文档介绍：攀枝花学院
学生课程设计(论文)
题目:  x52k 铣床数控改造
学生姓名: 卿波学号: 200610601319
所在院(系): 机电工程学院
专业: 机械设计制造及其自动化
班级: 2006 级 3 班
指导教师: 周汝忠 
2009 年  12  月日
攀枝花学院教务处制
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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。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
工业的渗透所形成的机电一体化,使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产
方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为
特征的发展阶段。
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。
模块化的 X-Y 数控工作台,通常由导轨座、移动滑块、工作、滚珠丝杠螺母副,以及伺服
电动机等部件构成。其中伺服电动机做执行元件用来驱动滚珠丝杠,滚珠丝杠螺母带动滑
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以标准化,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,可以选取用标准的工作控制计算机, 也可以设计专用的微机控制系统。

题目:数控 X-Y 工作台设计
任务:设计一种供应式数控铣床使用的 X-Y 数控工作台,主要参数如下:
1. 立铣刀最大直径的 d=15mm;
2. 立铣刀齿数 Z=3;
3. 最大铣削宽度 a e =15mm;
4. 最大背吃刀量 a p =5mm;
5. 每齿进给量 fz=
6. 加工材料为碳素钢活有色金属。
7. X、Y 方向的脉冲当量 δ x = δ y =;
8. X、Z 方向的定位精度均为 ± 0. 0  1 mm;
9. 加工范围为 200×150 ㎜;
: Vxmax = Vz  max  = 3000mm / min ;
: Vxmax f = Vz max f  = 400mm / min ;

机械传动部件的选择
导轨副的选用
腰设计数控车床工作台,需要承受的载荷不大,而且脉冲当量小,定位精度高,因此
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,安装预紧方
便等优点。
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,需要满足冲当
量和 ± 0. 0  1 mm 的定位精度,滑动丝杠副为能为力,只有选用滚珠丝杆副才能达到要求,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。
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,
选用无间隙齿轮传动减速箱。
伺服电动机的选用
任务书规定的脉冲当量尚未达到 ,定位精度也未达到微米级,空载最快移动
速度也只有因此 3000mm/min,故本设计不必采用高档次的伺服电动机,因此可以选用混合
式步进电动机。以降低成本,提高性价比。
检测装置的选用
选用步进电动机作为伺服电动机后,可选开环控制,也可选闭环控制。任务书所给的
精度对于步进电动机来说还是偏高,为了确保电动机在运动过程中不受切削负载和电网的
影响而失步,决定采用半闭环控制,拟在电动机的尾部转轴上安装增量式旋转编码器,用
以检测电动机的转角与转速。增量式旋转编码器的分辨力应与步进电动机的步距角相匹
配。
考虑到 X、Y 两个方向的加工范围相同,承受的工作载荷相差不大,为了减少设计工
作量,X、Y 两个坐标的导轨副、丝杠螺母副、减速装置、伺服电动机以及检测装置拟采用
相同的型号与规格。
控制系统的设计
1)设计的 X-Z 工作台准备用在数控车床上,其控制系统应该具有单坐标定位,两坐标直
线插补与圆弧插补的基本功能,所以控制系统设计成连续控制型。
2)对于步进电动机的半闭环控制,选用 MCS-51 系列的 8 位单片机 AT89S52 作为控制系统
的 CPU,能够满足任务书给定的相关指标。
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