数控教学设计

数控教学设计共6篇 数控编程课程设计总结

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　　下面是范文网小编收集的数控教学设计共6篇 数控编程课程设计总结，供大家参考。

数控教学设计共1

　　前言

　　毕业设计是学生在校期间一个重要的综合型实验教学环节，是成的一份总结性的大作业。它的目的在于培养学生综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力，拓宽和深化学生的知识; 帮助学生树立正确的设计思想，设计构思和创新思维，掌握工程设计的一般程序规范和方法，准确使用技术资料、国家标准等手册、图册工具书进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力; 引导学生进行调查研究，面向实际，面向生产，向工人和技术人员学习的基本工作态度，工作作风和工作方法。

　　通过两年多来对数控专业知识的学习和一段时间的实习，在一定程度上积累相关验和方法，可以设计出一般性零件的加工工艺路线和程序的生成以及数控机床的运用，利用这次毕业设计的机会可以更好的锻炼自己的才能，巩固所学的知识，发现并解决遗留下来的问题，弥补知识缺陷，这样就达到了自己预期设定的目标。

　　本课题结合数控专业培养目标,是生产实际应用中中等复杂的盘类零件，其结构由外圆弧面、内圆弧面、台阶、通孔、沟槽、凸台、内螺纹等以不同的方式组成。此类零件用于数控铣削加工工艺分析与编程，难易程度适中，符合毕业设计大纲要求，能使数控技业学生得到较充分的锻炼。有利于提高毕业生的就业竞争力。

　　毕业设计说明书是高等院校毕业生提交的一篇论文，是大学生完成学业的标志性作业，是对学习成果的综合性总结和检阅，是我系工科学生从事工程设计的最初尝试，是在教师指导下所取得的实际成果的文字记录，也是检验学生对知识的长我程度，分析问题和解决问题基本能力的一份综合答卷。

　　因为是初次设计，所以其中难免会有疏漏和错误，恳请老师帮助指正。

　　学生 朱益飞

数控教学设计共2

.结语

　　数控技术课程设计是很注重实际操作应用的一次设计，在做课程设计的工程中我遇到了许许多多的一系列的问题，有些问题通过与同学讨论以及询问得到了答案，但还有些一直也没有找到答案，一直徘徊在我的心头。课程设计不仅暴露了我对于实际操作的缺乏经验，让我在设计过程中一次又一次的出现问题单总是找不到解决的方法。但同样也增加了我各方面的知识。为了完成设计，我一次又一次的编程，刚开始我以为会很容易。一开始程序很快就编写出来了，我很直还检查了还几次，没想到一放到仿真模拟程序上去试车时，不是提示我程序编写错误，就是零件被车坏了。苦恼了一次又一次，终于发现自己懂得哪些仅仅只是一些皮毛而已。辛苦了一个星期课程设计总算是完成了。我收获的有辛酸也有快乐。我想我以后会更加注重自己的动手操作能力，一些设计都都离不开现实实际。这次的设计我增加操作能力，对数控机床的操作有了更深入的熟悉与了解。我也懂得了只有踏踏实实掌握好牢固的基础知识，在以后工作中才不会再犯同样的错误。

　　4总结

　　现在，数控技术也叫计算机数控技术，目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的控制功能。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入数据的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软件来完成.

　　在实习过程中,老师耐心地给我们讲解数控软件上面每个指令的使用，在老师的指导下，我们很快就上手了，踏入了数控这个门槛，还适当地给我们布置些作业，我们也积极认真地对待，认真完成每一次老师布置下来的任务。在完成任务之余，我们还发挥自己的想象空间，自己尝试着车一些自己想要有图案零件，效果还不错。

　　时光总是匆匆而逝，很快两个星期就这样过去了。大三了，我们就要步入社会，面临就业了，就业单位不会像老师那样点点滴滴细致入微地把要做的工作告诉我们，更多的是需要我们自己去观察、学习、总结。不具备这项能力就难以胜任未来的挑战。随着科学的迅猛发展，新技术的广泛应用，会有很多领域是我们未曾接触过的，只有敢于去尝试才能有所突破，有所创新。两的数控实习带给我们的，不全是我们所接触到的那些操作技能，也不仅仅是通过几项工种所要求我们锻炼的几种能力，更多的则需要我们每个人在实习结束后根据自己的情况去感悟，去反思，勤时自勉，有所收获，使这次实习达到了他的真正目的。

数控加工工艺设计主要内容主要内容：数控加工工艺内容的选择； 数控加工工艺性分析； 数控加工工艺路线的设计。

数控加工工艺内容的选择

数控加工工艺性分析

　　a) 尺寸标注应符合数控加工的特点

　　在数控编程中，所有点、线、面的尺寸和位置都是以编程原点为基准的。因此零件图样上最好直接给出坐标尺寸，或尽量以同一基准引注尺寸。b) 几何要素的条件应完整、准确在程序编制中，编程人员必须充分掌握构成零件轮廓的几何要素参数及各几何要素间的关系。c) 定位基准可靠

　　在数控加工中，加工工序往往较集中，以同一基准定位十分重要。因此往往需要设置一

　　些辅助基准，或在毛坯上增加一些工艺凸台。在完成定位加工后再除去。

数控加工工艺路线的设计

　　数控加工工艺路线设计中应注意以下几个问题：a) 工序的划分根据数控加工的特

　　点，数控加工工序的划分一般可按下列方法进行：（1）以一次安装、加工作为一道工序。这

　　种方法适合于加工内容较少的零件，加工完后就能达到待检状态。（2）以同一把刀具加工的

　　内容划分工序。有些零件虽然能在一次安装中加工出很多待加工表面，但考虑到程序太长，

　　会受到某些限制，如控制系统的限制（主要是内存容量），机床连续工作时间的限制（如一道

　　工序在一个工作班内不能结束）等。此外，程序太长会增加出错与检索的困难。因此程序不

　　能太长，一道工序的内容不能太多。（3）以加工部位划分工序。对于加工内容很多的工件，

　　可按其结构特点将加工部位分成几个部分，如内腔、外形、曲面或平面，并将每一部分的加

　　工作为一道工序。（4）以粗、精加工划分工序。对于经加工后易发生变形的工件，由于对粗

　　加工后可能发生的变形需要进行校形，故一般来说，凡要进行粗、精加工的过程，都要将工

　　序分开。

2、顺序的安排顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位、安装与夹

　　紧的需要来考虑。顺序安排一般应按以下原则进行：

（1）上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也应

　　综合考虑；（2）先进行内腔加工，后进行外形加工；（3）以相同定位、夹紧方式加工或用同

　　一把刀具加工的工序，最好连续加工，以减少重复定位次数、换刀次数与挪动压板次数；

（4）如一次装夹进行多道加工工序时，应把对工件刚度削弱较小的工序安排在先，以减小加

　　工变形；

数控加工工艺设计方法

　　在选择了数控加工工艺内容和确定了零件加工路线后，即可进行数控加工工序的设计。

　　数控加工工序设计的主要任务是进一步把本工序的加工内容、切削用量、工艺装备、定位夹

　　紧方式及刀具运动轨迹确定下来，为编制加工程序作好准备。

确定毛坯的形状、尺寸和材料

确定走刀路线和安排加工顺序

　　走刀路线就是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，它不但包括了工步的内容，也反映出

　　工步顺序。走刀路线是编写程序的依据之一。确定走刀路线时应注意以下几点：

1、寻求最短

　　加工路线

2、最终轮廓一次走刀完成

　　为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求，最终轮廓应安排在最后一次走刀中连续加工出来。

3、选择切入切出方向

　　考虑刀具的进、退刀（切入、切出）路线时，刀具的切出或切入点应在沿零件轮廓的切

　　线上，以保证工件轮廓光滑；应避免在工件轮廓面上垂直上、下刀而划伤工件表面；尽量减

　　少在轮廓加工切削过程中的暂停（切削力突然变化造成弹性变形），以免留下刀痕。

4、选择使工件在加工后变形小的路线

　　对横截面积小的细长零件或薄板零件应采用分几次走刀加工到最后尺寸或对称去除余量

　　法安排走刀路线。安排工步时，应先安排对工件刚性破坏较小的工步。

确定定位和夹紧方案

　　在确定定位和夹紧方案时应注意以下几个问题：（1）尽可能做到设计基准、工艺基准与编程

　　计算基准的统一；（2）尽量将工序集中，减少装夹次数，尽可能在一次装夹后能加工出全部

　　待加工表面；（3）避免采用占机人工调整时间长的装夹方案；（4）夹紧力的作用点应落在工

　　件刚性较好的部位。确定刀具与工件的相对位置

　　这一相对位置是通过确认对刀点来实现的。对刀点是指通过对刀确定刀具与工件相对位

　　置的基准点。对刀点可以设置在被加工零件上，也可以设置在夹具上与零件定位基准有一定

　　尺寸联系的某一位置，对刀点往往就选择在零件的加工原点。对刀点的选择原则如下：（1）

　　所选的对刀点应使程序编制简单；（2）对刀点应选择在容易找正、便于确定零件加工原点的位置；（3）对刀点应选在加工时检验方便、可靠的位置；（4）对刀点的选择应有利于提高加工精度。

确定切削用量

　　编程人员在确定每道工序的切削用量时，应根据刀具的耐用度和机床说明书中的规定去选择。也可以结合实际经验用类比法确定切削用量。在确定切削用量时，要根据被加工工件材料、硬度、切削状态、背吃刀量、进给量，刀具耐用度，最后选择合适的切削速度。

填写数控加工技术文件

　　数控加工技术文件主要有：数控编程任务书、工件安装和原点设定卡片、数控加工工序卡片、数控加工走刀路线图、数控刀具卡片等。

数控加工工序卡片

　　数控加工工序卡与普通加工工序卡有许多相似之处，所不同的是：工序简图中应注明编程原点与对刀点，要进行简要编程说明（如：所用机床型号、程序编号、刀具半径补偿、镜向对称加工方式等）及切削参数（即程序编入的主轴转速、进给速度、最大背吃刀量或宽度等）的选择。

数控教学设计共3

　　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

　　1

　　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（A2），控制原理图一张（A1） 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ae=10mm; 4.最大背吃刀量ap=8mm; 5.加工材料为碳钢。

、Y方向的脉冲当量?x= mm/脉冲，?y=/脉冲; 、Z方向的定位精度均为?; 8.工作台导轨长度为900mm; 9.工作台空载进给最快移动速度：vx=3000 mm/min ，vy=6000mm/min; 10.工作台进给最快移动速度: vmaxfx?400mm/min,vmaxfy?800mm/min; 11.移动部件总重量为960N； 12.丝杠有效行程为950mm；

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　　目录

1.引言： 5 2.设计任务 ........5 3.总体方案的确定 ..4

机械传动部件的选择 ..4 导轨副的选用 丝杠螺母副的选用 减速装置的选用 伺服电动机的选用 检测装置的选用

控制系统的设计 ......4 绘制总体方案图 ......7 4.机械传动部件的计算与选型 .....7

导轨上移动部件的重量估算 .........7 铣削力的计算 ........7 直线滚动导轨副的计算与选型（纵向） ..8

块承受工作载荷max的计算及导轨型号的选取

距离额定寿命L的计算

滚珠丝杠螺母副的计算与选型 ......7 最大工作载荷Fm的计算 最大动工作载荷FQ的计算 初选型号 传动效率η的计算 刚度的验算 压杆稳定性校核

步进电动机减速箱的选用 10 步进电动机的计算与选型 .8 计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量Jeq 计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩Teq 步进电动机最大静转矩的选定 步进电动机的性能校核

　　3

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

　　4

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。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。

2.设计任务

　　题目：数控X-Y工作台机电系统设计

　　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：

9.立铣刀最大直径的d=12mm； 10.立铣刀齿数Z=2; 11.最大铣削宽度ae=10mm; 12.最大背吃刀量ap=8mm; 13.加工材料为碳钢。

、Y方向的脉冲当量?x= mm/脉冲，?y=/脉冲; 、Z方向的定位精度均为?; 16.工作台导轨长度为900mm; 9.工作台空载进给最快移动速度：vx=3000 mm/min ，vy=6000mm/min; 10.工作台进给最快移动速度: vmaxfx?400mm/min,vmaxfy?800mm/min; 11.移动部件总重量为960N； 12.丝杠有效行程为950mm；

3.总体方案的确定

　　5

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?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

　　6 的CPU，能够满足任务书给定的相关指标。

　　3）要设计一台完整的控制系统，在选择CPU之后，还要扩展程序存储器，键盘与显示电路，I/O接口电路，D/A转换电路，串行接口电路等。 4）选择合适的驱动电源，与步进电动机配套使用。

绘制总体方案图

　　总体方案图如图所示：

　　微型机接口电路功放电路执行元件机械传动机构机械执行机构

　　总体方案图

4.机械传动部件的计算与选型

导轨上移动部件的重量估算

　　按照下导轨上面移动部件的重量来进行估算。包括工件、夹具、工作台、上层电动机、减速箱、滚珠丝杠副、导轨座等,估计重量约为800N

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：

??118aefzdapnZ (6-11) 今选择铣刀的直径为d=12mm，齿数Z=2,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ae=10mm，背吃刀量ap=8mm ，每齿进给量fz?，铣刀转速n=300r/min。则由式（6-11）求的最大铣削力：

　　Fc=118××××××2N≈1280N 采用立铣刀进行圆柱铣削时，各铣削力之间的比值可由表查得，考虑逆铣时的情况，可估算三个方向的铣削力分别为：Ff??1408N,Fe??486N，

　　7 Ffn??320N。图3-4a为卧铣情况，现考虑立铣，则工作台受到垂直方向的铣削力Fz?Fe?486N，受到水平方向的铣削力分别为Ff和Ffn。今将水平方向较大的铣削力分配给工作台的纵向，则纵向铣削力Fx?Ff?1408N，径向铣削力为Fy?Ffn?320N。

直线滚动导轨副的计算与选型（纵向）

块承受工作载荷Fmax的计算及导轨型号的选取

　　工作载荷是影响直线滚动导轨副使用寿命的重要因素。本例中的X-Y工作台为水平布置，采用双导轨、四滑块的支承形式。考虑最不利的情况，即垂直于台面的工作载荷全部由一个滑块承担，则单滑块所受的最大垂直方向载荷为：

　　G?F (6-12) 4Fmax?

　　其中，移动部件重量Ｇ＝800N，外加载荷F=Fz?486N，代入式（6-12），得最大工作载荷Fmax=686N=。

　　查表根据工作载荷Fmax=，初选直线滚动导轨副的型号为KL系列的JSA-LG15型，其额定动载荷Ca?，额定静载荷C0a?。

　　任务书规定加工范围为200×150㎜，考虑工作行程应留有一定余量，查表选取导轨的长度为520mm。

距离额定寿命L的计算

　　上述所取的KL系列JSA-LG25系列导轨副的滚道硬度为60HRC，工作温度不超过100C，每根导轨上配有两只滑块，精度为4级，工作速度较低，载荷不大。分别取硬度系数fH=，温度系数fT=，接触系数fc=，精度系数fR=，载荷系数fw=，代入式（3-33），得距离寿命：

　　L=(fh?ft?fc?frCa3?)?50?5625Km

　　FwFmax

　　远大于期望值50Km，故距离额定寿命满足要求。

　　8 滚珠丝杠螺母副的计算与选型

最大工作载荷Fm的计算

　　如前所述，在立铣时，工作台受到进给方向的载荷（与丝杠轴线平行）Fx=1408N,受到横向载荷（与丝杠轴线垂直）Fy=320N，受到垂直方向的载荷（与工作台面垂直）Fz=486N.已知移动部件总重量G=800N，按矩形导轨进行计算，取颠覆力矩影响系数K=，滚动导轨上的摩擦系数?=。求得滚珠丝杠副的最大工作载荷：

　　Fm=KFx+?(Fz+Fy+G)=[?1408+?(486+320+800)]N?1557N 最大动工作载荷FQ的计算

　　则此时丝杠转速n=v/Ph=80r/min。

　　取滚珠丝杠的使用寿命T=h,代入L0=60Nt/106,得丝杠寿命系数L0=72（单位为：106r）。

　　查表，取载荷系数fw=,滚道硬度为60HRC时，取硬度系数fH=,代入式（3-23），求得最大动载荷：

　　FQ=3L0fwfHFm?7773N

初选型号

　　根据计算出的最大动载荷和初选的丝杠导程，选择济宁博特精密丝杠制造有限公司生产的G系列2005-3型滚珠丝杠副，为内循环固定反向器单螺母式，其公称直径为20mm，导程为5mm，循环滚珠为3圈*1系列，精度等级取5级，额定动载荷为9309N，大于FQ，满足要求。

传动效率η的计算

　　将公称直径d0=20mm,导程Ph=5mm,代入λ=arctan[Ph/(?d0)]，得丝杠螺旋升角λ=4°33′。将摩擦角ψ=10′，代入η=tanλ/tan(λ+ψ),得传动效率η=%。 刚度的验算

(1) X-Y工作台上下两层滚珠丝杠副的支承均采用“单推-单推”的方式。丝杠的两端各采用-对推力角接触球轴承，面对面组配，左、右支承的中心距约为a=500mm；钢的弹性模量E=х10Mpa;查表得滚珠直径Dw=，丝杠底径d2=,丝杠截面积S=?d22/4=。

　　忽略式（3-25）中的第二项，算得丝杠在工作载荷Fm作用下产生的拉/压变形量

　　5设工作台在承受最大铣削力时的最快进给速度v=400mm/min，初选丝杠导程Ph=5mm,?1?Fma/(ES)?[1557?500/(?105?)]mm=。

(2) 根据公式Z?(?d0/DW)?3，求得单圈滚珠数Z=20；该型号丝杠为单螺母，滚珠的圈数?列数为3?1，代入公式Z??Z?圈数?列数，得滚珠总数量Z?=60。丝杠预紧时，取轴向预紧力FYJ?Fm/3=519N。则由式（3-27），求得滚珠与螺纹滚道间的接触变形量?2?。

　　9 因为丝杠有预紧力，且为轴向负载的1/3，所以实际变形量可以减少一半，取?2=。 (3) 将以上算出的?1和?2代入?总??1??2，求得丝杠总变形量（对应跨度500mm）?总==?m

　　本例中，丝杠的有效行程为330mm，由表知，5级精度滚珠丝杠有效行程在315~400mm时，行程偏差允许达到25?m，可见丝杠刚度足够。 压杆稳定性校核

　　根据公式（3-28）计算失稳时的临界载荷FK。取支承系数fk=1；由丝杠底径d2=求得截面惯性矩I??d24/64?；压杆稳定安全系数K取3（丝杠卧式水平安装）；滚动螺母至轴向固定处的距离a取最大值500mm。代入式（3-28），得临界载荷FK=1557N，故丝杠不会失稳。

　　综上所述，初选的滚珠丝杠副满足使用要求。

步进电动机减速箱的选用

　　为了满足脉冲当量的的设计要求，增大步进电动机的输出转矩，同时也为了使滚珠丝杠和工作台的转动惯量折算到电动机轴上尽可能的小，今在步进电动机的输出轴上安装一套齿轮机减速，采用一级减速，步进电动机的输出轴与齿轮相连，滚珠丝杠的轴头与大齿轮相连。其中大齿轮设计成双片结构。

　　已知工作台的脉冲当量?=/脉冲，滚珠丝杠的的导程Ph=5mm， 初选步进电动机的步距角?=°。根据式（3-12），算得减速比：

　　i?(?Ph)/(360?)=（?5）/（360?）=25/10 本设计选用常州市新月电机有限公司生产的JBF-3型齿轮减速箱。大小齿轮模数均为1mm，齿数比为75：30，材料为45调质钢，齿表面淬硬后达到55HRC。减速箱中心距为[（75+30）?1/2]mm=57mm,小齿轮厚度为20mm，双片大齿轮厚度均为10mm。

步进电动机的计算与选型

计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量Jeq

　　已知：滚珠丝杠的公称直径d0=20mm，总长l=500mm，导程Ph=5mm，材料密度?=?10-5kg/cm2;移动部件总重力G=800N；小齿轮齿宽b1=20mm.，直径d1=30mm，大小齿轮齿宽b2=20mm，直径d2=75mm；传动比i=25/10。

　　如表4-1所示，算得各个零部件的转动惯量如下：

　　JS?

?L?R22 JZ?10

?b?R22

　　滚珠丝杠的转动惯量Js=·cm2;拖板折算到丝杠上的转动惯量Jw=·cm2;小齿轮的转动惯量Jz1= kg·cm2；大齿轮的转动惯量Jz2= kg·cm2。

　　初选步进电动机的型号为90YBG2602,为两相混合式，由常州宝马集团公司生产，二相八拍驱动时的步距角为°，从表查得该型号的电动机转子的转动惯量Jm=4 kg·cm2。

　　则加在步进电动机转轴上的总转动惯量为：

　　Jeq?Jm?JZ1?(JZ2?JW?JS)/i2= kg·cm

计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩Teq 分快速空载和承受最大负载两种情况进行计算。

　　1) 快速空载起动时电动机转轴所承受的负载转矩Teq1由式（4-8）可知，Teq1包括三部分;一部分是快速空载起动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩Tamax；一部分是移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩Tf；还有一部分是滚珠丝杠预紧后折算到电动机转轴上的附加摩擦转矩T0。因为滚珠丝杠副传动效率很高，根据式（4-12）可知，T0相对于Tamax和Tf很小，可以忽略不计。则有：

　　Teq1=Tamax+Tf （6-13）

　　根据式（4-9），考虑传动链的总效率?，计算空载起动时折算到电动机转轴上最大加速转矩：

　　Tamax=

　　2?Jeqnm60ta1? (6-14)

?其中： nm?

　　vmax?=/min (6-15) 360?式中Vmax—空载最快移动速度，任务书指定为3000mm/min；

?—步进电动机步距角，预选电动机为?；

?—脉冲当量，本例?=/脉冲。

　　设步进电机由静止加速至nm所需时间ta?，传动链总效率??。则由式（6-14）求得：

　　2???10?4?=??m

　　60??

　　由式（4-10）知，移动部件运动时，折算到电动机转轴上的摩擦转矩为：

　　11 Tf=?(Fz?G)?(0?800)????m2??i2???25/10 (6-16)

　　式中?——导轨的摩擦因素，滚动导轨取 Fz——垂直方向的铣削力，空载时取0

　　90BYG2602电动机的运行矩

　　频特性曲线

?——传动链效率，取 最后由式（6-13）求得快速空载起动时电动机转轴所承受的负载转矩：

　　Teq1=Tamax+Tf=?m (6-17) 2) 最大工作负载状态下电动机转轴所承受的负载转矩Teq2

　　由式（4-13）可知，Teq2包括三部分：一部分是折算到电动机转轴上的最大工作负载转矩Tt；一部分是移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩Tf；还有一部分是滚珠

　　T0相对于Tf和Tt很小，丝杠预紧后折算到电动机转轴上的附加摩擦转矩T0，可以忽略不计。则有：

　　Teq2=Tt+Tf （6-18）

　　其中折算到电动机转轴上的最大工作负载转矩Tt由公式（4-14）计算。有：

　　1408?????m

　　2??i2????25/10

　　再由式（4-10）计算垂直方向承受最大工作负载(Fz?556N)情况下，移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩：

　　FfPhTf??(Fz?G)?(486?800)????m

　　2??i2???25/10

　　Teq2=Tt+Tf=/m （6-19） 最后由式（6-18），求得最大工作负载状态下电动机转轴所承受的负载转矩： 最后求得在步进电动机转轴上的最大等效负载转矩为：

　　Teq?max{Teq1,Teq2}??m

　　12 步进电动机最大静转矩的选定

　　考虑到步进电动机的驱动电源受电网电压影响较大，当输入电压降低时，其输出转矩会下降，可能造成丢步，甚至堵转。因此，根据Teq来选择步进电动机的最大静转矩时，需要考虑安全系数。取K=4, 则步进电动机的最大静转矩应满足：

　　Tjmax?4Teq?4???m （6-20）

　　初选步进电动机的型号为90BYG2602，查得该型号电动机的最大静转矩Tjmax=6N?m。可见，满足要求。

步进电动机的性能校核

　　1)最快工进速度时电动机的输出转矩校核

　　任务书给定工作台最快工进速度Vmaxf=400mm/min，脉冲当量??/脉冲，由式（4-16）求出电动机对应的运行频率fmaxf?[400/(60?)]?1667Hz。从90BYG2602电动机的运行矩频特性曲线图可以看出在此频率下，电动机的输出转矩Tmaxf??m，远远大于最大工作负载转矩Teq2=?m，满足要求。

　　2）最快空载移动时电动机输出转矩校核

　　任务书给定工作台最快空载移动速度vmax=3000mm/min，求出其对应运行频率fmax?[3000/(60?)]?HZ。在此频率下，电动机的输出转矩Tmax=?m，大于快速空载起动时的负载转矩Teq1=?m，满足要求。

　　3）最快空载移动时电动机运行频率校核 与快速空载移动速度vmax=3000mm/min对应的电动机运行频率为fmax?HZ。查表知90BYG2602电动机的空载运行频率可达Hz，可见没有超出上限。

　　4）起动频率的计算 已知电动机转轴上的总转动惯量Jeq??cm2，电动机转子的转2动惯量Jm?4kg?cm，电动机转轴不带任何负载时的空载起动频率fq?1800Hz。由式（4-17）可知步进电动机克服惯性负载的起动频率为：

　　Fq1?Jeq/JmfL??

　　说明：要想保证步进电动机起动时不失步，任何时候的起动频率都必须小于。实际上，在采用软件升降频时，起动频率选得更低，通常只有100Hz。

　　综上所述，本次设计中工作台的进给传动系统选用90BYG2602步进电动机，完全满足设计要求。

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5.增量式旋转编码器的选用

　　本设计所选步进电动机采用半闭环控制，可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??，可知电动机转动一转时，需要控制系统发出360/??480个步进脉冲。考虑到增量式旋转编码器输出的A、B相信号，可以送到四倍频电路进行电子四细分，因此，编码器的分辨力可选120线。这样控制系统每发一个步进脉冲，电动机转过一个步距角，编码器对应输出一个脉冲信号。

　　此次设计选用的编码器型号为：ZLK-A-120-05VO-10-H 盘状空心型，孔径10mm，与电动机尾部出轴相匹配，电源电压+5V，每秒输出120个A/B脉冲，信号为电压输出。

6.绘制进给传动系统示意图

　　进给传动系统示意图如图所示。

　　从动齿轮主动齿轮工作台伺服电动机滚珠丝杠

　　进给传动系统示意图

　　7．工作台控制系统的设计

　　根据任务书的要求，设计控制系统的硬件电路时主要考虑以下功能： （1） 接收键盘数据，控制LED显示 （2） 接受操作面板的开关与按钮信息； （3） 接受车床限位开关信号；

（4） 接受电动卡盘夹紧信号与电动刀架刀位信号； （5） 控制X，Z向步进电动机的驱动器； （6） 控制主轴的正转，反转与停止；

　　14 （7） 控制多速电动机，实现主轴有级变速； （8） 控制交流变频器，实现主轴无级变速； （9） 控制切削液泵启动/停止； （10）控制电动卡盘的夹紧与松开； （11）控制电动刀架的自动选刀； （12）与PC机的串行通信。

　　X-Y数控工作台的控制系统设计，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。本设计CPU选用ATMEL公司的8位单片机AT89S52，由于AT89S52本身资源有限，所以扩展了一片EPROM芯片W27C512用做程序存储器，存放系统底层程序；扩展了一片SRAM芯片6264用做数据存储器，存放用户程序；由于数控工作台还需要加入铣刀运动控制和程序输入等指令，所以除设置了X﹑Y方向的控制指令键，操作开停键，急停键和复位键等外还采用8279来管理扩展多种按键。8279是一种通用的可编程键盘显示器接口芯片，它能完成键盘输入和显示控制两种功能。键盘部分提供扫描工作方式，可与64个按键的矩阵键盘进行连接，能对键盘实行不间断的自动扫描，自动消除抖动，自动识别按键并给出键值。显示部分包括一组数码显示管和七只发光二极管。与PC机的串行通信经过MAX233，可以采用PC机将编好的程序送入本系统。控制步进电动机的转动需要三个要素：方向﹑转角和转速。对于含有硬件环形分配器的驱动电源，方向取决于控制器送出的方向电频的高低，转角取决于控制送出的步进脉冲个数，而转速则取决于控制器发出的步进脉冲的频率。在步进电动的控制中，方向和转角控制简单，而转速控制则比较复杂。由于步进电动的转速正比于控制脉冲的频率，所以对步进电动机脉冲频率的调节，实质上就是对步进电动机的速度的调节。步进电动机的调频的软件延时和硬件定时。采用软件延时法实现速度的调节，程序简单，不占用其他硬件资源；缺点是控制电动机转动的过程中，CPU不能做其他事。硬件定时要占用一个定时器。本设计没有从硬件上布置，由于单片机功能强大，采用软件延时。当步进电动机的运行频率低于它本身的起动频率时，步进电动机可以用运行频率直接起动，并以该频率连续运行；需要停止的时候，可以从运行频率直接降到零，无需升降频控制。当步进电动机的运行频率 （为步进电动机有载起动时的起动频率）时，若直接用 起动，由于频率太高，步进电动机会失步，甚至会丢步，甚至停转；同样在 频率下突然停止，步进电动机会超程。因此，当步进电动机在运行频率 下工作时，就需要采用升降频控制，以使步进电动机从起动频率开始，逐渐加速升到运行频率 ，然后进入匀速运行，停止前的降频可以看作是升频的逆过程。虽然本设计采用了半闭环控制，加入了增量式编码器作为反馈信号，但是在编程过程中仍需设计升降频的部分，以使步进电动机运行平稳、精确。根据需要，可编写出驱动步进电动机的程序。AT89S52指令与80C51指令完全兼容。

　　控制系统原理框图如图所示。

　　15 复位电路晶振电路芯片隔离放大隔离放大向步进电动机向步进电动机刀架电动机卡盘电动机主轴电动机切削电动机方刀架位信号限位开关信号 芯片6264并行接口芯片8255隔离放大隔离放大隔离放大隔离放大隔离放大隔离放大单片机键盘与显示接口芯片8279串行口芯片233/转换芯片0832螺纹光栅信号交流变频器主轴电动机操作面板开关/按钮信号

　　控制系统原理框图

8.步进电动机的驱动电源选用

　　设计中X、Y向步进电动机均为90BYG2602型，生产厂家为常州宝马集团公司。选择与之匹配的驱动电源为BD28Nb型，输入电压为1000VAC，相电流为4A，分配方式为二相八拍。该驱动电源与控制器的接线方式如图所示。

　　BD28Nb型驱动电源接线图

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9.致谢

　　在此感谢帮助我的同学和老师，这次课程设计的完成，离不开老师和同学的指导、帮助和鼓励。通过这次的课程设计，我对学习了机电一体化系统设计方案的拟定有了一定的认识，对传动元件和导向元件如滚珠丝杠螺母副等的工作原理，设计计算方案的工作原理，设计计算的选用原则，电动机的工作原则，选择控制驱动方式都有了一定的认识。在今后的学习生活中，这次课程设计的经历将起到重要帮助作用。

　　近两年的学习就要告一段落，感谢那些爱我的人真诚的陪伴……

　　参考文献

（1）《机电一体化系统课程设计指导书》 尹志强等编著 北京:机械工业出版社

（2）《机电一体化系统设计》 曾励主编 北京:高等教育出版社

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数控教学设计共4

　　教学反思

　　在数控专业课程的教学实践中，采用基于工作过程导向教学法，把理论教学与实际有机地结合起来，充分发掘学生的潜能，提高学生分析问题和解决实际问题的能力。工作过程导向教学法为学生提供了良好的学习环境，在实施过程中更体现了中职教育的特点与特征，是促进中职学校学生全面发展的一种有效教学方法。

一、问题提出

　　随着现代科学技术的迅猛发展及社会体系、经济体系和教育体系的不断改革与变化，社会对高素质技术人才的需求也在不断发生变化。中等职业教育肩负着向特定的行业和岗位培养合格的第一线的操作技能型的专门人才和高素质的劳动者的使命，如何提高学生的技能水平和综合素质，是中等职业学校一直在探索的一个具有现实意义的课题。

二、基于工作过程导向教学法的涵义

　　基于工作过程导向教学法是中职课程改革的方向，其核心追求是：不再把教师掌握的现有知识技能传递给学生作为追求的目标，或者说不是简单的让学生按照教师的安排和讲授去得到一个结果，而是在教师的指导下，学生去寻找得到这个结果的途径，学习的重点在学习过程而非学习结果，他们在这个过程中锻炼各种能力。教师已经不再是教学中的主导者，而应成为学生学习过程中的引导者、指导者和监督者。

三、基于工作过程导向教学法在数控编程课程中的实际应用

　　数控编程课程是一门理论与实践性较强的学科，其主要任务是训练学生数控编程和数控加工的能力。在教学中，教师应如何处理好理论教学与实践教学的关系，更好地激发学生的学习兴趣，使学生既能学到理论知识，又能培养动手能力，以达到提高分析问题和解决问题的能力，是摆在教师面前的一道必须探索的、不可回避的重要课题。采用基于工作过程导向教学法，可以达到教与学共同提高的目的。例如在数控车床编程教学中我们选用了轴类零件、套类零件等作为载体，让学生通过编制车削加工程序，掌握编程的基本方法、各种指令及代码的使用、加工工艺方案的选择等，提高了学生学习的兴趣，教学的效果自然会很好。

　　数控教学反思

　　采用基于工作过程导向教学法，有利于培养学生的多种能力。在本门课的实施过程中，既提高了学生的基础理论、职业素养、编程能力、又提高了交流能力、管理能力、协作能力等的认知能力，为学生今后的发展奠定基础。提高了学生的学习兴趣，有利于自我学习能力的养成。尤其是中等以及中等偏下的学生。有利于更加全面地评价学生。评价系统更加注重了过程性的评价。

（一）情境的选取是基于工作过程导向教学法成功的关键

　　情境的选取要以教学的内容为依据，既要与书本知识紧密结合，又要和实际应用有联系，让学生既能运用所学的知识，又可以自主创新，情境的难易程度要针对学生的实际水平来确定。总之，情境的确定不是一件轻松随便的事，需要教师们经过多次的研讨，紧紧结合岗位能力的要求来确定。

（二）情境实施过程是基于工作过程导向教学法的核心环节

　　情境确定后，进行实施动员，教师要做好学生的学习动员工作，让学生了解情境活动教学的意义、情境应完成的功能、情境活动所需的技术与学习方法、实施流程及考核办法等。教师先期实施完成该情境，一方面对情境有全面的了解，便于更好地指导学生；另一方面可以展示案例效果，以增强启发学生的学习兴趣，使学生能够积极主动地参与到情境活动教学中来。教师在实施情境活动时，要充分设计好各个环节的活动，提前做好准备，并在实施情境活动中根据学生的情况灵活安排，在情境活动具体实施过程中，经常需要临时调整教学计划。因此，在工作过程导向教学法的实践中，要求教师有极大的创造性和应变能力。

（三）总结评估是基于工作过程导向教学法的重要环节

　　情境完成后的总结评估是必不可少的重要环节。首先，让学生表达、分享自己都学会了什么，总结教学活动对他们的意义。通过总结，使学生找到自己理论及操作技巧上的不足，以及在情境活动实施过程的最大收获与体会。然后，教师要在评估中指出情境活动存在的问题及解决的方法。教师要总结比较各组的特点，引导学生相互学习各自的长处，使学生的综合能力在总结评估中得到提高。最后，进行情境完成后的综合评定，由学生自我评价、相互评价及教师的评价结合，对学生个人在情境活动实施过程中的参与程度、所起的作用、合作能力、团队精神及成果等方面进行综合评价。

　　结束语：由于技术的飞速发展，现代化知识迅猛增多，教学不能面面俱到，而学生要从中学会终身学习，继续学习，这对教师来讲是一个完全崭新的情景。这就要求教育者更加要重视教学方法，而不是教学内容，重视的是教学过程，而不是教学结果，重视的不是学什么，而是怎样学，从而在学生的人生当中，建立一套学习方法，使他们能适应社会的要求。在教学中，要培养出具有独立工作能力和较强实践能力的学生，教师就要转变传统观念，在教学中大胆引入能适应当前教育形势的新的教学方法。

数控教学设计共5

　　课程设计小结

　　为期两周的课程设计进入了尾声，通过这两周的课程设计，使我们能够全面地、系统地掌握数控加工工艺和数控编程的基本内容和基本知识，学习总体方案的撰写，分析和比较的方法。通过这次课程设计我们真正学会了自主学习，独立完成作业，如何学会与自己的团队做好协调。因为课程设计具有实践性、综合性、探索性、应用性等特点。本次选题的目的是数控专业教学体系中构成数控技术专业知识及专业技能的重要组成部分，是运用数控机床实际操作的一次综合练习。随着课程设计的逐渐完成，使我对《数控加工技术》这门课程有了更深入的理解和掌握。

　　在这段时间里，我们这个小组，就是新建的团队，每个人都是一样，尽着自己最大的努力学习，来学习和创新。为了解决技术上的问题，我也不断地去翻阅所学的专业书籍和各种相关的资料。这使我真正体会到了很多，也感受到了很多，当然更重要的是学习到了以前书本上没学到的知识。

　　在这次课设中，对加工程序的编写是最让人感到棘手的，因为对数控加工程序指令不是很熟悉，在编写上也费了不少的功夫，虽然编写程序这一块占用了整个时间的相当一部分，但我依然感到欣喜，因为现在的我已经掌握了基本程序的编写，而且对一些特殊指令也可以应用到实例中了。我想如要加快编程速度，除了对各编程指令的熟练掌握之外，还需要你掌握零件工艺方面的知识。对于夹具的选择、切削参数的设定我们必须十分清楚。在上机操作时，我们只有不断地练习各个功能指令的作用，才能在编程时得心应手。

　　通过这次课程设计，我的第一感受就是团队精神的重要性。当第一天开始课程设计要分组的时候，老师就给我们大家心里埋下了一股高昂的基调。在这让人觉得枯燥又充实的几天中，我们大家都按照自己所分工所要做的事性在埋头苦干，给人的感觉好像回到了高中时代将面临高考时候，以现在的身份看那时，假以那时的身份又想到现在，让人心潮澎湃，激情更加高涨。以往做一件事情的时候，个人可能都会有精神分散的情况，而当一个人真正面对一件难做而又不得不做的事情时，觉得拿下它就是一种胜利，这是对自己的一种最起码的要求，精神集中也是对你在做的一件事情负责，对自己负责。这是我们在以后的工作中，应该具备的一种本质，现在学会或者说是养成是非常有必要的。

　　总之，这次课设是带给了我们很大的收获的，在将临毕业的时候，我想我会继续以高昴的心态去面对下一次的毕业设计，去面对将要走上的社会中的工作岗位带给我的无限挑战。

数控教学设计共6

　　数控教学反思

　　篇1：数控教学反思

　　又是一个月的数控课上下来了，这个月当中，我们讲了比较多的内容：有复合循环指令，以及切槽指令，还有螺纹循环指令等等，虽然同学们总体对知识的掌握还是相当不错的，但是还是存在着这样一些问题，这里既有我个人的问题，也有学生本身所存在的问题。

　　首先，从我个人角度来讲，这一个月下来，我发现自己在给学生们上实践课时候缺少一些示范操作，上课的时候更多的只是在旁边给他们指点，这样学生接受起来可能相对难度大一点。熟话说的好，有怎么样的师傅就有怎么样的徒弟，特别对于这些本身学习素质不是很好的学生，应该更加给他们更多的示范。还有一个就是对于8台机床2种数控系统的教学示范不方便。

　　其次，从学生角度来讲得话，他们高一时候应该已经学过普通车床，但是在讲切槽指令的时候用到切槽刀，却都不会磨，导致最后好多同学没有完成本来应该完成的任务，所以我打算以后的几节课，我应该先给他们训练下磨刀，至少对于切槽刀这样比较容易磨砺的刀，我们应该把大致的形状磨出来。普车是数控的基础，磨刀是普车和数车共同的基础，所以，磨好刀对以后数控车的学习将会至关重要。

　　篇2：数控教学反思

　　在数控加工中，工件坐标系确定后，还要确定刀尖点在工件坐标系中的位置，即常说的对刀问题。在数控车床上，前，常用的对刀方法为试切对刀。下面以FANUC—6T系统为例，介绍试切对刀的方法。将工件安装好之后，先用MDI方式操纵机床，用已选好的刀具将工件端面车一刀，然后保持刀具在纵向（Z向）尺寸不变，沿横向（X向）退刀。当取工件右端面O为工件原点时，对刀输入为ZO；当取工件左端面O，为工件原点时，需要测量从内端面到加工面的长度尺寸J，此时对刀输入为Zδ，用同样的方法，再将工件外圆表面车一刀，然后保持刀具在横向上的尺寸不变，从纵向退刀，停止主轴转动，再量出工件车削后的直径值φv，根据β和φv值即可确定刀具在工件坐标系中的位置。其它各刀都需要进行以上操作，从而确定每把刀具在工件坐标系中的位置。

　　由于这种调整方法简单、可靠，所以得到了广泛的应用。

　　篇3：数控教学反思

　　传统的数控车编程与操作课程主要是学生先进行一学期的理论学习，沿用“以教师为中心”的注入式教学模式，学生学习各类型数控机床的编程方法；在第二学期进行实践性环节的学习，学生获得对数控车床感性认识，基本掌握数控车床的操作技能，能综合应用所学知识，对数控车床典型零件进行数控编程，并在数控车床上加工出零件。这种教学方法最大的弊端就是理论教学与实际操作脱节。学生在进行理论教学时，因为没有实际操作的感性认识，理解较费力，学习进程缓慢，在第二学期进行实践性教学环节时，由于时间跨度较大，理论知识容易遗忘，需要老师大量的时间进行编程理论的复习，造成学生实际教学数控车床操作练习时间减少，事倍功半，达不到预期效果。

　　那么这学期我们就是针对这样一个弊端，对于数控课进行了一个教学改革，我们采取教学课与实践课相结合的教学方法：一节理论课，后接两节实践课。

　　从这两个月的时间下来，这个方法还是取得了一定的效果：

　　首先，学生对于编程指令的掌握要比以前要好很多，因为实践操作让学生能够更加深刻的记住指令，而且不容易遗忘。

　　其次，学生对于刚学的指令能够马上得到验证，学习积极性有很大提高，能够更好的培养学生对于数控车的学习兴趣。

　　再次，分组任务驱动的学习方法能够给学生以一个既定的目标，使学生对于完成目标的渴望更加强烈。

　　以上是数控课教学改革后的一些显着的优点。但是，这两个月下来，我在教学中也发现了一些缺点：针对我们的学生，很多时候理论课上完后去直接上实践课，学生可能对于指令的掌握还不是很透彻，导致对任务的完成到来很大的难度。对于一些基础比较差的学生，基本上很少有大量的时间让给他们来进行实践操作，基本真正的操作都是那些学习比较好的学生，导致可能两极分化会更加严重。

　　在以后的教学中，我会尽量避免这个缺点，能更多的抽出时间来让所有的学生都能够真正的学到东西。