300x400数控激光切割机设计

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1、——■■晒—wI—，，一■屬■—■■■—•w■■，，▼■■，，VVv^vV-③②⑤⑦⑧④①⑥零④或③零②④⑨③⑦①①⑥专业队定做毕业设计，质量速度有保证！。目录IABSTRACTII1新仑11.1课题背景11.2现实意义11.3设计任务11.4总体设计方案分析22机械部分XY工作台及Z轴的基本结构设计42.1XY工作台的设计42.1.1主要设计参数及依据42.1.2XY工作台部件进给系统受力分析42.1.3初步确定XY工作台尺寸及估算重量42.2Z轴随动系统设计53滚珠丝杠传动系统的设计计算63

2、.1强度计算63.2滚珠丝杠副的传动效率6T)=tgy/1tg{y/七p)式(3.2)6式中V—滚珠丝杠的螺纹升角64直线滚动导轨的选型8导轨主耍分为滚动导轨和滑动导轨两种，8型号：选用GGB型四方叫等载荷型滚动直线导轨副85步进电机及其传动机构的确定95.1步进电机的选用95.1.1脉冲当量和步距角95.1.2步进电机上起动力矩的近似计算98.2.4RAM的选用98.2.589C51存储器及I/O的扩展108.2.68155工作方式查询118.2.7状态查询128.2.88155定时功能128

3、.2.9芯片地址分配138.3键盘设计148.3.1键盘定义及功能148.3.2键盘程序设计14N151BH158.4显不器设计188.4.1显示器显示方式的选用188.4.2显不器接口198.4.38155扩展I/O端口的初始化198.5插补原理208.6光电隔离电路218.7越界报警电路219步进电机接口电路及驱动24*吉i仑28±M29gCW401绪论1.1课题背景激光被誉为二十世纪最重大的科学发现之一，它刚一H世就引起了材料科学家的高度重视。1971年11只，美国通用汽车公司率先使用一台

4、250WC02激光器进行利用激光辐射提高材料耐磨性能的试验研究，并于1974年成功地完成了汽车转向器壳内表面（可锻铸铁材质）激光淬火工艺研究，淬硬部位的耐磨性能比未处理之前提高了10倍。这是激光表面改性技术的首次工业应用。多年以來，世界各国投入了大量资金和人力进行激光器、激光加工设备和激光加工对材料学的研究，促使激光加丄得到了飞速发展，弁获得了巨大的经济效益和社会效益。如今在中国，激光技术已在工业、农业、医学、军工以及人们的现代生活中得到广泛的应用，并且正逐步实现激光技术产业化，国家也将其列为“

5、九五”攻关重点项目之一。“十五”的主耍丄作是促进激光加工产业的发展，保持激光器年产值20%的平均増长率，实现年产值200亿元以上；在工业生产应用中普及和推广加工技术，重点完成电子、汽车、钢铁、石油、造船、航空等传统工业应用激光技术进行改造的示范工程；为信息、材料、生物、能源、空间、海洋等六大高科技领域提供崭新的激光设备和仪器。数控化和综合化把激光器与计算机数控技术、先进的光学系统以及高精度和自动化的工件定位相结合，形成研制和生产加丄中心，已成为激光加工发展的一个重要趋势。1.2现实意义激光切割机

6、是光、机、电一体化高度集成设备，科技含量高，与传统机加工相比，激光切割机的加工精度更高、柔性化好，冇利于提高材料的利用率，降低产品成木，减轻工人负枳，对制造业来说，可以说是一场技术革命。激光切割的适用对象主要是难切割材料，如高强度、高韧性、高硬度、高脆性、磁性材料，以及精密细小和形状复杂的零件。激光切割技术、激光切割机床正在各行各业中得到广泛的应用。因此研究和设计数控激光切割釘很强的现实意义。微机控制技术正在发挥出巨大的优越性。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

7、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耍求，只作一般了解。单片机对XY工作台的纵、横M进给脉冲当量0.001mm/pluse。工作台部件主要构件为滚珠丝副、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切割机的宥关技术资料，确定总体方案如卜、采用89C51主控芯片对数据进行计算处理，由I/O接门输出控制信号给驱动器，来驱动步进电机，经齿轮机构减速

8、G，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驱动器雜桃Y问丄作台图1.1系统总体原理罔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株式会社的产品样本选取，以保证质量和运行精度，吋驱动器也选用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杜副。