單片機（89C51主控芯片）控制激光切割機床設(shè)計說明書.doc

目錄單片機（89C51主控芯片）控制激光切割機床設(shè)計說明書目錄摘要ABSTRACT1緒論.21.1課題背景.21.2現(xiàn)實意義.31.3設(shè)計任務(wù).31.4總體設(shè)計方案分析.32機械部分XY工作臺及Z軸的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計.62.1XY工作臺的設(shè)計.62.1.1主要設(shè)計參數(shù)及依據(jù).62.1.2XY工作臺部件進給系統(tǒng)受力分析.62.1.3初步確定XY工作臺尺寸及估算重量.62.2Z軸隨動系統(tǒng)設(shè)計.73滾珠絲杠傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算.83.1強度計算.83.2滾珠絲杠副的傳動效率.84直線滾動導(dǎo)軌的選型.105步進電機及其傳動機構(gòu)的確定.115.1步進電機的選用.115.1.1脈沖當(dāng)量和步距角.115.1.2步進電機上起動力矩的近似計算.115.1.3確定步進電機最高工作頻率.125.2齒輪傳動機構(gòu)的確定.125.2.1傳動比的確定.125.2.2齒輪結(jié)構(gòu)主要參數(shù)的確定.125.3步進電機慣性負載的計算.136傳動系統(tǒng)剛度的討論.156.1根據(jù)工作臺不出現(xiàn)爬行的條件來確定傳動系統(tǒng)的剛度.156.2根據(jù)微量進給的靈敏度來確定傳動系統(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雙片齒輪錯齒調(diào)整法.187.2預(yù)緊.198數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計.208.1確定機床控制系統(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存儲器及I/O的擴展.228.2.68155工作方式查詢.238.2.7狀態(tài)查詢.248.2.88155定時功能.248.2.9芯片地址分配.258.3鍵盤設(shè)計.268.3.1鍵盤定義及功能.268.3.2鍵盤程序設(shè)計.268.4顯示器設(shè)計.308.4.1顯示器顯示方式的選用.308.4.2顯示器接口.318.4.38155擴展I/O端口的初始化.318.5插補原理.328.6光電隔離電路.338.7越界報警電路.338.8總體程序控制.338.8.1流程圖.328.8.2總程序.329步進電機接口電路及驅(qū)動.36結(jié)論.40參考文獻.41致謝.401緒論1摘要激光切割的適用對象主要是難切割材料，如高強度、高韌性材料以及精密細小和形狀復(fù)雜的零件，因而數(shù)控激光切割在我國制造業(yè)中正發(fā)揮出巨大的優(yōu)越性。本文設(shè)計了一臺單片機控制的數(shù)控激光切割機床，主要完成了：機床整體結(jié)構(gòu)設(shè)計，Z軸、XY軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計計算、滾珠絲杠、直線滾動導(dǎo)軌的選擇及其強度分析；以步進電機為進給驅(qū)動的驅(qū)動系統(tǒng)及其傳動機構(gòu)的分析設(shè)計計算；以89C51為主控芯片的數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計、系統(tǒng)初始化設(shè)計及系統(tǒng)軟件方案設(shè)計和步進電機的控制程序設(shè)計。關(guān)鍵詞CNC，激光切割機床，結(jié)構(gòu)，設(shè)計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，美國通用汽車公司率先使用一臺250WCO2激光器進行利用激光輻射提高材料耐磨性能的試驗研究，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，世界各國投入了大量資金和人力進行激光器、激光加工設(shè)備和激光加工對材料學(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)濟效益和社會效益。如今在中國，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，并且正逐步實現(xiàn)激光技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，國家也將其列為“九五”攻關(guān)重點項目之一。“十五”的主要工作是促進激光加工產(chǎn)