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.。以当时的水平来看，是相当高的。年，美国麻省理工学院研制出套实验性数字控制系统，并把它装在台数字立式铣床上，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台数控机床，是数控机床的第代。但是这台机床毕竟是台实验性机床，到了年月，在帕尔森专利的基础上，第台工业用的数控机床由美国本迪克公司生产出来的。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左右。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。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。年，美日等国首先先研制出以微处理器为核心的数控机床。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，人们将也统称为。世纪年代初，国际上又出现了柔性制造单元。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。和被认为是实现计算机集成制造系统的必经阶段和基础。.我国数控机床的发展情况我国从年开始研究数控技术，直到世纪年代中期处于研制开发时期。年，国内开始研制晶体管数控系统。世纪年代末年代初研制成功立式数控铣床数控系统和数控非圆齿轮插齿机。从世纪年代开始，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。在这时期，数控机床结构简单，使用方便。世纪年代，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些新的技术，使我国的数控机床在性能上有了质的飞跃。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。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。.数控机床中十字滑台的设计随着制造业的发展，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，虽然近几年我国组合机床的技术在不断的发展，然而组合机床通用部件中的大型滑台，至今仍主要是单坐标的滑台。而有些国家的组合机床早在年代或更早些就有了双坐标的十字滑台。机电体化技术的数控机械如数控机床绘图机火焰切割机电加工机床以及衣料开片机等都有个在平面内作配合运动的工作台。这种工作台通常与整机设计成个整体，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。该设计的数控工作台是个既能用于生产实际又可用于数控教学的典型机电体化产品。考虑到单片微机具有较高的性能价格比，具有强有力的指令系统，决定选用公司生产的位单片机芯片作为本系统的微处理器。工作台是指能分别沿着向和向移动的工作台。本文通过对工作台的机械系统控制系统及接口电路的设计，阐述了机电体化系统设计中的共性和关键的技术。在超精密机床和超精密加工中，为使机床微位移的分辨率进步提高为进行机床和加工误差的在线补偿，以提高加工精度为进行些特殊的非轴对称表面的加工，都需要使用微量进给装置。高精度微量进给装置现在已成为超精度机床的个重要的关键装置。现在高精度微量进给装置已可达到的分辨率。这对实现超薄切削，实现高精度尺寸加工和实现在线误差补偿是十分有用的。数控工作台数控钻床等设备实际上是轴半的系统，即工作台的两个方向联动垂直于工作台的刀具不必与工作台联动。在对些工作台的研究调查中发现目前的简易数控控制系统基本上是基于普通单片机，显示为数码管的系统，操作很不方便而且通用性不强。为此，在此基础上设计了通用的轴半数控控制器。其基本思想是采用最新的微处理技术和集成电路技术，提高系统集成度，从而提高可靠性，降低成本，减小体积。它具有良好的人机交互界面，满足般轴半数控系统的需要。机床改造总体方案设计对数控十字滑台而言，主要是纵横方向两个坐标的传动，根据设计任务要求，决定采用点位控制，用步进电机驱动的开环控制系统，这样可以使控制系统简单，成本低，调试维修容易，为确保数控系统的传动精度和工作平稳性，此工作台采用滚珠丝杠螺母副和滚珠滚动导轨，为尽量消除齿侧间隙，计算机系统仍采用系列单片机扩展系统。数控根据加工方式不同，切削用量选择方式也不同。对铣削而言，主要是切削速度，切削深度,切削宽度,每齿进给量,铣刀齿数,铣刀直径。切削用量主要根据刀具的类型，刀具的材料，被加工工件的材料等参数和有关手册及教科书确定。除了工作进给速度而外，还有个快进速度问题，般情况下，推荐快进速度为.。这里要注意把机床的主运动与进给速度分开。.进给运动的切削负载分析及计算方法设计参数为铣刀的直径，齿数，切削深度，每齿进给量,被加工材料。据实际工作情况可认为同时工作的齿数为齿，每齿切削层面积为,两齿为,则圆周力各个方向的分力沿进给方向的水平分力.沿进给方向的垂直分力.沿铣刀轴向分力.摩擦阻力铣床工作台与导轨间的相对运动为滑动摩擦，取摩擦系数.。摩擦力等于正压力乘摩擦系数。正压力应包括主切削力及工作台之动力矩，设工作台重量为，故可算出其摩擦阻力为摩.等效转动惯量计算其中齿轮传动比，步距角，螺距，脉冲当量模数齿宽压力角为若将齿轮看作近似的圆柱体，齿轮材料为钢，则齿轮的转动惯量分别为根据类比的方法，滚珠系直径选择为.材料为钢，则系杠的转动惯量可近似算出为查手册预选电机为查得的电机转子轴的转动惯量为,拆算到电动机轴上的总转动惯量为丝杠摩擦阻力矩的计算由于床用的是滚珠丝杠，摩擦阻力矩很小，可以忽略不计。等效负载转矩的计算.纵摩溜.起动惯性阻力矩的计算以最不利条件下的快速起动计算，设起动加速式制匹配选择考虑到机械传动系统的效率为，安全系数取，此时的负载总转矩由预选的步进电机型号为三相六拍，步距角.，其最大静转矩.,为保证正常的起动与停止，步进电机的起动转矩必须大于或等于由下表可以查出之比值。电机相数运行拍数.则可算出.，因为比.大，所以选择合适。.滚珠丝杠的选择与校核工作原理及结构丝杠和螺母的螺纹滚道间置有滚珠，当丝杠或螺母转动时，滚珠沿螺纹滚道滚动，则丝杠与螺母之间相对运动时产生的滚动摩擦，为防止滚珠从滚道中滚出，在螺母的旋转槽两端设有回程引导装置。滚珠丝杠副的特点刚度好通过给螺母组件内施加预压来获得较高的系统刚度，可满足各种机械传动要求，无爬行现象，始终保持传动高效率，效率高达，耗费的能量仅为滑动丝杠的。传动具有可逆性既可将回转运动变为直线运动，又可将直线运动变为回转运动，且逆传递可保持运动的平稳性和灵敏性。传动精度高经过淬硬并精磨螺纹滚道后的滚珠丝杠副本身就具有很高的制造精度，又由于摩擦小，丝杠副工作时温升和热变形小，容易获得较高的传动精度。使用寿命长滚珠是在淬硬的滚道上作滚动运动，磨损极小，长期使用后仍能保持其精度，因而受命长，具有很高的可靠性。其寿命般比滑动丝杠要高倍。不能自锁特别是垂直安装的丝杠，当运动停止后，螺母将在重力作用下下滑，故常需设置制动装置。制造工艺复杂滚珠丝杠和螺母等零件加工精度表面粗糙度要求高，制造成本高。滚珠丝杠的选择，般是根据机床原来丝杠的大小，按类比法来选择直径，因此必须进行以下项目的校核。承载能力的校核式中滚珠丝杠寿命系数载荷系数，中等冲击使用寿命时间硬度系数.纵摩则查表可知道满足要求。压杆稳定性验算式中实际承受载荷的能力压杆稳定的支承系数,双推双推时为,单推单推时为,又推简支时为,双推自由式为.刚的弹性模量.丝杆稳定安全系数,般取.,垂直安装取小值.由上例，取由上例,取,.,取,系杠长度则.刚度验算丝杠的刚度是要保证第导程的变形量在允许的范围内,起变形计算公式为式中丝杠最小截面积扭距.,系数符号同上.式中的正号用于拉伸,负号用于压缩.若都为拉伸,有如下计算结果设.,.,.,则.满足使用要求所以,我们的电机选择型号丝杠选。图滚珠丝杠螺母副即螺纹调隙式的滚珠丝杠螺母副，其个螺母的外端有凸缘而另个螺母的外端没有凸缘而制有螺纹，它伸出在套筒外，并用两个圆螺母固定着。旋转圆螺母时，即可消除间隙，并产生预紧拉力，调整好后再用另个圆螺母把它锁紧。这种结构的特点是结构紧凑，调整方便，虽轴向位移不太精确，但应用较广泛。.齿轮的校核计算所选齿轮参数如下.模数齿宽压力角为小齿轮用,调质处理，硬度为,平均为。大齿轮用钢，调质处理，硬度为，平均取。齿间载荷分布.导轨的选择根据导轨的设计要求，选择滚动导轨。滚动导轨是在导轨面之间放置滚珠，滚针，滚柱等滚动体，使相配的两个导轨面只同滚动体接触而不直接接触导轨。滚动导轨的特点是导轨面之间是滚动摩擦，而不是滑动摩擦。由于摩擦阻力小，故使工作部件移动起来很灵敏。滚动摩擦的摩擦系数小，并且它和运动速度快慢无关，低速时运动也均匀，工作部件的定位精度高，并且不易出现爬行现象。因为滚动摩擦阻力小，所以工作部件的启动和运行的功率小。滚动导轨的磨损小，它的精度持久性好。但滚动导轨对赃物比较敏感，故必须有良好的防护装置。经比较，选用滚动导轨中的滚珠导轨。控制系统的硬件及软件设计.确定控制系统方案微机实现机电体化方法有两种种是以微机为中心设计控制部件另种是采用标准的步进电机数字控制系统作为主要控制装置。前者需要重新设计控制系统，比较复杂后者选用单片机控制系统，由单片机步进电机及专用控制程序组成的开环控制。其结构简单，价格低廉，对机床的控制过程大多是由单片机接照输入的加工程序进行插补运算，产生进给，由软件或硬件实现脉分配，输出系列脉冲，经功率放大，驱动工作台，纵横运动的步进电动机，实现工作台按规定的轮廓线轨迹运动。拟订方案如图。.单片机控制系统硬件设计对十字滑台轴控制要求作如下规定步进电机相拍，脉冲当量为.，能用键盘输入命令，控制,向运动及实现其它功能，能实时显示工作台的当前运动位置，具有越程指示报警及提示功能，采用硬件进行环形分配，字符发生及键盘扫描均由软件实现。单片机控制系统的硬件构成现选用单片机芯片为主芯片。它有四个位口，可驱动个图硬件构成门电路，根地址线由它经地址锁存器提供第位，而高位由由口提供。数据总线由口