【毕业设计论文】300X400数控激光切割机设计-论文

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毕业设计论文300X400数控激光切割机设计-论文

摘 要

激光切割的适用对象主要是难切割材料，如高强度、高韧性材料以及精密细
型形状复杂的零件，因而数控激光切割在我国制造业中正发挥出巨大的优越性。
本文设计了-台单片机控制的数控激光切割机床，主要完成了：机床整体结
构设计，Z轴、XY轴的结构设计计算、滚珠丝杠、直线滚动导轨的选择及其强度分析；以步进电机为进给驱动的驱动系统及其传动机构的分析设计计算；以89C51为主控芯片的数控系统硬件电路设计、系统初始化设计及系统软件方案设计和步进电机的控制程序设计。


关键词 CNC，激光切割机床，结构，设计

目 录

摘 要Ⅰ
ABSTRACTⅡ

1 绪论........................................................................................................................... 1
1.1课题背景.............................................................................................................. 1
1.2现实意义.............................................................................................................. 1
1.3设计任务.............................................................................................................. 1
1.4总体设计方案分析................................................................................................ 2
2 机械部分XY工作台及Z轴的基本结构设计......................................................... 4
2.1 XY工作台的设计.................................................................................................. 4
2.1.1主要设计参数及依据..................................................................................... 4
2.1.2 XY工作台部件进给系统受力分析.................................................................. 4
2.1.3初步确定XY工作台尺寸及估算重量.............................................................. 4
2.2 Z轴随动系统设计................................................................................................ 5
3 滚珠丝杠传动系统的设计计算.............................................................................. 6
3.1 强度计算............................................................................................................. 6
3.2 滚珠丝杠副的传动效率........................................................................................ 6
4 直线滚动导轨的选型............................................................................................... 8
5 步进电机及其传动机构的确定............................................................................... 9
5.1 步进电机的选用.................................................................................................. 9
5.1.1 脉冲当量和步距角........................................................................................ 9
5.1.2步进电机上起动力矩的近似计算.................................................................... 9
5.1.3确定步进电机最高工作频率..........................................................................10
5.2齿轮传动机构的确定...........................................................................................10
5.2.1传动比的确定...............................................................................................10
5.2.2齿轮结构主要参数的确定.............................................................................10
5.3步进电机惯性负载的计算....................................................................................11
6 传动系统刚度的讨论..............................................................................................13
6.1 根据工作台不出现爬行的条件来确定传动系统的刚度.........................................13
6.2根据微量进给的灵敏度来确定传动系统刚度........................................................13
7 消隙方法与预紧......................................................................................................15
7.1消隙方法.............................................................................................................15
7.1.1偏心轴套调整法...........................................................................................15
7.1.2锥度齿轮调整法...........................................................................................16
7.1.3双片齿轮错齿调整法....................................................................................16
7.2预紧....................................................................................................................17
8 数控系统设计..........................................................................................................18
8.1 确定机床控制系统方案.......................................................................................18
8.2 主要芯片配置.....................................................................................................18
8.2.1主要芯片选择...............................................................................................18
8.2.2 主要管脚功能..............................................................................................18
8.2.3 EPROM的选用...............................................................................................19
8.2.4 RAM的选用..................................................................................................20
8.2.5 89C51存储器及I/O的扩展..........................................................................20
8.2.6 8155工作方式查询......................................................................................21
8.2.7状态查询......................................................................................................22
8.2.8 8155定时功能.............................................................................................22
8.2.9 芯片地址分配..............................................................................................23
8.3 键盘设计............................................................................................................24
8.3.1键盘定义及功能...........................................................................................24
8.3.2 键盘程序设计..............................................................................................24
8.4 显示器设计........................................................................................................28
8.4.1显示器显示方式的选用.................................................................................28
8.4.2显示器接口..................................................................................................29
8.4.3 8155扩展I/O端口的初始化........................................................................29
8.5 插补原理............................................................................................................30
8.6光电隔离电路......................................................................................................31
8.7越界报警电路......................................................................................................31
8.8总体程序控制......................................................................................................31
8.8.1流程图.........................................................................................................30
8.8.2总程序.........................................................................................................30
9 步进电机接口电路及驱动......................................................................................34
结 论..........................................................................................................................38
参考文献......................................................................................................................39
致 谢..........................................................................................................................40