机电一体化课程设计
立式数控铣床X-Y数控工作台机电系统设计
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学号： *********9 
班级： 10 机电<2>班 
学院：中国计量学院 机电工程 学院
指导老师：张远辉、徐立军

前 言
X-Y数控工作台是许多机电一体化设备的基本部件，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。因此，选择X-
Y数控工作台作为机电综合课程设计的内容，对于机电一体化专业的教学具有普遍意义。
模块化的X-Y数控工作台，通常由导轨座、移动滑块、工作平台、滚珠丝杠螺母副，以及伺服电动机等部件构成。其外观形式如图1所示。其中，伺服电动机作为执行元件用来驱动滚珠丝杠，滚珠丝杠的螺母带动滑块和工作平台在导轨上运动，完成工作台在X、Y方向的直线移动。导轨副、滚珠丝杠螺母副和伺服电动机等均已标准化，由专门厂家生产，设计时只需根据工作载荷选取即可。控制系统根据需要，可以选用标准的工业控制计算机，也可以设计专用的微机控制系统。
                  图1
一、设计任务
1.1 课程设计时间
2013-2014学年，第1学期，第12周-13周，共2周
1.2 课程设计题目
立式数控铣床X-Y数控工作台机电系统设计
1.3 课程设计任务
设计供立式数控铣床使用的X-Y数控工作台，设计参数：
1）立铣刀最大直径d=15mm；
2）立铣刀齿数Z=3；
3）最大铣削宽度ae=15mm；
4）最大背吃刀量ap=8mm；
5）加工材料为碳素钢；
6）X、Y方向的脉冲当量δx=δy=0.005mm/脉冲；
7）X、Y方向的定位精度为±0.01mm;
8）工作台面尺寸为258mm×258mm，加工范围为278mm×278mm；
9）工作台空载最快移动速度vxmax=vymax=3000mm/min；
10）工作台进给最快移动速度vxmaxf=vymaxf=400 mm/min。
1.4 课程设计内容
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）软件的流程图设计；
5）部分软件程序进行编写；
6）进行机械结构和电气图的绘制；
宝马c27）编写设计报告。
1.5 课程设计要求
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标准；
4）X-Y数控工作台机械结构装配图（A1图一张，只要求剖视一个坐标），控制系统电气原
理图（A1图一张），图纸要求符合标准，图面布局合理、整洁、质量高；
5）课程设计说明书应阐述整个设计内容：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，图文并茂、文字通畅、计算正确、字迹清晰、内容完整。说明书字数不少于 6000字。
二、总体方案的确定
2.1机械传动部件的选择
2.1.1导轨副的选用
要设计数控铣床工作台是用来配套轻型的立式数控铣床的，需要承受的载荷不大，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。
2.1.2丝杠螺母副的选用
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，需要满足0.005mm脉冲当量和±0.01的定位精度，滑动丝杠副无能为力，只有选用滚珠丝杆副才能达到。滚珠丝杆副的传动精度高、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。
2.1.3减速装置的选用
选择了步进电动机和滚珠丝杆副以后，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，且应有消间隙机构。为此，本次采用无间隙齿轮传动减速箱。
2.1.4伺服电动机的选用
任务书初选的脉冲当量尚未达到0.001mm，定位精度也未达到微米级，空载最快移动速度也只有3000mm/min。因此，本设计不必采用高档次的伺服电动机，如交流伺服电动机或直流伺服电动机等，可以选用性能好一点的步进电动机，如混合式步进电动机，以降低成本，提高性价比。