單片機(jī)（89C51主控芯片）控制激光切割機(jī)床設(shè)計(jì)說明書.doc

目錄單片機(jī)（89C51主控芯片）控制激光切割機(jī)床設(shè)計(jì)說明書目錄摘要ABSTRACT1緒論.21.1課題背景.21.2現(xiàn)實(shí)意義.31.3設(shè)計(jì)任務(wù).31.4總體設(shè)計(jì)方案分析.32機(jī)械部分XY工作臺(tái)及Z軸的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).62.1XY工作臺(tái)的設(shè)計(jì).62.1.1主要設(shè)計(jì)參數(shù)及依據(jù).62.1.2XY工作臺(tái)部件進(jìn)給系統(tǒng)受力分析.62.1.3初步確定XY工作臺(tái)尺寸及估算重量.62.2Z軸隨動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì).73滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算.83.1強(qiáng)度計(jì)算.83.2滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率.84直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的選型.105步進(jìn)電機(jī)及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的確定.115.1步進(jìn)電機(jī)的選用.115.1.1脈沖當(dāng)量和步距角.115.1.2步進(jìn)電機(jī)上起動(dòng)力矩的近似計(jì)算.115.1.3確定步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率.125.2齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的確定.125.2.1傳動(dòng)比的確定.125.2.2齒輪結(jié)構(gòu)主要參數(shù)的確定.125.3步進(jìn)電機(jī)慣性負(fù)載的計(jì)算.136傳動(dòng)系統(tǒng)剛度的討論.156.1根據(jù)工作臺(tái)不出現(xiàn)爬行的條件來確定傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度.156.2根據(jù)微量進(jìn)給的靈敏度來確定傳動(dòng)系統(tǒng)剛度.157消隙方法與預(yù)緊.17目錄7.1消隙方法.177.1.1偏心軸套調(diào)整法.177.1.2錐度齒輪調(diào)整法.187.1.3雙片齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法.187.2預(yù)緊.198數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì).208.1確定機(jī)床控制系統(tǒng)方案.208.2主要芯片配置.208.2.1主要芯片選擇.208.2.2主要管腳功能.208.2.3EPROM的選用.218.2.4RAM的選用.228.2.589C51存儲(chǔ)器及I/O的擴(kuò)展.228.2.68155工作方式查詢.238.2.7狀態(tài)查詢.248.2.88155定時(shí)功能.248.2.9芯片地址分配.258.3鍵盤設(shè)計(jì).268.3.1鍵盤定義及功能.268.3.2鍵盤程序設(shè)計(jì).268.4顯示器設(shè)計(jì).308.4.1顯示器顯示方式的選用.308.4.2顯示器接口.318.4.38155擴(kuò)展I/O端口的初始化.318.5插補(bǔ)原理.328.6光電隔離電路.338.7越界報(bào)警電路.338.8總體程序控制.338.8.1流程圖.328.8.2總程序.329步進(jìn)電機(jī)接口電路及驅(qū)動(dòng).36結(jié)論.40參考文獻(xiàn).41致謝.401緒論1摘要激光切割的適用對(duì)象主要是難切割材料，如高強(qiáng)度、高韌性材料以及精密細(xì)小和形狀復(fù)雜的零件，因而數(shù)控激光切割在我國(guó)制造業(yè)中正發(fā)揮出巨大的優(yōu)越性。本文設(shè)計(jì)了一臺(tái)單片機(jī)控制的數(shù)控激光切割機(jī)床，主要完成了：機(jī)床整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，Z軸、XY軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算、滾珠絲杠、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的選擇及其強(qiáng)度分析；以步進(jìn)電機(jī)為進(jìn)給驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的分析設(shè)計(jì)計(jì)算；以89C51為主控芯片的數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)、系統(tǒng)初始化設(shè)計(jì)及系統(tǒng)軟件方案設(shè)計(jì)和步進(jìn)電機(jī)的控制程序設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞CNC，激光切割機(jī)床，結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)1緒論2ABSTRACTLasercuttingmachinetoolwasusuallyusedforthehard-cuttingmaterial,suchashigh-strengthmaterial,highprecisionductilematerials,andsmartandcomplicatedcomponents.So,CNClasercuttinghasbeenplayinganimportantroleinChinasmanufacturingindustry.ThispaperdescribesthedesignofaSCM-controlledCNClasercuttingmachinetools.Moreattentionwaspaidontheoverallmachinedesign,Zaxis,XYaxisinthedesign,ball-screwandthechoiceoflinearmotionguideandintensityanalysis；thedrivesystemintowhichsteppermotorwasputandtheanalysisofthedrivesystemdesign；89C51chipwasmainlyusedforthedesignofhardwarecircuit,thedesignofsysteminitializationandthedesignofsteppermotorscontrollingprogram.KeywordsCNC,lasercuttingmachinetools,architecture,design1緒論1.1課題背景激光被譽(yù)為二十世紀(jì)最重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一，它剛一問世就引起了材料科學(xué)家的高度重視。1971年11月，美國(guó)通用汽車公司率先使用一臺(tái)250WCO2激光器進(jìn)行利用激光輻射提高材料耐磨性能的試驗(yàn)研究，并于1974年成功地完成了汽車轉(zhuǎn)向器殼內(nèi)表面（可鍛鑄鐵材質(zhì)）激光淬火工藝研究，淬硬部位的耐磨性能比未處理之前提高了10倍。這是激光表面改性技術(shù)的首次工業(yè)應(yīng)用。多年以來，世界各國(guó)投入了大量資金和人力進(jìn)行激光器、激光加工設(shè)備和激光加工對(duì)材料學(xué)的研究，促使激光加工得到了飛速發(fā)展，并獲得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。如今在中國(guó)，激光技術(shù)已在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、軍工以及人們的現(xiàn)代生活中得到廣泛的應(yīng)用，并且正逐步實(shí)現(xiàn)激光技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，國(guó)家也將其列為“九五”攻關(guān)重點(diǎn)項(xiàng)目之一。“十五”的主要工作是促進(jìn)激光加工產(chǎn)