位移的机电式数模转换器装置。
其工作原理是：每给一个脉冲便在定子电路中产生一定的空间旋转磁场；由于步进电机通的是三相交流电所以输入的脉冲数目及时间间隔不同，转子的旋转快慢及旋转时间的长短也是不同的。
由于旋转磁场对放入其中的通电导体既转子切割磁力线时具有力的作用，从实现了旋转磁场的转动迫使转子作相应的转动，所以转子才可以实现转子带动丝杠作相应的运动。
本题目是步进电机，微型计算机，插补原理，汇编语言的综合应用，本题目设计得到了老师的帮助和支持，最后由董玉红老师审定，在此表示感谢。
本题目由方世龙完成，共分六章，第一章主要设计总体方案设计第二章主要设计了机械系统设计；第三章主要设计了控制系统硬件设计；第四章主要设计控制系统软件设计；第五章主要是本设计的附录。
基于单片机的数控车床XY工作台与控制系统设计报告
基于单片机的数控车床XY工作台与控制系统设计报告设计报告：基于单片机的数控车床XY工作台与控制系统设计1.引言数控（数值控制）车床是一种以机电一体化技术为基础，通过计算机控制工件加工的设备。
传统的车床需要操作工人手动控制加工过程，而数控车床则通过计算机编程实现自动化加工。
本设计报告旨在设计基于单片机的数控车床XY工作台与控制系统，实现工件在XY平面上的精准加工。
2.系统设计（1）硬件设计本系统的硬件设计包括数控车床的机械结构和控制系统的电路设计。
数控车床的机械结构需要设计XY工作台的运动结构。
可以采用步进电机或直流伺服电机作为驱动器，通过丝杆传动实现运动。
同时，需要设计定位传感器用于测量工件位置，反馈给控制系统。
控制系统的电路设计主要包括单片机的选择和配套电路。
可以选择性能稳定、功能强大的单片机作为控制器，并设计外部电路实现与驱动器和传感器的连接。
此外，还需要设计电源电路、通信接口等。
（2）软件设计软件设计是数控车床控制系统非常重要的一部分，需要实现驱动器控制和运动轨迹规划等功能。
可以使用C语言开发嵌入式软件程序。
驱动器控制：通过控制输出脉冲和方向信号，控制步进电机或直流伺服电机的运动。
可以根据用户输入的指令，控制工件在XY平面上移动。
运动轨迹规划：根据用户输入的参数，计算出工件在XY平面上移动的运动轨迹。
可以采用插补算法，实现平滑移动和加工轨迹自由控制。
3.系统实现（1）实现步骤首先，进行硬件设计。
根据车床的尺寸和加工需求设计XY工作台的运动结构，选择合适的驱动器和传感器。
然后，根据单片机选型，设计电路连接驱动器和传感器。
最后，设计电源电路和通信接口。
其次，进行软件设计。
根据硬件设计的结果，编写嵌入式软件程序，实现驱动器控制和运动轨迹规划等功能。
最后，进行系统调试。
根据设计的功能要求，对系统进行全面测试和调试，验证系统的稳定性和性能。
（2）实验结果通过实验验证，本设计的数控车床XY工作台与控制系统实现了工件在XY平面上的精确加工。
XY数控工作台和控制系统设计说明
X-Y数控工作台及其控制系统设计摘要本文旨在设计一台简单、经济型的X-Y数控工作台。
一般来说，X-Y数控工作台的机电系统设计都是通过开环控制系统实现的，所以其结构简单，实现方便而且能够保证一定的精度，降低了设计制造过程中的成本，因此可以说X-Y数控工作台是微机控制技术中最常见的应用。
本文设计的X-Y数控工作台充分地利用了可编程序控制技术来实现对机床的控制，在扩大了其加工围的同时，精度和可靠性也得到了进一步的提高。
该设计完全围绕数控机床工作原理而展开，充分体现了数控机床机械设备与电气设备部分的紧密结合。
主要设计容包括总体方案的设计；步进电机的选用；传动装置的设计；丝杠螺母副的设计；滚动导轨的选用和电气控制部分的设计。
本设计的经济型数控工作台采用开环系统，机械传动部分采用步进电机通过同步带一级减速传动，减速器输出轴连接到滚珠丝杠上，丝杠上的丝杠螺母副带动工作台实现X-Y方向进给。
关键词：X-Y数控工作台，可编程序控制技术，机械传动部件，控制系统AbstractThis design is the design with a simple and economical CNC of x-y tables. X-y tables CNC machinery system design is an open-loop control system. Its simple structure, convenient and can ensure the precision of certain, reduced cost, is the most simple of microcomputer control technology of application.It fully utilize the PLC to realize the control of machine tools, expanding the scope of machining accuracy and reliability, and further improved. Design task is complete on nc machine tools and working principle of the design, fully embodies the CNC machinery and electrical equipment parts. X-Y tables include overall scheme design of CNC design, selection of stepping motor driving device, the design, the design of ball screw nut pair, the selection and design of electric controlling part. The design of the economical nc workbench precision request is not high, the open loop system. Mechanical transmission through adopting step-motor synchronous belt transmission, connect to slow level on the ball screw, thus the driver.Keywords: X-Y tables, PLC, transmission machinery parts and control system目录摘要 (I)Abstract ............................................. I I 1绪论 . (1)1.1 X-Y数控工作台研究背景 (1)1.2 X-Y数控工作台研究意义 (1)1.3 X-Y数控工作台的现状与发展 (2)2 X-Y数控工作台总体方案确定 (4)2.1 传动系统方案的确定 (4)2.2 控制电机的确定 (5)2.3 控制系统方案的确定 (7)2.4 其他零部件的选择 (8)3 X-Y数控工作台机械系统设计 (10)3.1 X-Y数控工作台的整体结构设计 (10)3.2 主要设计参数及其依据 (11)3.3 工作载荷分析及计算 (11)3.4 直线滚动导轨副的计算与选型 (12)3.5 滚珠丝杠螺母副的选型和校核 (14)3.6 同步带轮传动的设计和计算 (17)3.7 驱动电机的选择 (19)3.8 其它零部件的确定 (23)4 控制系统的设计 (27)4.1 PLC的组成与工作原理 (27)4.2 PLC的选型 (29)4.3 PLC 控制步进电机的梯形图程序设计 (30)4.4 程序的分析与比较 (36)总结 (38)致 (39)参考文献 (40)附录一英语论文 (41)附录二汉语翻译 (46)1绪论1.1 X-Y数控工作台研究背景现代科学技术的不断发展，极推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域的技术革命与改造。
X-Y数控工作台机电系统设计
X-Y数控工作台机电系统设计简介本文档旨在介绍X-Y数控工作台的机电系统设计方案。
X-Y数控工作台是一种能够实现在二维平面上进行精密定位和移动的工作台，通常用于加工、装配和检测等工作场景。
机电系统是该工作台的核心组成部分，负责控制工作台的运动和定位。
机械结构X-Y数控工作台的机械结构采用传统的XY平面结构，其中X轴和Y轴分别对应水平方向和垂直方向的移动。
工作台通过导轨、丝杠和电机实现位置的精密控制。
机械结构的设计需要考虑以下几个方面：1.刚性：机械结构需要具备足够的刚性，以保证工作台在运动和加工过程中的稳定性和精度。
2.导轨选型：导轨是机械结构的关键组成部分，需要选择高精度、低摩擦的导轨，以实现工作台的准确定位。
3.丝杠传动：为了保证工作台的高速运动和高精度定位，通常采用丝杠传动和步进电机驱动的方式。
丝杠需要选择精度高、承载能力强的型号，并考虑到丝杠的进给速度和负载特性。
4.电机选型：电机是工作台实现运动的关键，需要选择合适的步进电机或伺服电机。
选取电机时需要考虑到运动速度、加速度、精度要求和负载特性等因素。
电气控制系统电气控制系统是X-Y数控工作台的关键组成部分，负责实现机械系统的运动控制和位置定位。
电气控制系统的设计需要考虑以下几个方面：1.控制器：选择合适的数控控制器，如PLC、CNC等，能够满足工作台运动控制的要求，包括速度、加速度、精度和多轴控制等。
2.编码器：为了实现位置的准确度，可以在电机和丝杠之间增加编码器，通过反馈信号实时检测位置，从而调整电机的控制信号。
3.电气线路：设计合理的电气线路，包括电源线路、信号线路和电机驱动器连接线路等。
电源线路需要满足工作台电气设备的功率需求，而信号线路需要保证稳定和可靠的传输控制信号。
4.驱动器：选择适合的电机驱动器，根据电机类型和工作台运动需求确定驱动器的性能指标，如控制精度、输出功率和最大电流等。
软件控制系统软件控制系统是X-Y数控工作台的核心，通过编程实现工作台的运动控制和位置定位。
XY数控机床工作台设计
XY数控机床工作台设计一、引言XY数控机床是一种高精度、高效率的机床设备，广泛应用于各个制造行业。
在XY数控机床中，工作台起到了承载工件和刀具，并实现各个坐标轴的运动的重要作用。
本文将以XY数控机床工作台设计为主题，探讨其设计原理、重要参数以及常见的设计优化方法。
二、设计原理1.承载能力：工作台应能够在工作过程中承载工件和刀具的负载，同时保持机床结构的稳定性。
因此，在设计工作台时，应按照工作负载的需求选择合适的结构材料和尺寸。
2.运动精度：XY数控机床工作台的运动精度是其重要的设计指标。
它直接影响到加工零件的精度和表面质量。
为保证运动精度，设计时应注意优化螺旋副、导轨和滚珠螺杆等关键部件的设计和选用。
3.运动控制：XY数控机床工作台通常需要实现三个轴向（X、Y和Z 轴）的运动控制。
设计时应考虑各个轴线的坐标变换和运动速度控制，以实现精确和平稳的运动。
三、重要参数1.工作台尺寸：根据加工需求和工件尺寸，确定工作台长度、宽度和行程等参数。
合理的工作台尺寸可以提高工作效率，减少空转时间。
2.工作台承载能力：工作台承载能力是衡量工作台性能的重要指标。
应根据工作负载的需求，确定合适的工作台承载能力。
工作台承载能力不足会导致机床结构的不稳定和加工质量下降。
3.运动速度和加速度：运动速度和加速度的选择应根据具体的加工要求和工件材料而定。
太高的运动速度和加速度容易引起共振和振动，影响加工精度和表面质量。
四、设计优化方法1.结构优化：通过有限元分析和试验验证等手段，对工作台的结构进行优化，提高其刚度和稳定性。
例如，在结构上采用更加合理的设计，增加横向和纵向的加强筋，提高整体刚度。
2.导轨选择：导轨是影响工作台运动精度的关键部件。
为保证导轨的平稳和准确运动，可选择高精度且耐磨的直线导轨。
同时，必须做好导轨的保养和维护工作。
3.滚珠丝杠优化：滚珠丝杠是XY数控机床工作台运动的关键部件。
合理选用质量较好的滚珠丝杠，并加强对其润滑和运动的监测。
数控车床系统XY工作台与控制系统设计
数控车床XY轴工作台和控制系统设计目录摘要 (1)前言 (2)一、毕业设计的目的、意义 (4)二、毕业设计的内容 (4)（一）毕业设计题目：单片机控制步进电机驱动的多用XY工作台。
(4)三、数控系统总体方案的确定 (4)（一）系统运动方式的确定 (4)（二）伺服系统的选择 (4)（三）计算机系统的选择 (5)（四）X—Y工作台的传动方式 (5)四、机械部分设计 (5)（一）确定系统脉冲当量 (5)（二）工作台外形尺寸及重量初步估算 (6)（三）滚动导轨副的计算、选择 (7)（四）滚珠丝杠计算、选择 (8)（五）齿轮计算、设计 (11)（六）步进电机惯性负载的计算 (12)（七）步进电机的选用 (13)五、数控系统硬件电路设计 (15)（一）数控系统的硬件电路由以下几部分组成： (15)（二）主控制器ＣＰＵ的选择 (15)（三）存储器扩展电路设计 (15)（四）步进电机驱动电路设计 (16)（五）其它辅助电路设计 (17)六、系统控制软件的设计 (18)（一）系统控制软件的主要内容 (18)（二）系统控制功能分析 (18)（三）系统管理程序控制 (19)（四）自动加工程序设计 (19)结束语 (20)参考资料 (21)摘要我设计的是车床XY轴工作台和控制系统，采用单片机控制步进电动机驱动工作台。
首先确定设计的总体方案，然后对车床的机械部分进行设计，其中包括工作台、滚动导轨、滚珠丝杠、步进电动机的设计和选用，最后对数控系统硬件和软件设计。
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。
关键词：数控车床 XY工作台控制系统前言一、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。
数控车床XY轴工作台和自动控制系统设计
数控车床XY轴工作台和自动控制系统设计数控车床是一种能够通过计算机程序自动控制工作台进行加工操作的设备。
其中，XY轴工作台和自动控制系统是数控车床中的重要组成部分，在设计和功能上都需要充分考虑。
首先，XY轴工作台是数控车床的核心组成部分之一，它承载着工件，并能够在X和Y方向上进行精确移动和定位。
在设计XY轴工作台时，需要考虑以下几个方面：1.结构设计：XY轴工作台的结构设计应该坚固稳定，以确保工作台在运动中不产生过大的摆动或振动。
同时，工作台的结构也应该尽量简单，以提高加工精度和稳定性。
2.传动系统：XY轴工作台的传动系统是实现工作台定位和移动的关键。
常见的传动方式有直线导轨、滚珠丝杆等。
选择合适的传动方式应根据加工要求和精度要求来确定。
3.控制系统：XY轴工作台的控制系统是实现工作台移动的关键。
它可以通过输入指令，控制工作台在X和Y轴上精确移动和定位。
控制系统应具备可靠的性能和稳定的控制能力。
另外，自动控制系统是数控车床的重要组成部分，它可以实现加工参数的自动调节和工作过程的自动控制。
在设计自动控制系统时需要考虑以下几个方面：1.程序编制：自动控制系统需要根据加工要求编写相应的加工程序，包括加工路径、刀具选用、切削参数等。
这些程序应根据实际加工要求和工艺进行编写。
2.传感器：自动控制系统需要配备合适的传感器，以检测工件状态和加工过程中的各种参数，如温度、压力、位置等。
这些传感器可将实时数据传输给控制系统，从而实现自动控制。
3.控制算法：自动控制系统需要具备强大的控制算法，以实现对工作过程的精确控制和调节。
控制算法应考虑到不同加工过程的特点，并能有效解决可能出现的问题。
最后，XY轴工作台和自动控制系统的设计需要综合考虑工艺要求、加工精度和实际应用需求。
在设计过程中，还需要充分考虑设备的可靠性、安全性和人性化操作等因素，以确保数控车床的性能和操作效果达到预期目标。
数控车床XY工作台与控制系统设计
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。
X-Y数控工作台设计(机电一体化系统综合课程设计)
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 。
数控激光切割机XY工作台部件及单片机控制设计
图书分类号：密级：毕业设计(论文)数控激光切割机XY工作台部件及单片机控制设计CNC LASER CUTTING MACHINE XY WORK-BENCH COMPONENTS AND SCMCONTROL DESIGN学生姓名学院名称专业名称指导教师20**年5月27日摘要本课题针对数控激光切割机进行了设计。
主要完成了XY工作台的机械结构设计和单片机的控制系统的设计。
设计过程中，对于XY工作台的机械结构进行了具体的设计分析，选用了精度相对高的滚珠丝杠副传动系统方案，具体对传动系统中的滚珠丝杠、直线滚动导轨、齿轮进行了计算和选型；为验证系统的可行性，对系统的刚度进行了分析；根据系统的要求和载荷，对步进电机进行了分析和选型。
对以89C51为主控芯片的数控系统进行了硬件说明和控制程序设计。
关键词 CNC；数控激光切割机；XY工作台；单片机AbstractThis topic designs for CNC laser cutting machine. It completed the design of XY workbench mechanical structure and the CNC system. The design process has the design and analysis of XY workbench mechanical structure. To choice ball screw vice transmission system solutions which has a relatively high precision. There are specific calculation and selection on ball screw, linear rolling guide and gear of the transmission system; In order to validate the feasibility of the system, the stiffness of system are analyzed. The analysis and selection for stepping motor are according to the system's requirements and load. There are hardware specifications and design of control program for CNC system with 89C51 as the main control chip.Keywords CNC laser cutting machine tools XY table Single chip microcomputer目录摘要 (I)Abstract.......................................................................................................................................... I I 1 绪论 (4)1.1激光技术概述 (4)1.2激光切割技术的应用 (4)1.3设计任务 (5)1.4总体设计方案分析 (5)2 工作台机械结构设计 (8)2.1 XY工作台的设计 (8)2.1.1 X-Y工作台结构设计总述 (8)2.1.2主要设计参数及依据 (8)2.1.3 XY工作台部件进给系统受力分析 (9)2.1.4初步确定XY工作台尺寸及估算重量 (9)2.2 Z轴随动系统设计 (9)2.3 机座的设计 (10)2.3.1 机座的结构设计 (10)2.3.2机座材料的选择 (11)3 传动系统的设计 (12)3.1丝杠的选型 (12)3.1.1 丝杠的介绍 (12)3.1.2丝杠螺母副的选择 (13)3.1.3丝杠的校核 (14)3.2 滚珠丝杠支承的选择 (16)3.2.1 支承方式的选择 (16)3.2.2 轴承的选择 (16)3.3导轨的选型及计算 (16)3.3.1 导轨的组成种类及其应满足的要求 (16)3.3.2导轨材料的选择及热处理 (16)3.3.3导轨的选型及长度估算 (17)3.3.4导轨副的额定寿命计算 (18)3.3.5滚动导轨副的技术要求 (20)3.4 步进电机的选择 (20)3.4.1步进电机的特点 (20)3.4.2 步进电机的选型 (20)3.4.3步进电机惯性负载的确定 (22)3.4.4 步进电机接口及电路驱动 (23)3.5齿轮传动机构的确定 (26)3.5.1传动比的确定 (26)3.5.2齿轮结构主要参数的确定 (26)3.6传动系统刚度的确定 (27)4 消隙方法与预紧 (29)4.1 消隙方法 (29)4.2预紧 (30)5 控制系统设计 (32)5.1 确定机床控制系统方案 (32)5.2 主要硬件配置 (32)5.2.1主要芯片选择 (32)5.2.2 主要管脚功能 (32)5.2.3 EPROM的选用 (33)5.2.4 RAM的选用 (34)5.2.5 89C51存储器及I/O的扩展 (34)5.2.6 8155工作方式查询 (35)5.2.7状态查询 (36)5.2.8 8155定时功能 (36)5.2.9 芯片地址分配 (37)5.3 总体程序控制 (38)5.3.1流程图 (38)5.3.2主程序 (38)5.4 键盘设计 (39)5.4.1键盘定义及功能 (39)5.4.2 键盘程序设计 (40)5.5 显示器设计 (41)5.5.1显示器显示方式的选用 (41)5.5.2显示器接口 (41)5.5.3 8155扩展I/O端口的初始化 (41)5.6 插补说明 (42)5.7光电隔离电路 (44)5.8越界报警电路 (45)结论 (46)致谢 (47)参考文献 (48)附录 (49)1 绪论1.1激光技术概述激光被誉为二十世纪最重大的科学发现之一，它刚一问世就引起了材料科学家的高度重视。
XY数控工作台机电系统设计
XY数控工作台机电系统设计
一、引言：
XY数控工作台是一种数控加工装备，广泛应用于金属加工、装配生
产线等工业领域。
机电系统是XY数控工作台的重要组成部分，包括电机、传感器、控制器等设备，对机械运动和加工过程起着关键作用。
在本文中，将详细介绍XY数控工作台机电系统的设计内容。
二、XY数控工作台机电系统设计：
1.电机选择：
2.动力系统设计：
3.传感器选择：
4.控制系统设计：
XY数控工作台的控制系统主要包括控制器、运动控制算法和界面。
控制器接收传感器反馈的信号，通过运动控制算法计算出控制信号，控制
电机和传动装置的运动。
界面用于人机交互，操作员可以通过界面控制工
作台的运动和参数设置。
5.安全系统设计：
6.散热与防尘设计：
7.维修和维护设计：
为方便日常维护和维修，XY数控工作台的机电系统设计要考虑易于
拆装、易于检修、易于替换零部件等因素。
合理的维修和维护设计能够减
少停工时间，提高设备利用率。
8.整体布局设计：
三、总结：
XY数控工作台机电系统设计是一个复杂而关键的任务，设计好的机电系统能够提高设备的性能和可靠性，提高加工效率。
在设计过程中需考虑电机的选择、动力系统设计、传感器的选择、控制系统设计、安全系统设计、散热与防尘设计、维修和维护设计以及整体布局设计等方面。
通过合理的设计和优化，能够满足需求，提高工作台的性能和可靠性。
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数控X-Y工作台及其控制系统设计方案第二章课程设计的容和要求2.1 课程设计的容任务是：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。
具体参数如下：设计容包括：2.1.1数控装置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、主要的设计参数，及方案分析、比较、说明）。
2.1.2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；2.1.3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）。
2.2 课程设计的要求2.2.1图纸要求（1）机械结构装配图，A0图纸一。
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。
（4）软件框图（可附在说明书上）。
2.2.2编写设计说明书要求说明书应当叙述整个设计的容，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字第三章系统的总体方案确定数控系统总体方案设计的容包括：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。
进行方案的分析、比较和论证。
3.1系统运动方式的确定该系统要求工作台沿各坐标轴的运动有精确的运动关系因此采用连续控制方式。
3.2伺服系统的选择开环伺服系统在负载不大时多采用功率步进电机作为伺服电机.开环控制系统由于没有检测反馈部件，因而不能纠正系统的传动误差。
但开环系统结构简单，调整维修容易，在速度和精度要求不太高的场合得到广泛应用。
考虑到运动精度要求不高，为简化结构，降低成本，宜采用步进电机开环伺服系统驱动。
3.3计算机系统的选择采用MCS-51系列中的8031单片机扩展控制系统。
MCS-51单片机的主要特点是集成度高，可靠性好，功能强，速度快，性价比高。
控制系统由微机部分、键盘及显示器、I/O接口及光电隔离电路、步进功率放大电路等组成。
系统的工作程序和控制命令通过键盘操作实现。
显示器采用数码管显示加工数据和工作状态等信息。
3.4 X—Y工作台的传动方式为保证一定的传动精度和平稳性以及结构的紧凑，采用滚珠丝杠螺母传动副。
为提高传动刚度和消除间隙，采用有预加载荷的结构。
由于工作台的运动部件重量和工作载荷不大，故选用滚动直线导轨副，从而减小工作台的摩擦系数，提高运动平稳性。
为了减少了零件的数目和中间环节的影响，精度高，效率高，电动机通过联轴器直接与滚珠丝杠相连。
但此种连接对安装、加工的要求较高，选用挠性联轴器，如膜片联轴器，电动机的额定转矩较大，等效转动惯量亦大，对系统的稳定性和快速性将产生不利影响。
系统总体框图如下:步进电机步进电机X向工作台Y向工作台微型机接口电路接口电路驱动电路驱动电路联轴器联轴器第四章机械部分的设计4.1 直线滑动导轨副的选型4.1.1估算重量XY工作台如图所示，上位X方向导轨，下为Y方向导轨。
图 XY工作台（1）尺寸参数（mm）①坐标行程已知X方向行程为100mm，Y方向行程为80mm；②工作台已知工作台尺寸长×宽=210×210，设计工作台厚度为15mm；③估算X方向导轨（长，宽，高）=（X，Y，Z）=（400，210，50）（2）X方向重力估算X方向导轨在上方，需估算工件、工作台夹具、导轨副及电机的重量。
已知台面以上最大重量 m1=30kg，工作台的质量m2估算时取钢的密度为ρ=7.8g/cm3=7.8×10-6kg/mm3，则kgvm.5152102108.7=⨯⨯⨯==ρ估计电机总质量为 m3=5kg；夹具质量为m4=1kg则X 方向所受的总重力m x 为kgm m m m m x 41155304321=+++=+++=则X 方向所受的总重力W x 为Ng m W x x 4101041≈⨯==（3）Y 方向重力估算估算Y 方向导轨 （长，宽，高）=（X ，Y ，Z ）=（400，210，50） Y 方向导轨在下方，需估算工件、工作台、夹具、导轨副及电机的重量 X 方向导轨质量m 5657.8104002105033m kg kg ρυ-==⨯⨯⨯⨯≈考虑导轨中间要开T 形槽，故实际质量估计需在计算质量上乘以40%，即kg m m 13%4033%4056≈⨯=⨯=则Y 方向所受的总重力m y 为kg m m m m x y 594113563=++=++=则Y 方向所受的总重力W y 为N g m W y y 5901059=⨯==4.1.2导轨选择及其摩擦系数工作台采用滑动静压导轨，采用双矩形组合方式，并镶上聚四氟乙烯软带，可取动摩擦系数为0.15μ=。
静摩擦系数00.03μ=。
4.2 切削力的计算4.2.1最大铣削力的计算设零件的加工方式为立式铣削，采用硬质合金立铣刀，工件的材料为碳钢。
则由表3-7查得立铣时的铣削力计算公式为：0.850.750.73 1.00.13c e z p 118a fd a n Z F -= (6-11)今选择铣刀的直径为d=15mm ，齿数Z=3,为了计算最大铣削力，在不对称铣削情况下，取最大铣削宽度为e a 15mm =，背吃刀量p a =8mm ，每齿进给量z f 0.1mm =，铣刀转速n 300r/min =。
则由式（6-11）求的最大铣削力：0.850.750.73 1.00.13c 118150.11583003N 1463N F -=⨯⨯⨯⨯⨯⨯≈4.2.2进给工作台工作载荷计算根据表2-1可得工作台纵向切削力F1,横向切削力F2,纵向切削力F3分别为：10.40.41463585.2c F F N ==⨯= 20.950.9514631389.85c F F ==⨯= 30.550.551463804.65c F F N ==⨯=4.2.3 导轨摩擦力的计算（1）按式（2-8a ）计算在切削状态下的导轨摩擦力Fu 。
此时导轨的动摩擦系数，查表2-3得镶条紧固力fg=1500N,则F μ=μ(W+fg+F2+F3)=0.15×(590+1500+1389.85+804.65)N=624.675N(2)按式（2-9a ）计算在不切削状态下的 导轨摩擦力0F μ和导轨静摩擦力0F 。
0g (f )=0.15+F W μμ=+⨯（5901500）N=313.5N00=F W μ=⨯0.03590N=18N4.2.4计算滚珠丝杠螺母副的轴向负载力（1）按式（2-10a ）计算最大轴向负载力a max F 。
max 1585.2624.6751209.9a F F F N μ=+=+=（2）按式（2-11a ）计算最小轴向负载力min a F 。
min a F =0F μ313.5N =4.3滚珠丝杠的动载荷计算与直径估算4.3.1确定滚珠丝杠的导程初选丝杠导程04L mm =。
4.3.2计算滚珠丝杠螺母副的平均转速和平均载荷（1）估算在各种切削方式下滚珠丝杠的轴向载荷。
将强力切削时的轴向载荷定位最大轴向载荷a max F ,快速移动和钻镗定位时的轴向载荷定为最小轴向载荷min a F 。
一般切削（组加工）和精细切削（精加工）时，滚珠丝杠螺母副的轴向载荷2F 、3F 分别按下式计算：2min max 20%a a F F F =+，3min max 5%a a F F F =+并将结果填入下表：数控铣床滚珠丝杠的计算(2)计算滚珠丝杠螺母副在各种切削方式下的转速i n 。
11030075/min 4n r L υ=== 22035087.5/min 4n r L υ=== 330400100/min 4n r L υ=== 4401000250/min 4n r L υ=== （3）按式（2-17）计算滚珠丝杠螺母副的平均转速m n 。
11100100n m n q q n n n =++L 110/min r ≈ （4）按式（2-18）计算滚珠丝杠螺母副的平均载荷m F 。
577.1m F N=== 4.3.3确定滚珠丝杠预期的额定动载荷am C（1） 按预定工作时间估算。
查表2-28的载荷性质系数=1.3w f 。
已知初步选择的滚珠丝杠的等级为2级，查表2-29的精度系数1a f =，查表2-30得可靠性系数0.44c f =，则由式（2-19）8681.6am C N ==（2） 因为对滚珠丝杠螺母副将实施预紧，所以可按式（2-21）估算最大轴向载荷。
查表2-31的欲加载荷系数 6.7c f =，则max 8106.33am c a C f F N ==（3） 确定滚珠丝杠预期的额定动载荷am C 。
取以上两种结果的最大值，及8681.6am C N =4.3.4按精度要求确定允许的滚珠丝杠的最小螺纹底径2m d（1） 根据定位精度和重复定位精度的要求估算允许的滚珠丝杠的最大轴向变型。
已知工作台的定位精度为40um ，重复定位精度为20um ，根据是（2-23）、（2-24）以及定位精度和重复定位精度的要求，得max111()20(6.6710)32um m δμ=⨯=:: max 211()3054um m δμ=⨯=::（67.5） 取上述计算结果的较小值，即max 7um δ=。
（2） 估算允许的滚珠丝杠的最小螺纹底径2m d本机床工作台（X 轴）滚珠丝杠螺母副的安装方式拟采用两端固定方式。
滚珠丝杠螺母副的两个固定 支承之间的距离为++2++35L =⨯≈::行程安全行程余程支承长度（1.2 1.4）行程（25）L取01.225196L L mm =⨯+=行程又018F N =，由式（2-26）得227.7m d mm ≥= 4.3.5初步确定滚珠丝杠螺母副的规格型号根据计算所得的0L 、am C 、2m d ，初步选择FF3204-5型滚珠丝杠螺母副，其公称直径0d 、基本导程0L 、额定动载荷a C 和丝杠底径2d 如下：032d mm =，04L mm = 150008681.6a am C N C N =>=2228.927m d mm d mm =>=故满足式（2-27）要求。
4.3.6压杆稳定性校核根据公式（3-28）计算失稳时的临界载荷F K 。