【正文】 機床的溜板箱、光 杠與絲杠以及安裝座,配上滾珠絲杠及相應(yīng)的安裝裝置，縱向驅(qū)動的步進電機及減速箱安裝在車床的床尾,不占據(jù)絲杠空間。 關(guān)鍵詞：運動信息，滾珠絲杠，步進電機Single Chip Microputerbased XY table CNC lathe and Control System DesignABSTRACTNumerical Control (NC) is any machining process in which the operations are executed automatically in sequences as specified by the program that contains the information for the tool movement .When Numerical Control is performed under puter supervision, it is called Computer Numerical Control (CNC).CNC machines have many advantages over conventional machines. For example, there is a possibility lf performing operations on the same machine in one setup and production is significantly increased. One of its disadvantages is that they are quite expensive. In our country conventional machine is used widely. So if the machines are replaced, there is going to need a large money. In order to agree with the development of our economy, we can reform the conventional machines. The reformation of the tool movement: we demolish the current smooth leading, leading screw and installing stand. Then replace the ball leaking to the relevant position. The reformation of the horizontal mechanism: we make the horizontal ball lead screw instead of the conventional screw. And Stepper motor drives the screw. KEY WORDS: tool movement，conventional machines ，Stepper motor第一章 緒論 數(shù)控機床的生產(chǎn)與發(fā)展裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個國民經(jīng)濟的水平和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)的使能技術(shù)和最基本的裝備，又是當今先進制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)?？茖W技術(shù)和社會生產(chǎn)的不斷發(fā)展，對機械產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率提出了越來越高的要求。他不僅能夠提高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本，還能夠大大改善工人的勞動條件。采用這種高度自動化和高效率的設(shè)備，盡管需要很大的初始投資以及較長的生產(chǎn)準備時間，但是在大批量的生產(chǎn)條件下，由于分攤在每一個工件上的費用很少，經(jīng)濟效益仍然是非常顯著的。尤其是在造船、航空航天、機床、重型機械以及國防部門，其生產(chǎn)特點是加工批量小、改型頻繁、零件的形狀復(fù)雜而且精度要求很高，采用專用化程度很高的自動化機床加工這類零件就顯得很不合適，因為生產(chǎn)過程中需要經(jīng)常改裝與調(diào)整設(shè)備，對于專用生產(chǎn)線來說，這種改裝與調(diào)整甚至是不可能實現(xiàn)的。數(shù)控機床就是在這樣的背景下產(chǎn)生與發(fā)展起來的。 數(shù)控機床的發(fā)展趨勢隨著計算機、微電子、信息、自動控制、精密檢測及機械制造技術(shù)的高速發(fā)展，機床數(shù)控技術(shù)有了長足的進步。目前數(shù)控機床正朝著高速度、高精度、高工序集中度、高復(fù)合化和高可靠性等方向發(fā)展。由于數(shù)控機床的出現(xiàn)，帶動了 CAD/CAM 技術(shù)向?qū)嵱没?、工程化發(fā)展，特別是計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，推動 CAD/CAM 技術(shù)向更高層次和更高水平發(fā)展，而且進一步發(fā)展了計算機輔助工藝設(shè)計(CAPP)數(shù)據(jù)庫、集成制造生產(chǎn)系統(tǒng)相關(guān)信息的自動生成、自動處理、自動傳輸。 對我國數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本估計我國數(shù)控技術(shù)起步于 1958 年 ,近 50 年的發(fā)展歷程大致可分為三個階段：第一階段從 1958 年到 1979 年 ,即封閉式發(fā)展階段。第二階段是在國家的“六五” 、 “七五”期間以及“八五”的前期 ,即引進技術(shù) ,消化吸收 ,初步建立起國產(chǎn)化體系階段。第三階段是在國家的“八五”的后期和“九五”期間 ,即實施產(chǎn)業(yè)化的研究 ,進入市場競爭階段。 畢業(yè)設(shè)計的目的、意義《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》畢業(yè)設(shè)計是培養(yǎng)學生設(shè)計能力的重要實踐性教學環(huán)節(jié)之一，是綜合運用所學過的機械、電子、自動控制、計算機等知識進行的基本設(shè)計訓練。 畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容畢業(yè)設(shè)計題目：基于單片機的數(shù)控車床 XY 工作臺與控制系統(tǒng)設(shè)計已知條件：定位精度：177。min/20maxv?in/2avy NFz190?第二章 數(shù)控系統(tǒng)總體方案的確定數(shù)控系統(tǒng)總體方案設(shè)計的內(nèi)容包括：系統(tǒng)運動方式的確定，執(zhí)行機構(gòu)及傳動方案的確定，伺服電機類型及調(diào)速方案確定，計算機控制系統(tǒng)的選擇。 系統(tǒng)運動方式的確定該系統(tǒng)要求工作臺沿各坐標軸的運動有精確的運動關(guān)系因此采用連續(xù)控制方式。開環(huán)控制系統(tǒng)由于沒有檢測反饋部件，因而不能糾正系統(tǒng)的傳動誤差。考慮到運動精度要求不高，為簡化結(jié)構(gòu)，降低成本，宜采用步進電機作為開環(huán)伺服系統(tǒng)驅(qū)動。MCS51 單片機的主要特點是集成度高，可靠性好，功能強，速度快，性價比高。系統(tǒng)的工作程序和控制命令通過鍵盤操作實現(xiàn)。 X—Y 工作臺的傳動方式為保證一定的傳動精度和平穩(wěn)性以及結(jié)構(gòu)的緊湊，采用滾珠絲杠螺母傳動副。由于工作臺的運動部件重量和工作載荷不大，故選用滾動直線導(dǎo)軌副，從而減小工作臺的摩擦系數(shù)，提高運動平穩(wěn)性。系統(tǒng)總體框圖如下：圖 21計算機光電隔離 功率放大步進電機X 向工作臺光電隔離 功率放大步進電機 Y 向工作臺第三章 機械部分設(shè)計機械部分設(shè)計內(nèi)容包括：確定系統(tǒng)脈沖當量，運動部件慣性的計算，選擇步進電機，傳動及導(dǎo)向元件的設(shè)計、計算與選擇，繪制機械部分裝配圖等。 因此選擇脈沖當量為 。取 X 向?qū)к壷武撉虻闹行木酁?410mm,Y 向?qū)к壷武撉虻闹行木酁?00mm,設(shè)計工作臺簡圖如下：X 向拖板(上拖板) 尺寸為: 50412?重量: NWx ?????Y 向拖板(下拖板) 尺寸為: 重量: x ..23上導(dǎo)軌(含電機) 重量: )5082409 23???????夾具及工件重量:約 155N圖 31XY 工作臺運動部分總重量為: ???? 滾動導(dǎo)軌副的計算、選擇根據(jù)給定的工作載荷 Fz 和估算的 Wx 和 Wy 計算導(dǎo)軌的靜安全系數(shù)fSL=C0/P，式中：C0 為導(dǎo)軌的基本靜額定載荷，kN ；工作載荷 P=(Fz+W)； fSL=~(一般運行狀況)，~（運動時受沖擊、振動） ?；緟?shù)如下：表 31額定載荷/N 靜態(tài)力矩/N*M 滑座重量導(dǎo)軌重量導(dǎo)軌長度動載荷 aC靜載荷 oATBCTgK/gmL(mm)17500 26000 198 198 288 760滑座個數(shù) 單向行程長度 每分鐘往復(fù)次數(shù)M Sl n4 4導(dǎo)軌的額定動載荷 NCa1750?依據(jù)使用速度 v（m/min）和初選導(dǎo)軌的基本動額定載荷 驗算導(dǎo)軌的工)(KNCo作壽命 T：額定行程長度壽命: 3)(FfKaWCTHS?475190??CfH5OdRK kmFCfTaWTHS )(5)( 33 ????導(dǎo)軌的額定工作時間壽命: nlSH2103?? hThlTS ????導(dǎo)軌的工作壽命足夠。取 f=, 則:.???).670(..max ???340壽命值： ，其中絲杠轉(zhuǎn)速61nTL?min)/(axrlvnohT0min/4052maxrlvno??38160?L最大動載荷： FfLQWH式中：fW 為載荷系數(shù)，中等沖擊時為 ~；fH 為硬度系數(shù)，HRC≥58 時為。其基本參數(shù)如下：表 32公稱直徑 基本導(dǎo)程 絲杠外徑 絲杠底徑 循環(huán)圈數(shù)絲杠代號 D0 Ph D1 D3 nCM20225 20 5 5額定載荷 剛度 螺母安裝尺寸 動載荷 靜載荷 K D L B14205 38244 730 70 62 11螺母安裝尺寸 油杯孔D1 D4 1?2h M45 56 10 6 M6其額定動載荷為 14205NQy 足夠用。滾珠絲杠螺母副的幾何參數(shù)的計算如下表表 33名稱 計算公式 結(jié)果公稱直徑 0d―― 20mm螺距 t ―― 5mm接觸角 ?―― 045鋼球直徑 bd―― 螺紋滾道法向半徑 ?偏心距 e()sine???螺紋升角 ?0tarcgd???039。39。34o?)34()(39。39。剛度驗算滾珠絲杠受工作負載引起的導(dǎo)程變化量為： ESFlL01???Y 向所受牽引力大,故用 Y ?cml50