摘要:本毕业设计主要内容是实验型两轴数控系统的设计。经过对各大院校机械类实验型设备使用详情的调查，发现随着教学规模日益壮大，我国目前用于实验型数控系统设备的功能、类型和数量并不能满足教学需求。最终导致我国机电类学生实践动手能力水平一般，不能将所学的理论知识在实际操作过程中印证，严重影响到教学培训效果。

论文首先对数控系统总体方案设计，我们通过比较，分析各种设计方案的优缺点、是否合理，确定最佳的设计方案。然后结合实际教学要求，设计选择了卧式结构，两轴进给方向为水平方向。实验型两轴数控系统的主要机械部件有角接触球轴承、圆柱形滑动导轨、步进电动机和滚珠丝杠副等零件。控制系统主要包含步进电机相匹配的步进驱动器和变频器的选择，外部结构和运行方式的设计、还有定位模块和其他辅助电路（越程报警电路和掉电保护电路）的选择。工作台是在Z轴和X轴方向上移动，考虑到机床制造成本，同时使两轴组成零件具有互换性以便维修，两轴的可以使用相同的步进电动机、支撑架、滚珠丝杠副等零部件。所以只要通过计算校核，验证X轴设计合理可靠即可。同时在设计过程中，通过计算机数字控制技术（CNC系统）控制输出信号脉冲的数量和频率控制步进电机实现控制电动机自动加工零件。

该设备的特点是体积小、价格低、功能完善、安全系数高、性能优越等，主要可应用于机械类专业的数控教学。

关键词：数控系统；两轴联动；实验型

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 课题的背景-1

1.2 选题的意义-1

2 实验型两轴数控系统的总体设计-2

2.1 总体设计的基要求本-2

2.2 数控系统总体方案的设计-2

2.3 实验型两轴数控系统的方案拟定-2

2.4 方案的比较与选择-3

2.5 实验型两轴数控系统的方案拟定-3

3 机械部件的计算和选择-5

3.1 切削力的计算-5

3.2 电动机的选择-6

3.2 丝杠的选择-7

3.2.1 滚珠丝杠的特点-8

3.2.1.1 动载荷的计算-9

3.2.1.2 校核-9

3.3 轴承的选择计算-11

3.3.1轴承选择-11

3.3.2 验算所选轴承的条件-12

3.4 导轨的选择-13

3.5 联轴器的选择-14

4.1 数控系统的组成-15

4.2 设计PLC控制系统的基本内容-15

4.3 控制系统的结构分类-15

4.4 步进电机驱动器的选择-16

4.5 变频器的选择-18

4.5.1 外部结构-18

4.5.2 运行方式-19

4.6 定位模块的选择-19

4.7越程报警电路-19

4.8 掉电保护电路-19

结论-21

致谢-22

参考文献-23