数控激光金属切削机床设计

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1、目录第一章绪论........................................................................................31.1课题背景31.2现实意义31.3设计任务31.4总体设计方案分析……………………………………………….3第二章基础知识介绍……………………………………….……52.1激光的物理特性……………………………………………….52.2激光器………………………………………………………….52.2.1半导体激光器……………………………………

2、……….72.2.2固体激光器……………………………………………….82.3液压系统及液压元件……………………………………………82.3.1液压缸主要尺寸的确定…………………………………..92.3.2液压元件参数的选择与确定……………………………102.4XY工作台………………………………………………………132.5滚珠丝杠传动系统…………………………………………….132.6滚珠导轨………………………………………………………14第三章总体结构的选择与设计…………………………………163.1总体框图介绍………………………

3、…………………………163.2机械系统设计…………………………………………………173.2.1XY工作台及Z轴的基本结构设计……………………..173.2.2滚珠丝杠传动系统的设计与计算………………………183.2.3步进电机及其传动机构的确定…………………………193.2.4消隙的方法与预紧………………………………………23第四章控制系统设计……………………………………………264.1机床控制系统方案………………………………………….....264.2主要芯片配置………………………………………………….264.3主要的控

4、制方式……………………………………………….324.3.1键盘与显示………………………………………………324.3.2报警………………………………………………………374.3.3光电耦合电路……………………………………………37第五章总结………………………………………...………….38参考文献…………………………………………...……………...39致谢………………………………………………………………..40第一章绪论1.1课题背景自从20世纪60年代美国采用红宝石激光器在钻石上打孔以来，激光加工技术经过几十年的发展，已

5、成为工业生产中的一项常用技术。在今天，几乎所有的重要工业部门都应用了激光器。在国际范围内比较，激光加工的应用在各个地区的各个行业有所不同：在美国，激光加工主要应用于汽车业和金属加工业；在亚洲，电器工业和半导体工业则是激光器供应商的最大客户；在欧洲，金属加工业和汽车业中的激光加工应用较多，而在半导体工业中则相对应用较少。另外，在欧洲，激光器在其他行业中也有广泛应用。如切割占24%，打孔占3%，焊接占14%，热处理占14%，雕刻占12%，打标占24%，其他占9%。1.2现实意义激光加工是一种先进的和广泛应用的加工技术，它是利用

6、高能量密度的激光束作为工具对材料进行热处理、表面熔覆、切割和焊接等。数控激光加工机床是集激光技术、机械、传感技术、自动检测、信息处理、计算机自动控制和伺服驱动等多项技术于一体，能完成三位平面和三维曲面的加工，在国防建设，航空航天，工程机械等领域获得了广泛的应用。1.3设计任务本次设计任务是设计一台单片机（89C51主控芯片）控制激光切割机床，主要设计对象是XY工作台部件及89C51单片机控制原理图。而对激光切割机其他部件如冷水机、激光器等不作为设计内容要求，只作一般了解。单片机对XY工作台的纵、横向进给脉冲当量0.001m

7、m/pluse。工作台部件主要构件为滚珠丝杠副、滚动直线导轨副、步进电机、工作台等。设计时应兼顾两方向的安装尺寸和装配工艺。1.4总体设计方案分析参考数控激光金属切削机床的有关技术资料，确定总体方案如下：采用89C51主控芯片对数据进行计算处理，由I/O接口输出控制信号给驱动器，来驱动步进电机，经齿轮机构减速后，带动滚珠丝杠转动，实现进给。其原理示意图1.1。X向工作台控制器驱动器步进电机步进电机驱动器Y向工作台图1.1系统总体原理图微机控制线路图参考MCS－51系列单片机控制XY工作台线路图。步进电机参照RORZE株式会

8、社的产品样本选取，以保证质量和运行精度,同时驱动器也选用RORZE的配套驱动器产品。滚珠丝杠的生产厂家很多，本设计参照了汉江机床厂、南京工艺装备制造厂的样本资料，力求从技术性能、价格状况、通用互换性等各方面因素考虑，最后选用南京工艺装备厂的FFZD系列滚珠丝杠，即内循环垫片预紧螺母式滚珠丝杠副。本设计弃