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两坐标数控滑台（A）-I-摘要随着制造业的发展，人们深刻的感受到数控机床在生产中的地位是越来越重要。本文结合机电一体化的需要，设计以单片机作为控制系统的X-Y型工作台（X－Y工作台是指能分别沿着X向和Y向移动的工作台）。通过对X-Y型工作台机械结构设计和控制电路接口的设计，阐述了机电一体化设计中的共性和关键技术。这种工作台通常与整机设计成一个整体，其形状，尺寸，结构因机器类型不同而有较大差异，但其工作原理有着共同点。关键字：X-Y数控滑台；机电一体化；单片机；大学毕业设计说明书-II-ABSTRACTAlongwithmanufacturingindustrydevelopment，people'sprofoundfeelingnumericalcontrolenginebedinproductionstatusismoreandmoreimportant.Combinemechanical-electricalintegration’sneed,designaModelX-Yworkingbenchwithone-chipcomputerastheofthecontrolsystem(X-YworkingbenchisseparatelyalongXandYmotionworktable.).Thoughdescribingtheworkingbenchmechanical’sdesignofstructureandinterfaceofthecontrolcircuittoModelX-Y,haveexplainedgeneralityinthedesignofmechanical-electricalintegrationanditskeytechnology.Thiskindofworkingbenchisusuallydesignedwiththecompletemachineintoawhole,itsform,size,thereisagreaterdifferencebecausetypesofthemachinearedifferentinthestructure,butitsoperationprinciplehascommonpoint.Keywords:X-Ynumericalcontrolcrossslipperyplatform;Themechanical-electrical两坐标数控滑台（A）-III-目录1绪论....................................................................................................11.1数字控制技术的产生和发展...........................................................................................11.2我国数控机床的发展情况...............................................................................................11.3我国普通机床数控化改造的必然性...............................................................................21.4数控机床中十字滑台的设计...........................................................................................22总体设计............................................................................................33机械系统设计.....................................................................................43.1动力源—步进电机的设计与选择...............................................................................43.1.1步进电机的概述....................................................................................................43.1.2步进电机的设计计算............................................................................................43.2滚珠丝杠的选择和校核...................................................................................................53.2.1工作原理及结构....................................................................................................53.2.2滚珠丝杠螺母副的特点........................................................................................53.2.3滚珠丝杠螺母副的设计与核算............................................................................63.3传动系统刚度K计算...................................................................................................83.3.1滚珠丝杠副的抗压刚度sK...................................................................................83.3.2支承组合刚度bK...................................................................................................83.4导轨副——直线滚动导轨的设计与选择...................................................................93.4.12.4.1直线滚动导轨的形式..................................................................................93.4.22.4.2直线滚动导轨的有关计算..........................................................................93.5联轴节的选择.................................................................................................................11参考文献..................................................................................................13两坐标数控滑台（A）-1-1绪论1.1数字控制技术的产生和发展最早采用数字控制技术进行机械加工的思想，是在20世纪40年代提出的。当时美国北密执安的一个小型飞机叶片轮廓样板时，利用全数字电子计算机对叶片轮廓的加工路径进行了处理，并考虑了刀具对加工路径的影响，使加工精度达到±0.0381mm。以当时的水平来看，是相当高的。1952年，美国麻省理工学院研制出一套实验性数字控制系统，并把它装在一台数字立式铣床上，成功地实现了同时控制三轴的运动。这台数控机床被大家称为世界上的第一台数控机床，是数控机床的第一代。但是这台机床毕竟是一台实验性机床，到了1954年11月，在帕尔森专利的基础上，第一台工业用的数控机床由美国本迪克公司生产出来的。1959年，电子行业研制出晶体管元器件，因而数控系统中广泛采用晶体管和印刷电路版，从而使数控机床跨入了第二代。同年3月，由美国克耐·杜列克公司发明了带有自动换刀装置的数控机床，称为“加工中心”。现在加工中心已成为数控机床中一种非常重要的品种，在工业发达的国家中占数控机床总量的1/4左右。1960年，研制出了小规模集成电路。由于它的体积小，功耗低，使数控系统的可靠性得以进一步提高，数控系统发展到第三代。以上三代，都是采用专用控制的硬件数控系统（NC）。1967年，英国首先把几台数控机床联成具有柔性的加工系统，这就是最初的FMS－FlexibleManufacturingSystem柔性制造系统。之后，美、欧、日等国也相继进行了开发和应用。随着计算机技术的发展，小型计算机的价格和使用了微处理器。1974年，美、日等国首先先研制出以微处理器为核心的数控机床。30多年来，微处理机数控系统的数控机床得到飞速发展和应用，这是第五代数控。后来，人们将MNC也统称为CNC。20世纪80年代初，国际上又出现了柔性制造单元FMC。这种单元投资少、见效快，既可单独长时间少人看管运行，也可集成制造系统中使用。所以近几十年来，得到快速发展和应用。FMC和FMS被认为是实现CIMS－ComputerIntegratedManufacturingSystem计算机集成制造系统的必经阶段和基础。1.2我国数控机床的发展情况我国从1958年开始研究数控技术，一直到20世纪60年代中期处于研制、开发时期。1965年，国内开始研制晶体管数控系统。20世纪60年代末70年代初研制成功X53K－1G立式数控铣床、CJK-18数控系统和数控非圆齿轮插齿机。从20世纪70年代开始，数控技术在车、铣、钻、镗、磨、齿轮加工、电加工等领域全面开展，数控加工中心在上海、北京研制成功。但数控系统的可靠性、稳定性未得到解决。在这一时期，数控机床结构简单，使用方便。20世纪80年代，我国从国外引进部分系列的数控系统和直流主轴电机技术和一些新的技术，使我国的数控机床在性能上有了质的飞跃。1995年以后，我国数控机床的品种有了新的发展。数控机床品种不断增多，规格齐全。许多技术复杂的大型数控机床、重型数控机床都相继研制出来。大学毕业设计说明书-2-现在我国已经建立了以中，低档数控机床为主的产业体系，未来几十年，我国将成为数控机床的生产，使用大国。1.3我国普通机床数控化改造的必然性从宏观上看机床数控化改造的必要性由于社会对产品多样化的需求更加强烈，多品种、中小批量产品的比重明显增加，采用传统的普通加工设备难于适应高效率、高质量、多样化产品的加工要求。机床数控技术的应用，一方面促使机械加工的大量前期准备工作与机械加工过程连为一体，另一方面，提高了制造系统适应各种生产条件变化的能力。工业发达国家，在20世纪70年代末、80年代初已开始大规模应用数控机床。除在制造过程中采用数控机床、FMC（柔性制造单元）、FMS（柔性制造系统）外，还包括在产品开发中推行CAD（计算机辅助设计）、CAE（计算机辅助工程）、CAM（计算机辅助制造）、虚拟制造以及在生产管理中推行MIS（管理信息系统）、CIMS（计算机集成制造系统）等等