300×400數(shù)控激光切割機(jī)XY工作臺(tái)部件及單片機(jī)控制設(shè)計(jì)【通過(guò)答辯畢業(yè)論文+CAD圖紙】

買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無(wú)憂 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)， 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 89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 光切割機(jī)床， 作臺(tái)，單片 機(jī) 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無(wú)憂 as an s of a NC on Z XY in of of 89of of of s XY 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無(wú)憂 目 錄 第一章 緒論 1 光技術(shù)概述 1 光切割機(jī)的應(yīng)用 1 計(jì)任務(wù) 1 體設(shè)計(jì)方案分析 2 第二章 機(jī)械部分 作臺(tái)及 Z 軸的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 Y 工作臺(tái)的設(shè)計(jì) 4 要設(shè)計(jì)參數(shù)及依據(jù) 4 Y 工作臺(tái)部件進(jìn)給系統(tǒng)受力分析 4 步確定 作臺(tái)尺寸及估算重量 4 軸隨動(dòng)系 統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 第三章 滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 7 珠絲杠副導(dǎo)程的確定 7 珠絲杠副的傳動(dòng)效率 7 第四章 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的選型 9 第五章 步進(jìn)電機(jī)及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的確定 11 進(jìn)電機(jī)的選用 11 沖當(dāng)量和步距角 11 進(jìn)電機(jī)上起動(dòng)力矩的近似計(jì)算 11 定步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率 12 輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的確定 12 動(dòng)比的確定 12 輪結(jié)構(gòu)主要參數(shù)的確定 12 進(jìn)電機(jī)慣性負(fù)載的計(jì)算 13 第六章 傳動(dòng)系統(tǒng)剛度的確定 15 據(jù)工作臺(tái)不出現(xiàn)爬行的條件來(lái)確定傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度 15 據(jù)微量進(jìn)給的靈敏度來(lái)確定傳動(dòng)系統(tǒng)剛度 15 第七章 消隙方法與預(yù)緊 17 隙方法 17 心軸套調(diào)整法 17 度齒輪調(diào)整 法 18 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無(wú)憂 片齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法 18 緊 19 第八章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 定機(jī)床控制系統(tǒng)方案 20 要硬件配置 20 要芯片選擇 20 要管腳功能 20 選用 21 選用 22 9儲(chǔ)器及 I/O 的擴(kuò)展 22 155 工作方式查詢 23 態(tài)查詢 24 155 定時(shí)功能 25 片地址分配 26 體程序控制 27 程圖 27 程序 27 盤設(shè)計(jì) 28 盤定義及功能 28 盤程序設(shè)計(jì) 29 示器設(shè)計(jì) 33 示器顯示方式的選用 33 示器接口 34 155 擴(kuò)展 I/O 端口的初始化 34 補(bǔ)原理 35 電隔離電路 35 界報(bào)警電路 36 第九章 步進(jìn)電機(jī)接口電路及驅(qū)動(dòng) 39 第十章 總 結(jié) 40 致 謝 41 參考文獻(xiàn) 42 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無(wú)憂 第一章 緒論 術(shù)概述 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) 250W 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(lái)，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)業(yè)的發(fā)展，保持激光器年產(chǎn)值 20的平均增長(zhǎng)率，實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)值 200 億元以上；在工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中普及和推廣加工技術(shù)，重點(diǎn)完成電子、汽車、鋼鐵、石油、造船、航空等傳統(tǒng)工業(yè)應(yīng)用激光技術(shù)進(jìn)行改造的示范工程；為信息、材料、生物、能源、空間、海洋等六大高科技領(lǐng)域提供嶄新的激光設(shè)備和儀器。 數(shù)控化和綜合化把激光器與計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)、先進(jìn)的光學(xué)系統(tǒng)以及高精度和自動(dòng)化 的工件定位相結(jié)合，形成研制和生產(chǎn)加工中心，已成為激光加工發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。 激光切割是用聚焦鏡將 光束聚焦在材料表面使材料熔化 ,同時(shí)用與激光束同軸的壓縮氣體吹走被熔化的材料 ,并使激光束與材料沿一定軌跡作相對(duì)運(yùn)動(dòng) ,從而形成一定形狀的切縫。從二十世紀(jì)七十年代以來(lái)隨著 目前已成為工業(yè)上板材切割的一種先進(jìn)的加工方法。在五、六十年代作為板材下料切割的主要方法中：對(duì)于中厚板采用氧乙炔火焰切割；對(duì)于薄板采用剪床下料 ,成形復(fù)雜零件大批量的采用 沖壓 ,單件的采用振動(dòng)剪。七十年代后 ,為了改善和提高火焰切割的切口質(zhì)量 ,又推廣了氧乙烷精密火焰切割和等離子切割。為了減少大型沖壓模具的制造周期 ,又發(fā)展了數(shù)控步?jīng)_與電加工技術(shù)。各種切割下料方法都有其有缺點(diǎn) ,在工業(yè)生產(chǎn)中有一定的適用范圍 。 激光切割機(jī)是光、機(jī)、電一體化高度集成設(shè)備，科技含量高，與傳統(tǒng)機(jī)加工相比，激光切割機(jī)的加工精度更高、柔性化好， 有利于提高材料的利用率，降低產(chǎn)品成本，減輕工人負(fù)擔(dān)， 對(duì)制造業(yè)來(lái)說(shuō)，可以說(shuō)是一場(chǎng)技術(shù)革命。 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、高硬度、高脆性、磁性材料， 以及精密細(xì)小和形狀復(fù)雜的零件。激光切割技術(shù)、激光切割機(jī)床正在各行各業(yè)中得到廣買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無(wú)憂 泛的應(yīng)用。因此研究和設(shè)計(jì)數(shù)控激光切割有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。微機(jī)控制技術(shù)正在發(fā)揮出巨大的優(yōu)越性。 本次設(shè)計(jì)任務(wù)是設(shè)計(jì)一臺(tái)單片機(jī)（ 89控芯片）控制激光切割機(jī)床，主要設(shè)計(jì)對(duì)象是 作臺(tái)部件及 89片機(jī)控制原理圖。而對(duì)激光切割機(jī)其他部件如冷水機(jī)、激光器等不作為設(shè)計(jì)內(nèi)容要求，只作一般了解。單片機(jī)對(duì) 作臺(tái)的縱、作臺(tái)部件主要構(gòu)件為滾珠絲杠副、滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副、步進(jìn)電機(jī) 、工作臺(tái)等。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)兼顧兩方向的安裝尺寸和裝配工藝。 參考數(shù)控激光切割機(jī)的有關(guān)技術(shù)資料，確定總體方案如下： 采用 89控芯片對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，由 I/O 接口輸出控制信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器，來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，經(jīng)齒輪機(jī)構(gòu)減速后，帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)給。其原理示意圖 1 圖 1系統(tǒng)總體原理圖 微機(jī)控制線路圖參考 51 系列單片機(jī)控制 作臺(tái)線路圖。 步進(jìn)電機(jī)參照 式會(huì)社的產(chǎn)品樣 本選取，以保證質(zhì)量和運(yùn)行精度 ,同時(shí)驅(qū)動(dòng)器也選用 配套驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品。 滾珠絲杠的生產(chǎn)廠家很多，本設(shè)計(jì)參照了漢江機(jī)床廠、南京工藝裝備制造廠的樣本資料，控 制 器 驅(qū) 動(dòng) 器 驅(qū) 動(dòng) 器 步進(jìn) 電機(jī) 步進(jìn) 電機(jī) X 向工作臺(tái) Y 向工作臺(tái) 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無(wú)憂 力求從技術(shù)性能、價(jià)格狀況、通用互換性等各方面因素考慮，最后選用南京工藝裝備廠的 內(nèi)循環(huán)墊片預(yù)緊螺母式滾珠絲杠副。 本設(shè)計(jì)棄用 選用單片機(jī)。單片機(jī)體積小、抗干擾能力強(qiáng)，對(duì)環(huán)境要求不高，可靠性高，靈活性好，性價(jià)比大大超過(guò)了 較后選用 89主芯片。在使用過(guò)程中 89K 的 但考慮實(shí)際情 況需配備 要求時(shí)序配備。選晶體頻率為 689取時(shí)間約為 3t，則 t 480常用 取時(shí)間約為20045089讀取時(shí)間應(yīng)大于 求的讀取時(shí)間。 89讀寫時(shí)間約為 4T，則66000用 寫時(shí)間為 200右，均滿足要求。根據(jù)需要，擴(kuò)展I/O 接口 8155，因顯示數(shù)據(jù)主要為數(shù)字及部分功能字，為簡(jiǎn)化電路采用 示器。鍵盤采用非編碼式矩陣電路。為防止強(qiáng)電干擾，采用光電隔離電路。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無(wú)憂 第二章 機(jī)械部分 作臺(tái)及 本設(shè)計(jì)的 作臺(tái)的參數(shù)定為： 工作臺(tái)行程：橫向 320向 450 工作臺(tái)最大尺寸（長(zhǎng)寬高）： 1100 900 300 工作臺(tái)最大承載重量： 120 脈沖當(dāng)量： 進(jìn)給速度： 60 平方毫米 / 表面粗糙度： 設(shè)計(jì)壽命： 15 年 因激光切割機(jī)床為激光加工 ,其激光器與工件之間不直接接觸 ,因此可以認(rèn)為在加工過(guò)程中沒有外力負(fù)載作用。其切削力為零。 間滑臺(tái)、底座等零部件組成 ,各自之間均以滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副相聯(lián) ,以保證相對(duì)運(yùn)動(dòng)精度。 設(shè)下底座的傳動(dòng)系統(tǒng)為橫向傳動(dòng)系統(tǒng)，即 導(dǎo)軌為縱向傳動(dòng)系統(tǒng)，即 一般來(lái)說(shuō) ,數(shù)控切割機(jī)床的滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的摩擦 力可忽略不計(jì) ,但滾珠絲杠副 ,以及齒輪之間的滑動(dòng)摩擦不能忽略 ,這些摩擦力矩會(huì)影響電機(jī)的步距精度。另外由于采取了一系列的消隙、預(yù)緊措施 ,其產(chǎn)生的負(fù)載波動(dòng)應(yīng)控制在很小的范圍。 初定工作臺(tái)尺寸 (長(zhǎng)寬高度 )為 :1200 950 70料為 重為 625N ( 設(shè)中托座尺寸 (長(zhǎng)寬高度 )為 :1200 520 220料為 重為 250N（ 另外估計(jì)其他零件的重量約為 250N ( 加上工件最大重量約為 1201176N） (G)。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無(wú)憂 則下托座導(dǎo)軌副所承受的最大負(fù)載 W=2+ 665+250+250+1176 2301N 軸隨動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 激光切割機(jī)對(duì) Z 軸隨動(dòng)機(jī)構(gòu)要求非常高。在切割中需隨時(shí)檢測(cè)和控制切割表面的不平度，通過(guò)伺服電機(jī)和滾珠絲桿調(diào)整切割頭的高度，以保證激光聚焦后的焦點(diǎn)在切割板材的表面位置。由于激光焦點(diǎn)至板面的距離將影響割縫寬窄及質(zhì)量，因此，要求 時(shí)，隨動(dòng)速度應(yīng)大于 5m/動(dòng)速度太快會(huì)造成切割頭上下震蕩，太慢又造成切割頭跟不上的現(xiàn)象。目前 。對(duì)加工板材的檢測(cè)主要有電容、電感、電阻、激光、紅外等幾種方式。電感式和電阻式屬于傳感器，激光、紅外及電容式屬于非接觸式傳感器。電容式傳感器在運(yùn)動(dòng)檢測(cè)過(guò)程中不發(fā)生摩擦阻力，最適于金屬板材和高速切割加工，而激光和紅外位移傳感器對(duì)加工材料的反射率很敏感，僅適用于一些特殊場(chǎng)合的切割加工(如強(qiáng)磁場(chǎng)、強(qiáng)干擾環(huán)境 )。所以在選擇傳感器時(shí)，應(yīng)注意檢測(cè)精度和對(duì)切割材料的適應(yīng)性，同時(shí)安裝時(shí)還需要注意采取抗干擾措施。 割頭具有多種先進(jìn)的智能和附加功能，如自動(dòng)調(diào)整激光噴嘴距離、自動(dòng)清潔噴嘴、同軸噴水機(jī)構(gòu)、切割頭轉(zhuǎn)動(dòng)、切割嘴 擺動(dòng)等。這些功能機(jī)構(gòu)的增加 ,不可避免地增加了切割頭的重量，成切割頭的動(dòng)態(tài)性能不好 ,隨動(dòng)機(jī)構(gòu)反應(yīng)不靈敏。一般來(lái)說(shuō)，普通數(shù)控激光切割機(jī) 采用重力平衡設(shè)施。而高性能數(shù)控激光切割機(jī)的 別是在高速飛行光路設(shè)計(jì)中 ,這一點(diǎn)尤為重要。目前 Z 軸上的重力平衡設(shè)施使用較多的是采用氣缸托動(dòng)方式 (圖 2該方式重量輕、體積小、易安裝，還可根據(jù)要求調(diào)整氣缸的平衡力。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無(wú)憂 反光鏡平衡氣缸直線導(dǎo)軌切 割 頭Z 軸絲桿Z 軸電機(jī)圖 2Z 軸隨動(dòng)機(jī)構(gòu)買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無(wú)憂 第三章 滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 （一） 根據(jù)機(jī)床的受力情況及結(jié)構(gòu)尺寸，參照 南京工藝裝備廠的產(chǎn)品系列 ，選用 循環(huán)墊片預(yù)緊螺母式滾珠絲桿，具體型號(hào)如下： X 向： 50490 500 Y 向： 50400 1100 （二） 因 X 向的滾珠絲桿比 Y 向的滾珠絲桿所受的負(fù)載大，現(xiàn)只計(jì)算 X 向絲桿的相關(guān)數(shù)據(jù)， Y 向根據(jù) X 向的結(jié)果相同選用即可滿 足要求。 （三） 具體計(jì)算如下。 珠絲杠副導(dǎo)程的確定 軸向負(fù)荷計(jì)算公式： F+ 式中 F 切削力， F=0 W 工件重量加工作臺(tái)重量 W=2301N U 滾動(dòng)導(dǎo)軌上的滾動(dòng)摩擦系數(shù)（約為 取 U=根據(jù)式（ 2301=92N 激光切割機(jī)滾珠絲杠是在低速條件下工作的。 故本處的 a F=照樣本參數(shù) ,這里的 常小，選定導(dǎo)程為 4 的滾珠絲杠副。 珠絲杠副的傳動(dòng)效率 滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率為 : / ( )tg （ 式中 滾珠絲杠的螺紋升角 當(dāng)量摩擦角 根據(jù) 當(dāng)量摩擦 系數(shù)和當(dāng)量摩擦角 關(guān)系（見表 3 前面已經(jīng)定 v=1m/s，材料選擇灰鑄鐵 5 。 所以： =400 ， = 因?yàn)?= d） （ 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無(wú)憂 式中 :導(dǎo)程， 4mm d 絲杠公稱直徑， 25根據(jù)式（ 則根據(jù)式（ ： 表 3當(dāng)量摩擦系數(shù) f 和當(dāng)量摩擦角 齒圈材料 錫 青 銅 無(wú)錫青銅 灰鑄鐵 齒面硬度 5 其它 5 5 其它 相對(duì)速度 s m/s f f f f f 5 8 10 15 24 17 509 434 343 309 235 217 200 143 136 122 116 102 055 048 045 51 543 509 417 343 309 252 235 217 200 147 140 129 122 109 012 758 724 543 509 400 343 309 252 235 217 200 143 0 2 758 724 543 509 400 343 309 045 905 758 651 549 509 434 400 買文檔 就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無(wú)憂 第四章 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的選型 導(dǎo)軌主要分為滾動(dòng)導(dǎo)軌和滑動(dòng)導(dǎo)軌兩種， 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌在數(shù)控機(jī)床中有廣泛的應(yīng)用。相對(duì)普通機(jī)床所用的滑動(dòng)導(dǎo)軌而言，它有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)： 定位精度高 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌可使摩擦系數(shù)減小到滑動(dòng)導(dǎo)軌的 1/50。由于動(dòng)摩擦與靜摩 擦系數(shù)相差很小，運(yùn)動(dòng)靈活，可使驅(qū)動(dòng)扭矩減少 90%，因此，可將機(jī)床定位精度設(shè)定到超微米級(jí)。 降低機(jī)床造價(jià)并大幅度節(jié)約電力 采用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的機(jī)床由于摩擦阻力小，特別適用于反復(fù)進(jìn)行起動(dòng)、停止的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，可使所需的動(dòng)力源及動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)小型化，減輕了重量，使機(jī)床所需電力降低 90%，具有大幅度節(jié)能的效果。 可提高機(jī)床的運(yùn)動(dòng)速度 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌由于摩擦阻力小，因此發(fā)熱少，可實(shí)現(xiàn)機(jī)床的高速運(yùn)動(dòng)，提高機(jī)床的工作效率 20 30%。 可長(zhǎng)期維持機(jī)床的高精度 對(duì)于滑動(dòng)導(dǎo)軌面的流體潤(rùn)滑，由于油膜的浮動(dòng)，產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)精度的誤差是無(wú)法避免的。在絕大多數(shù)情況下，流體潤(rùn)滑只限于邊界區(qū)域，由金屬接觸而產(chǎn)生的直接摩擦是無(wú)法避免的，在這種摩擦中，大量的能量以摩擦損耗被浪費(fèi)掉了。與之相反，滾動(dòng)接觸由于摩擦耗能小滾動(dòng)面的摩擦損耗也相應(yīng)減少，故能使直線滾動(dòng)導(dǎo)軌系統(tǒng)長(zhǎng)期處于高精度狀態(tài)。同時(shí)，由于使用潤(rùn)滑油也很少，大多數(shù)情況下只需脂潤(rùn)滑就足夠了，這使得在機(jī)床的潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)及使用維護(hù)方面都變的非常容易了。 所以在結(jié)構(gòu)上選用：開式直線滾動(dòng)導(dǎo)軌 。參照 南京工藝裝備廠的產(chǎn)品系 列。 型號(hào)：選用 四方向等載荷型滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副 ，如圖 4 具體型號(hào)： X 向選用 2 500Y 向選用 2 1100文檔 就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無(wú)憂 圖 4直線滾動(dòng)導(dǎo)軌 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無(wú)憂 第五章 步進(jìn)電機(jī)及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的確定 進(jìn)電機(jī)的選用 沖當(dāng)量和步距 角 已知脈沖當(dāng)量為 1 m/步距角越小，則加工精度越高。倍細(xì)分）。 電機(jī)起動(dòng)力矩： 12M M M（ 式中 : : 1 / 2 ( ) d t g （ =92 =m ： 2 /2a o F P （ 式中 : K 預(yù)緊時(shí)的摩擦系數(shù)， 導(dǎo)程， 4 預(yù)緊力， 有： 1600=640N 承型號(hào)為 6004 輕系列，預(yù)緊力為 130N。故根據(jù)式（ m 齒輪傳動(dòng)比公式為： i= (360 p)，故步進(jìn)電機(jī)輸出軸上起動(dòng)矩近似地可估算為： / i（ =360 M p / 式中 : p =l m/ M= M 2= =文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無(wú)憂 q=h 根據(jù)式（ 60 m 因 為電機(jī)為五相運(yùn)行 )。則步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩q/ m 參考有關(guān)數(shù)控激光切割機(jī)床的資料 ,可以知道步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率不超過(guò)1000 根據(jù)以上討論并參照樣本 ,確定選取 步進(jìn)電機(jī)，該電機(jī)的最大靜止轉(zhuǎn)矩為 m，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 235g/要實(shí)現(xiàn)脈沖當(dāng)量 l m/設(shè)計(jì)要求，必須通過(guò)齒輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行分度，其傳動(dòng)比為： / ( 3 6 0 ) （ 式中： 為滾珠絲杠導(dǎo)程 為步距角 p 為脈沖當(dāng)量 根據(jù)前面選定的幾個(gè)參數(shù)，由 式（ ： i =4/360 4:1=1 根據(jù)結(jié)構(gòu)要求 ,選用 30， 120 齒輪類型：選擇直齒加工方便。 模數(shù)選擇：本工作臺(tái)負(fù)載相當(dāng)輕 ,參考同類型的機(jī)床后 ,選擇 m 1 齒輪傳動(dòng)側(cè)隙的消除。 中心距的計(jì)算： A=m（ （ 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無(wú)憂 =1 (30+120)/2=75頂高為 1根高為 125寬為 20 齒輪材料及熱處理： 小齒輪 用 40面高頻淬火 ; 大齒輪 用 45 號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處 理。 由資料知，激光切割機(jī)的負(fù)載可以認(rèn)為是慣性負(fù)載。機(jī)械機(jī)構(gòu)的慣量對(duì)運(yùn)動(dòng)特性有直接的影響。不但對(duì)加速能力、加速時(shí)驅(qū)動(dòng)力矩及動(dòng)態(tài)的快速反應(yīng)有關(guān)，在開環(huán)系統(tǒng)中對(duì)運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性也有很大的影響，因此要計(jì)算慣性負(fù)載。限于篇幅，在此僅對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)的負(fù)載進(jìn)行計(jì)算。 慣性負(fù)載可由以下公式進(jìn)行計(jì)算： 0 2D 1 1 2 2 3 4 m J + J + ( Z / Z ) ( J + J ) + J ( V / ) m D （ 式中： e 2的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 3的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 各項(xiàng)計(jì)算如下： 已知： 0忽略不計(jì)， 輪慣性轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式： 22J = m = G /g （ 其中： 為回轉(zhuǎn)半徑 滾珠絲杠的慣性矩計(jì)算公式： J= 2 （ 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無(wú)憂 最后計(jì)算可得： 102=103=104=10m=12 m/s D=2 s 故慣性負(fù)載根據(jù)式（ ： 0+2)（ + D)2 g. 值為近似值故此值小于所選電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無(wú)憂 第六章 傳動(dòng)系統(tǒng)剛度的分析 激光切割機(jī) 作臺(tái)其實(shí)為 一進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)，其傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度可根據(jù)不出現(xiàn)摩擦自振或保證微量進(jìn)給靈敏度的條件來(lái)確定。 據(jù)工作臺(tái)不出現(xiàn)爬行的條件來(lái)確定傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度 傳動(dòng)系統(tǒng)中的當(dāng)量剛度 K 或當(dāng)扭轉(zhuǎn)剛度 C 主要由最后傳動(dòng)件的剛度 0決定的，在估算時(shí)，取 K=C=滾珠絲杠傳動(dòng) ,其變形主要包括： 絲杠拉壓變形 扭轉(zhuǎn)變形 絲杠和螺母的螺紋接觸變形及螺母座的變形。 軸承和軸承座的變形。 在工程設(shè) 計(jì)和近似計(jì)算時(shí)，一般將絲杠的拉壓變形剛度的三分之一作為滾珠絲杠副的傳動(dòng)剛度 據(jù)支承形式可得： 3/ 3 * 1 0 ( / ) F L K g f m m 式（ 式中： E=10 ) F= L=250 根據(jù)式（ ： 動(dòng)系統(tǒng)剛度較大，可以滿足要求。 此時(shí)傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度應(yīng)滿足： K 式（ 式中： K 傳動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)量剛度 部件運(yùn)動(dòng)時(shí)的靜摩擦力 N 正壓力 ,N=W/g=230 靜摩擦系數(shù)，取 部件調(diào)整時(shí)，所需的最小進(jìn)給量 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無(wú)憂 則： 30 =p=m/滿足微量進(jìn)給要求的傳動(dòng)系統(tǒng)剛度為 : K 合上述傳動(dòng)系統(tǒng)剛度的討論可知滿足微量進(jìn)給靈敏度所需要的剛度較小 ，可以達(dá)到精度要求。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無(wú)憂 第七章 消隙方法與預(yù)緊 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械進(jìn)給裝置中常采用齒輪傳動(dòng)副來(lái)達(dá)到一定的降速比和轉(zhuǎn)矩的要求。由于齒輪在制造中總是存在著一定的誤差，不可能達(dá)到理想齒面的要求，因此一對(duì)嚙合的齒輪，總應(yīng)有一定的齒側(cè)間隙才能正常地工作。 齒側(cè)間隙會(huì)造成進(jìn)給系統(tǒng)的反向動(dòng)作落后于數(shù)控系統(tǒng)指令要求，形成跟隨誤差甚至是輪廓誤差。 對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，齒側(cè)間隙也會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，齒輪傳動(dòng)副常采用各種消除側(cè)隙的措施，以盡量減小齒輪側(cè)隙。數(shù)控機(jī)床 上常用的調(diào)整齒側(cè)間隙的方法針對(duì)不同類型的齒輪傳動(dòng)副有不同的方法。 如圖 7輪裝在電動(dòng)機(jī)軸上，調(diào)整偏心軸套可以改變齒輪和之間的中心距，從而消除齒側(cè)間隙。 圖 7偏心軸套調(diào)整法 1 2 3買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無(wú)憂 如圖 7示將一對(duì)齒輪和的輪齒沿齒寬方向制成小錐度，使齒厚在齒輪的軸向稍有變化。調(diào)整時(shí)改變墊片的厚度就能改變齒輪和的軸向相對(duì)位置，從而消 除齒側(cè)間隙。 圖 7度齒輪調(diào)整法 圖 7另一種雙片齒輪周向彈簧錯(cuò)齒消隙結(jié)構(gòu)，兩片薄齒輪 1 和 2 套裝一買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無(wú)憂 起，每片齒輪各開有兩條周向通槽，在齒輪的端面上裝有短柱 3，用來(lái)安裝彈簧4。裝配時(shí)使彈簧 4 具有足夠的拉力，使兩個(gè)薄齒輪的左右面分別與寬齒輪的左右面貼緊，以消除齒側(cè)間隙。 對(duì)比三種方案： 第一種需要經(jīng)常的調(diào)整，對(duì)于本身就以提高效率為目標(biāo)的數(shù)控機(jī)床而言肯定不合適。 第二種是很不錯(cuò)的方案，但在切割機(jī)上并不實(shí)用。 第三種方案相比較而言在數(shù)控切割機(jī)上適用，而且不需要人為經(jīng) 常調(diào)整，很適合數(shù)控機(jī)床的需要。 本設(shè)計(jì)方案選用第三種方法 。 圖 7雙片齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法 滾珠絲杠副在工作臺(tái)上的支承方式有兩種。一種是單支承形式；另一種是兩端支承形式，本設(shè)計(jì)選用兩端支承形式中的“雙支點(diǎn)各單向固定”的支承方式。該形式夾緊一對(duì)圓錐滾子軸承的外圈而預(yù)緊，提高軸承的旋轉(zhuǎn)精度，增加軸承裝置的剛性，減小機(jī)器工作時(shí)軸承的振動(dòng)。預(yù)緊量由廠家提供。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無(wú)憂 單片機(jī) I/O 口 擴(kuò)展 驅(qū)動(dòng)器 光電隔離 功 率 放 大 縱向絲 杠 存儲(chǔ)器擴(kuò)展 驅(qū)動(dòng)器 橫向絲 杠 Z 軸電機(jī) Z 向絲杠 第八章 控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 定機(jī)床控制系統(tǒng)方案 根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)方案的要求，可以看出：對(duì)機(jī)械部分的控制只有進(jìn)給系統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)的控制和工作臺(tái)回轉(zhuǎn)的步進(jìn)電機(jī)控制?？刂葡到y(tǒng)有微機(jī)的、有 、也有單片機(jī)的，這里采用的是開環(huán)控制系統(tǒng)，可以選擇經(jīng)濟(jì)型的單片機(jī)控制系統(tǒng)。另外，居然要控制，就得有輸入和輸出設(shè)備才能對(duì)相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制。其控制系統(tǒng)框圖如圖 8 圖 8控制系統(tǒng)框圖 要硬件配置 由于 89片在性價(jià)比上比同類單片機(jī)高，加上 8031、 8051 市場(chǎng)上已經(jīng)停產(chǎn)，所以選擇 89為主芯片。 要管腳功能 890腳雙列直插式芯片。主要管腳功能 : 控制線 片外存儲(chǔ)器選擇端，雖然 89為了方便接線和各程序的存放，故不使用內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，這樣 地，從外部程序存儲(chǔ)器讀取指令。 外部程序存儲(chǔ)器選 通端 ,以區(qū)別讀外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 地址鎖存控制端 ,系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)， 制 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和地址隔離。此外 l/6晶振的固定頻率輸出正脈沖 ,可作為外部時(shí)鐘或定時(shí)脈沖。 鍵 盤 顯示器 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無(wú)憂 復(fù)位端 ,當(dāng)輸入的復(fù)位信號(hào)延續(xù)二個(gè)周期以上高電平，完成復(fù)位初始化操作。 89 外接存儲(chǔ)器時(shí)，此口為擴(kuò)展電路低八位地址和數(shù)據(jù)總線復(fù)用口； 用戶使用的 I/ 外接存儲(chǔ)器時(shí) ,作擴(kuò)展電路高八位的地址總線； 雙重功能口； 個(gè) 電路， 時(shí)鐘 用內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，二端接石英和微調(diào)電路；使用外部時(shí)鐘時(shí)，接外部時(shí)鐘脈沖信號(hào)。 89 地址總線 地址總線為 16位，外部存儲(chǔ)器直接尋址范圍為 64址總線由 供八位 八位 2口直接提供。 數(shù)據(jù)總線 數(shù)據(jù)總線為 8位，自 , 控制總線 由 A 、 成。 為簡(jiǎn)化電路，此處選用 27648K*8 位 )。 本設(shè)計(jì)采用二片 2764別存放監(jiān)控程序 ,各功能模塊程序 ,常用零件加工程序。以便于更換各功能模塊程序和零件加工程序時(shí)，只需更換各自芯片即可，方便升級(jí)。 2764芯片主要引腳功能 : 13位地址線 數(shù)據(jù)輸出線 數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào) 編程控制信號(hào)，用于引入編程脈沖 片選信號(hào) 2764主要工作方式 : 讀方式 低電平， 5 寫方式 低電平 , 為低電平， 21V, 高電平買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無(wú)憂 時(shí)， 2764芯片處于禁止?fàn)顟B(tài)。將數(shù)據(jù)線上數(shù)據(jù)固化到指定地址單元。 編程禁止方式一此為向多片 2764寫入不同程序而設(shè)置的，當(dāng) 21V 時(shí)，高電平時(shí)， 2764 芯片處于編程禁止?fàn)顟B(tài)。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 常采用 ， 靜態(tài)、動(dòng)態(tài)兩種。動(dòng)態(tài) 耗小，成本低，但控制邏輯復(fù)雜，需要定期刷新 ,尤其是容易受到干擾，對(duì)環(huán)境、結(jié)構(gòu)、電摞等都有較高的要求。對(duì)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)而言 ,可靠是第一位的 ,此處選用大容量靜態(tài) K*8位 )一片。 6264主要引腳功能： 13位地址線 數(shù) 據(jù)輸入輸出線 數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào) 寫選通信號(hào) 片選信號(hào) 6264主要工作方式 : 讀方式 低電平， 高電平時(shí)， 6264 將數(shù)據(jù)輸出到指定地址。 寫方式 低電平， 為低電平時(shí) ,允許數(shù)據(jù)輸入。 封鎖方式 高電平時(shí)，該芯片沒被選通，不工作。 9。這類芯片一般具有多種功能，使用靈活方便，使用前 必須由 其編程設(shè)定工作方式，然后按設(shè)定的方式進(jìn)行操作。 8155可編程并行 I/格便宜，且具有與 片機(jī)配置簡(jiǎn)單、方便等優(yōu)點(diǎn)。是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)最常用的外部功能擴(kuò)展器件之一。 (1)存儲(chǔ)器與單片機(jī)聯(lián)接，主要是通過(guò)三總線聯(lián)