数控激光切割机XY工作台.
摘要
本课题针对数控激光切割机进行了设计。主要完成了XY工作台的机械结构设计和单片机的控制系统的设计。设计过程中，对于XY工作台的机械结构进行了具体的设计分析，选用了精度相对高的滚珠丝杠副传动系统方案，具体对传动系统中的滚珠丝杠、直线滚动导轨、齿轮进行了计算和选型；为验证系统的可行性，对系统的刚度进行了分析；根据系统的要求和载荷，对步进电机进行了分析和选型。对以89C51为主控芯片的数控系统进行了硬件说明和控制程序设计。
关键词 CNC；数控激光切割机；XY工作台；单片机
目 录
摘要 I
Abstract II
1 绪论 1
1.1激光技术概述 1
1.2激光切割技术的应用 1
1.3设计任务 2
1.4总体设计方案分析 2
2 工作台机械结构设计 5
2.1 XY工作台的设计 5
2.1.1 X-Y工作台结构设计总述 5
2.1.2主要设计参数及依据 5
2.1.3 XY工作台部件进给系统受力分析 6
2.1.4初步确定XY工作台尺寸及估算重量 6
2.2 Z轴随动系统设计 6
2.3 机座的设计 7
2.3.1 机座的结构设计 7
2.3.2机座材料的选择 8
3 传动系统的设计 9
3.1丝杠的选型 9
3.1.1 丝杠的介绍 9
3.1.2丝杠螺母副的选择 10
3.1.3丝杠的校核 11
3.2 滚珠丝杠支承的选择 13
3.2.1 支承方式的选择 13
3.2.2 轴承的选择 13
3.3导轨的选型及计算 13
3.3.1 导轨的组成种类及其应满足的要求 13
3.3.2导轨材料的选择及热处理 13
3.3.3导轨的选型及长度估算 14
3.3.4导轨副的额定寿命计算 15
3.3.5滚动导轨副的技术要求 17
3.4 步进电机的选择 17
3.4.1步进电机的特点 17
3.4.2 步进电机的选型 17
3.4.3步进电机惯性负载的确定 19
3.4.4 步进电机接口及电路驱动 20
3.5齿轮传动机构的确定 23
3.5.1传动比的确定 23
3.5.2齿轮结构主要参数的确定 23
3.6传动系统刚度的确定 24
4 消隙方法与预紧 26
4.1 消隙方法 26
4.2预紧 27
5 控制系统设计 29
5.1 确定机床控制系统方案 29
5.2 主要硬件配置 29
5.2.1主要芯片选择 29
5.2.2 主要管脚功能 29
5.2.3 EPROM的选用 30
5.2.4 RAM的选用 31
5.2.5 89C51存储器及I/O的扩展 31
5.2.6 8155工作方式查询 32
5.2.7状态查询 33
5.2.8 8155定时功能 33
5.2.9 芯片地址分配 34
5.3 总体程序控制 35
5.3.1流程图 35
5.3.2主程序 35
5.4 键盘设计 36
5.4.1键盘定义及功能 36
5.4.2 键盘程序设计 37
5.5 显示器设计 38
5.5.1显示器显示方式的选用 38
5.5.2显示器接口 38
5.5.3 8155扩展I/O端口的初始化 38
5.6 插补说明 39
5.7光电隔离电路 41
5.8越界报警电路 42
结论 43
致谢 44
参考文献 45
附录 46
参考文献
[1] 李广弟.单片机基础.北京：北京航空航天大学出版社出版，2002
[2] 胡传昕.特种加工手册. 北京：北京出版社，2001
[3] 陈婵娟.数控机床设计. 北京：化学工业出版社，2006
[4] 张毅刚等.单片机原理及应用. 北京：高等教育出版社，2003
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[7] 赵万生.电火花加工技术. 哈尔滨：哈尔滨工业出版社，2000
[8] 徐灏.新编机械设计师手册. 北京：机械工业出版社版，2006
[9] 刘书华.数控机床与编程. 北京：机械工业出版社，2001
[10] 冯辛安.机械制造装备设计. 北京：机械工业出版社，1999
[11] Patton W.J. Mechanical Power Transmission. New Jersey: Printice-Hall,1980
