數(shù)控激光切割機(jī)

（數(shù)控加工）數(shù)控激光切割機(jī)摘要精品文檔放心下載精品文檔放心下載越性。感謝閱讀ZXY精品文檔放心下載強(qiáng)度分析；以步進(jìn)電機(jī)為進(jìn)給驅(qū)動的驅(qū)動系統(tǒng)及其傳動機(jī)構(gòu)的分析設(shè)計計算；感謝閱讀以89C51精品文檔放心下載案設(shè)計和步進(jìn)電機(jī)的控制流程設(shè)計。關(guān)鍵詞:CNC激光切割機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計ABSTRACTLasercuttingmachinetoolwasusuallyusedforthehard-cuttingmaterial,s精品文檔放心下載uchashigh-strengthmaterial,highprecisionductilematerials,andsmartandc精品文檔放心下載omplicatedcomponents.So,CNClasercuttinghasbeenplayinganimportantrolei感謝閱讀nChina'smanufacturingindustry.精品文檔放心下載ThispaperdescribesthedesignofaSCM-controlledCNClasercuttingmachin謝謝閱讀etools.Moreattentionwaspaidontheoverallmachinedesign,Zaxis,XYaxisinth精品文檔放心下載edesign,ball-screwandthechoiceoflinearmotionguideandintensityanalysis;t感謝閱讀hedrivesystemintowhichsteppermotorwasputandtheanalysisofthedrivesyste精品文檔放心下載mdesign;89C51chipwasmainlyusedforthedesignofhardwarecircuit,thedesign精品文檔放心下載ofsysteminitializationandthedesignofsteppermotor’scontrollingprogram謝謝閱讀.Keywords:CNC;lasercuttingmachinetools;architecture;design精品文檔放心下載目錄摘要IABSTRACTII目錄III第壹章緒論11.1課題背景11.2課題研究的目的和意義11.3國內(nèi)外現(xiàn)狀21.4存在的主要問題31.5設(shè)計任務(wù)31.6總體設(shè)計方案4第二章機(jī)械部分設(shè)計52.1機(jī)械部分XY工作臺及Z軸的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計5謝謝閱讀2.1.1XY工作臺設(shè)計52.1.2.Z軸隨動系統(tǒng)52.2滾珠絲杠傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算62.2.1滾珠絲杠的選型62.2.2絲杠的校核72.3直線滾動導(dǎo)軌的選型82.4步進(jìn)電機(jī)及其傳動機(jī)構(gòu)的確定92.4.1步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)92.5齒輪傳動機(jī)構(gòu)的確定102.5.1傳動比確定102.5.2消隙方法112.6軸承的選擇11第三章數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計123.1確定機(jī)床控制系統(tǒng)方案123.2主要芯片配置133.2.1主要芯片選擇133.2.2主要管腳功能133.2.3EPROM的選用143.2.4RAM的選用143.2.589C51存儲器及I/O的擴(kuò)展153.2.68155工作方式查詢163.2.7狀態(tài)查詢173.2.88155定時功能173.3鍵盤設(shè)計183.3.1鍵盤定義及功能183.3.2鍵盤程序設(shè)計183.4顯示器設(shè)計203.4.1顯示器顯示方式的選用203.4.2顯示器接口203.5步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動233.6光電隔離電路243.7越界報警電路25結(jié)論26致謝27參考文獻(xiàn)28第壹章緒論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)之壹，它剛壹問世就引起了材料科學(xué)感謝閱讀家子、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)行改造的示范感謝閱讀工程；為信息、材料、生物、能源、空間、海洋等六大高科技領(lǐng)域提供嶄新的激精品文檔放心下載光設(shè)備和儀器。數(shù)控化和綜合化把激光器和計算機(jī)數(shù)控技術(shù)、先進(jìn)的光學(xué)系統(tǒng)以及高精度和謝謝閱讀自動化的工件定位相結(jié)合，形成研制和生產(chǎn)加工中心，已成為激光加工發(fā)展的壹精品文檔放心下載個重要趨勢。的高度重視。1971年11月，美國通用汽車X公司率先使用壹臺感謝閱讀250WCO21974年成精品文檔放心下載功地完成了汽車轉(zhuǎn)向器殼內(nèi)表面（可鍛鑄鐵材質(zhì)）激光淬火工藝研究，淬硬部位精品文檔放心下載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。精品文檔放心下載多年以來，世界各國投入了大量資金和人力進(jìn)行激光器、激光加工設(shè)備和激光加感謝閱讀工對材料學(xué)的研究，促使激光加工得到了飛速發(fā)展，且獲得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和感謝閱讀社會效益。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)代感謝閱讀生活中得到廣泛的應(yīng)用，且且正逐步實現(xiàn)激光技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，國家也將其列為“九感謝閱讀五攻關(guān)重點(diǎn)項目之壹。“十五的主要工作是促進(jìn)激光加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，保持感謝閱讀激光器年產(chǎn)值20％的平均增長率，實現(xiàn)年產(chǎn)值200億元之上。謝謝閱讀1.2課題研究的目的和意義激光切割機(jī)是光、機(jī)、電壹體化高度集成設(shè)備，科技含量高，和傳統(tǒng)機(jī)加工感謝閱讀相比，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，降低精品文檔放心下載產(chǎn)品成本，減輕工人負(fù)擔(dān)，對制造業(yè)來說，能夠說是壹場技術(shù)革命。精品文檔放心下載激光切割的適用對象主要是難切割材料，如高強(qiáng)度、高韌性、高硬度、高脆謝謝閱讀性、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)床謝謝閱讀正在各行各業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。因此研究和設(shè)計數(shù)控激光切割有很強(qiáng)的現(xiàn)實意感謝閱讀義。微機(jī)控制技術(shù)正在發(fā)揮出巨大的優(yōu)越性。在高功率數(shù)控激光切割成套設(shè)備開發(fā)及制造方面，經(jīng)過十幾年的發(fā)展，我國精品文檔放心下載2007年國內(nèi)大型激光謝謝閱讀切割設(shè)備的銷售額達(dá)到15億元，在中低端產(chǎn)品方面基本占領(lǐng)國內(nèi)市場，且有部感謝閱讀分產(chǎn)品出口。但和美國、歐盟、日本等發(fā)達(dá)國家相比，我國的激光切割設(shè)備仍然感謝閱讀停留在低端產(chǎn)品階段，而且高功率激光器、激光專用控制系統(tǒng)、激光光束傳輸控精品文檔放心下載制、激光切割專有技術(shù)等絕大部分核心技術(shù)仍依賴進(jìn)口。目前，國際上德國通快謝謝閱讀TRUMPFX公司、瑞士百超BYSTRONIC和意大利PRIMA等國際知名X公司已經(jīng)開發(fā)感謝閱讀出大功率、大幅面、高速、飛行光路、多維立體、數(shù)控自動的激光切割機(jī)。在高精品文檔放心下載端激光切割系統(tǒng)領(lǐng)域，我國和國際先進(jìn)水平存在較大差距，產(chǎn)品基本依賴進(jìn)口，謝謝閱讀每年不得不花費(fèi)數(shù)十億元從國外引進(jìn)相關(guān)技術(shù)和設(shè)備。如船舶制造業(yè)中厚鋼板的謝謝閱讀激光切割設(shè)備、三維立體激光切割設(shè)備、有色金屬激光切割設(shè)備等，引進(jìn)價格昂精品文檔放心下載貴、訂貨周期長、售后服務(wù)無法及時保證，嚴(yán)重制約了我圍困民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。且感謝閱讀且由于國外在該領(lǐng)域出口對我國有明確的限制，采用許可證制度，嚴(yán)格規(guī)定該項精品文檔放心下載技術(shù)不能用于軍工、航空航天等領(lǐng)域，因此我國急需突破該項技術(shù)。謝謝閱讀1.3國內(nèi)外現(xiàn)狀激光加工是國外激光應(yīng)用中最大的項目，也是對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造的重要手段，感謝閱讀主要是kW級到10kW級CO2激光器和百瓦到千瓦級YAG激光器實現(xiàn)對各種材料的謝謝閱讀切割、焊接、打孔、刻劃和熱處理等。激光加工應(yīng)用領(lǐng)域中，CO2激光器以切割和焊接應(yīng)用最廣，分別占到70％和謝謝閱讀2010YAG50精品文檔放心下載割（15％）為主。在美國和歐洲CO2激光器占到了70~80％。我國激光加工中以精品文檔放心下載切割為主的占10％，其中98％之上的CO2激光器，功率在1.5kW~2kW范圍內(nèi)，謝謝閱讀而以熱處理為主的約占15精品文檔放心下載技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性和社會效益都很高，故有很大的市場前景。在汽車工業(yè)中，激光加工技術(shù)充分發(fā)揮了其先進(jìn)、快速、靈活地加工特點(diǎn)。感謝閱讀如在汽車樣機(jī)和小批量生產(chǎn)中大量使用三維激光切割機(jī)，不僅節(jié)省了樣板及工裝精品文檔放心下載設(shè)備，仍大大縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期；激光束在高硬度材料和復(fù)雜而彎曲的表面打精品文檔放心下載Toyota謝謝閱讀精品文檔放心下載然后再進(jìn)行沖壓。雖然激光熱處理在國外不如焊接和切割普遍，但在汽車工業(yè)中謝謝閱讀仍應(yīng)用廣泛，如缸套、曲軸、活塞環(huán)、換向器、齒輪等零部件的熱處理。在工業(yè)精品文檔放心下載發(fā)達(dá)國家，激光加工技術(shù)和計算機(jī)數(shù)控技術(shù)及柔性制造技術(shù)相結(jié)合，派生出激光謝謝閱讀快速成形技術(shù)。該項技術(shù)不僅能夠快速制造模型，而且仍能夠直接由金屬粉末熔精品文檔放心下載融，制造出金屬模具。到了80年代，YAG謝謝閱讀YAG激光器切割能夠得到好的切割質(zhì)量和高的切割精度，但在切謝謝閱讀割速度上受到限制。隨著YAG激光器輸出功率和光束質(zhì)量的提高而被突破。YAG感謝閱讀激光器已開始擠進(jìn)kw級CO2激光器切割市場。YAG激光器特別適合焊接不允許熱感謝閱讀變形和焊接污染的微型器件，如鋰電池、心臟起搏器、密封繼電器等。YAG激光感謝閱讀器打孔已發(fā)展成為最大的激光加工應(yīng)用。目前，國外激光打孔主要應(yīng)用在航空航天、汽車制造、電子儀表、化工等行感謝閱讀業(yè)。激光打孔的迅速發(fā)展，主要體當(dāng)下打孔用YAG激光器的平均輸出功率已由5感謝閱讀年前的400w提高到了800w至1000w。打孔峰值功率高達(dá)30~50kw，打孔用的脈精品文檔放心下載沖寬度越來越窄，重復(fù)頻率越來越高，激光器輸出參數(shù)的提高，很大程度上改善精品文檔放心下載了打孔質(zhì)量，提高了打孔速度，也擴(kuò)大了打孔的應(yīng)用范圍。國內(nèi)目前比較成熟的精品文檔放心下載激光打孔的應(yīng)用是在人造金剛石和天然金剛石拉絲模的生產(chǎn)及手表寶石軸承的謝謝閱讀生產(chǎn)中。1.4存在的主要問題1、科研成果轉(zhuǎn)化為商品的能力差，許多有市場前景的成果停留在實驗室的感謝閱讀樣機(jī)階段；2、激光加工系統(tǒng)的核心部件激光器的品種少、技術(shù)落后、可靠性差。國外精品文檔放心下載謝謝閱讀而我國二極管泵浦的全固態(tài)激光器仍處在剛開始研究開發(fā)階段。精品文檔放心下載3、對加工技術(shù)的研究少，尤其對精細(xì)加工技術(shù)的研究更為薄弱，對紫外波謝謝閱讀激光進(jìn)行加工的研究進(jìn)行的極少。4、激光加工設(shè)備的可靠性、安全性、可維修性、配套性較差，難以滿足工謝謝閱讀業(yè)生產(chǎn)的需要?？偨Y(jié)：激光加工和柔性制造系統(tǒng)有很好的的相容性，把倆者結(jié)合起來形成激感謝閱讀光柔性加工系統(tǒng)，在彼此相互配合良好的條件下肯定會收到非凡的效果且取得良感謝閱讀好的收益。1.5設(shè)計任務(wù)本次設(shè)計任務(wù)是設(shè)計壹臺單片機(jī)（89C51主控芯片）控制激光切割機(jī)床，主謝謝閱讀要設(shè)計對象是XY工作臺部件及89C51單片機(jī)控制原理圖。而對激光切割機(jī)其他謝謝閱讀部件如冷水機(jī)、激光器等不作為設(shè)計內(nèi)容要求，只作壹般了解。單片機(jī)對XY工感謝閱讀0.01mm/pluse精品文檔放心下載滾動直線導(dǎo)軌副、步進(jìn)電機(jī)、工作臺等。設(shè)計時應(yīng)兼顧倆方向的安裝尺寸和裝配精品文檔放心下載工藝。1.6總體設(shè)計方案圖1-1系統(tǒng)原理圖參考數(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：謝謝閱讀采用89C51I/O接口輸出控制信號給驅(qū)動感謝閱讀器，來驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)，經(jīng)齒輪機(jī)構(gòu)減速后，帶動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)進(jìn)給。其原感謝閱讀理示意如圖1-6.。滾珠絲杠的生產(chǎn)廠家很多，本設(shè)計參照了漢江機(jī)床廠、南京工藝裝備制造廠精品文檔放心下載的樣本資料，力求從技術(shù)性能、價格狀況、通用互換性等各方面因素考慮，最后感謝閱讀選用SFK系列滾珠絲杠，即內(nèi)循環(huán)墊片預(yù)緊螺母式滾珠絲杠副。謝謝閱讀本設(shè)計棄用Z80，而選用單片機(jī)。單片機(jī)體積小、抗干擾能力強(qiáng)，對環(huán)境要謝謝閱讀求不高，可靠性高，靈活性好，性價比大大超過了Z80。比較后選用89C51為主感謝閱讀芯片。在使用過程中89C51雖有4K的FLASH（E2PROM感謝閱讀EPROM和RAM，且要求時序配備。選晶體頻率為6MHz，89C51讀取時間約為3t，感謝閱讀則t＝480ns,常用EPROM讀取時間約為200~450ns89C51的讀取時間應(yīng)大于ROM感謝閱讀要求的讀取時間。89C51的讀寫時間約為4TTR＝660nsTW=800nsRAM謝謝閱讀讀寫時間為200nsI/O接口8155謝謝閱讀據(jù)主要為數(shù)字及部分功能字，為簡化電路采用LED顯示器。鍵盤采用非編碼式矩謝謝閱讀陣電路。為防止強(qiáng)電干擾，采用光電隔離電路。第二章機(jī)械部分設(shè)計2.1機(jī)械部分XY工作臺及Z軸的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計感謝閱讀2.1.1XY工作臺設(shè)計㈠.本設(shè)計的XY工作臺的參數(shù)定為：①工作臺行程：橫向300mm，縱向400mm②工作臺最大尺寸（長×寬×高）：460×340×50mm,材料HT200，約536N精品文檔放心下載③中杔座尺寸800×360×90mm，材料HT200，約重1778N感謝閱讀④估計其他零件重量為250N⑤工作臺最大承載重量：120Kg則下托座導(dǎo)軌副承受的最大載荷為：536+1778+250+1200=3764N感謝閱讀㈡XY工作臺部件進(jìn)給系統(tǒng)受力分析因激光切割機(jī)床為激光加工,其激光器和工件之間不直接接觸,因此能夠認(rèn)感謝閱讀為在加工過程中沒有外力負(fù)載作用。其切削力為零。XY工作臺部件由工作臺、中間滑臺、底座等零部件組成,各自之間均以滾動精品文檔放心下載直線導(dǎo)軌副相聯(lián),以保證相對運(yùn)動精度。設(shè)下底座的傳動系統(tǒng)為橫向傳動系統(tǒng)，感謝閱讀即X向，上導(dǎo)軌為縱向傳動系統(tǒng)，即Y向。壹般來說,數(shù)控切割機(jī)床的滾動直線感謝閱讀導(dǎo)軌的摩擦力可忽略不計,但滾珠絲杠副,以及齒輪之間的滑動摩擦不能忽略,這精品文檔放心下載些摩擦力矩會影響電機(jī)的步距精度。另外由于采取了壹系列的消隙、預(yù)緊措施,感謝閱讀其產(chǎn)生的負(fù)載波動應(yīng)控制在很小的范圍。2.1.2.Z軸隨動系統(tǒng)激光切割機(jī)對Z軸隨動機(jī)構(gòu)要求非常高。在切割中需隨時檢測和控制切割表精品文檔放心下載面的不平度，通過伺服電機(jī)和滾珠絲桿調(diào)整切割頭的高度，以保證激光聚焦后的感謝閱讀謝謝閱讀因此，要求Z軸的檢測精度高于0.010mm5m/min。隨動感謝閱讀速度太快會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。對加感謝閱讀工板材的檢測主要有電容、電感、電阻、激光、紅外等幾種方式。電感式和電阻謝謝閱讀式屬于傳感器，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)動謝謝閱讀檢測過程中不發(fā)生摩擦阻力，最適于金屬板材和高速切割加工，而激光和紅外位感謝閱讀移傳感器對加工材料的反射率很敏感，僅適用于壹些特殊場合的切割加工(如強(qiáng)謝謝閱讀磁場、強(qiáng)干擾環(huán)境)。所以在選擇傳感器時，應(yīng)注意檢測精度和對切割材料的適感謝閱讀應(yīng)性，同時安裝時仍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，如自動調(diào)整激光噴嘴距離、自動清潔感謝閱讀噴嘴、同軸噴水機(jī)構(gòu)、切割頭轉(zhuǎn)動、切割嘴擺動等。這些功能機(jī)構(gòu)的增加,不可謝謝閱讀避免地增加了切割頭的重量，成切割頭的動態(tài)性能不好,隨動機(jī)構(gòu)反應(yīng)不靈敏。謝謝閱讀壹般來說，普通數(shù)控激光切割機(jī)Z軸拖動重量在5kg之上時，應(yīng)采用重力平衡設(shè)感謝閱讀Z軸拖動重量在2kg之上就必須施加重力平衡設(shè)精品文檔放心下載施，特別是在高速飛行光路設(shè)計中,這壹點(diǎn)尤為重要。目前Z軸上的重力平衡設(shè)謝謝閱讀施使用較多的是采用氣缸托動方式。該方式重量輕、體積小、易安裝，仍可根據(jù)謝謝閱讀要求調(diào)整氣缸的平衡力。圖2-1Z軸示意圖2.2滾珠絲杠傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算滾珠絲杠的優(yōu)點(diǎn)：（1）傳動效率高。(達(dá)85%—98%)。（2（3）定位精度高。(能夠?qū)崿F(xiàn)無間隙傳動，剛度強(qiáng)，溫升小)。感謝閱讀（44感謝閱讀（5）使用、潤滑和維修方便、可靠。（6精品文檔放心下載置）相對于梯形絲杠價位偏高，可是性價比仍是很好的，目前大部分需要使用絲謝謝閱讀杠的部位都是用的滾珠絲杠2.2.1滾珠絲杠的選型初定導(dǎo)程=4mm軸向負(fù)載工作載荷(2-1)查表取,,,則額定動載荷=(2-2)所要選取的滾珠絲杠額定動載荷必須要大于153.5N，查資料選取感謝閱讀SFK1004型滾珠絲杠。D=26mm，l=400mm2.2.2絲杠的校核壹端固定的長絲杠可能會發(fā)生失穩(wěn)，可驗算安全系數(shù)s絲杠不失穩(wěn)的臨界載荷(2-3)其中E=206GPal=0.4m取u=則=3.65則S=符合要求②長絲杠可能發(fā)生共振，驗證不發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速要求符合要求。此外滾珠絲杠副仍收最大進(jìn)給速度的影響，通常要求合格滾珠絲杠在工作負(fù)載F和轉(zhuǎn)矩T作用下引起的每個導(dǎo)程變形量為：感謝閱讀(2-4)式中：A為橫截面積A=T為轉(zhuǎn)矩T==0.p01NP=G(切變模量)=83.3GPa（鋼）符合要求⑤效率驗算要求(2-5)合格：螺旋升角：摩擦角滾珠絲杠副在工作臺上的支承方式有倆種。壹種是單支承形式；另壹種是倆謝謝閱讀端支承形式，本設(shè)計選用倆端支承形式中的“雙支點(diǎn)各單向固定”的支承方式。感謝閱讀該形式夾緊壹對圓錐滾子軸承的外圈而預(yù)緊，提高軸承的旋轉(zhuǎn)精度，增加軸承裝感謝閱讀置的剛性，減小機(jī)器工作時軸承的振動。預(yù)緊量由廠家提供。精品文檔放心下載2.3直線滾動導(dǎo)軌的選型導(dǎo)軌主要分為滾動導(dǎo)軌和滑動導(dǎo)軌倆種，直線滾動導(dǎo)軌在數(shù)控機(jī)床中有廣泛謝謝閱讀的應(yīng)用。相對普通機(jī)床所用的滑動導(dǎo)軌而言，它有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)：謝謝閱讀①定位精度高直線滾動導(dǎo)軌可使摩擦系數(shù)減小到滑動導(dǎo)軌的1/50精品文檔放心下載數(shù)相差很小，運(yùn)動靈活，可使驅(qū)動扭矩減少90%，因此，可將機(jī)床定位精度設(shè)定謝謝閱讀到超微米級。②降低機(jī)床造價且大幅度節(jié)約電力采用直線滾動導(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、停止謝謝閱讀的往復(fù)運(yùn)動，可使所需的動力源及動力傳遞機(jī)構(gòu)小型化，減輕了重量，使機(jī)床所精品文檔放心下載需電力降低90%，具有大幅度節(jié)能的效果。③可提高機(jī)床的運(yùn)動速度直線滾動導(dǎo)軌由于摩擦阻力小，因此發(fā)熱少，可實現(xiàn)機(jī)床的高速運(yùn)動，提高精品文檔放心下載機(jī)床的工作效率20～30%。④可長期維持機(jī)床的高精度對于滑動導(dǎo)軌面的流體潤滑，由于油膜的浮動，產(chǎn)生的運(yùn)動精度的誤差是無精品文檔放心下載法避免的。在絕大多數(shù)情況下，流體潤滑只限于邊界區(qū)域，由金屬接觸而產(chǎn)生的謝謝閱讀直接摩擦是無法避免的，在這種摩擦中，大量的能量以摩擦損耗被浪費(fèi)掉了。和感謝閱讀之相反，滾動接觸由于摩擦耗能?。疂L動面的摩擦損耗也相應(yīng)減少，故能使直線感謝閱讀滾動導(dǎo)軌系統(tǒng)長期處于高精度狀態(tài)。同時，由于使用潤滑油也很少，大多數(shù)情況謝謝閱讀下只需脂潤滑就足夠了，這使得在機(jī)床的潤滑系統(tǒng)設(shè)計及使用維護(hù)方面都變的非精品文檔放心下載常容易了。所以在結(jié)構(gòu)上選用：開式直線滾動導(dǎo)軌。參照南京工藝裝備廠的產(chǎn)品感謝閱讀系列。型號：選用GGB型四方向等載荷型滾動直線導(dǎo)軌副。感謝閱讀具體型號：X向選用GGB20BA2P，2500-4精品文檔放心下載Y向選用GGB20AB2P，21100-42.4步進(jìn)電機(jī)及其傳動機(jī)構(gòu)的確定2.4.1步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)1.電機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度正比于脈沖數(shù)；2.3.由于每步的精度在百分之三到百分之五，而且不會將壹步的誤差積累到下謝謝閱讀壹步因而有較好的位置精度和運(yùn)動的重復(fù)性；4．優(yōu)秀的起停和反轉(zhuǎn)響應(yīng)；5．由于沒有電刷，可靠性較高，因此電機(jī)的壽命僅僅取決于軸承的壽命；感謝閱讀6．電機(jī)的響應(yīng)僅由數(shù)字輸入脈沖確定，因而能夠采用開環(huán)控制，這使得電謝謝閱讀機(jī)的結(jié)構(gòu)能夠比較簡單而且控制成本7．僅僅將負(fù)載直接連接到電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上也能夠極低速的同步旋轉(zhuǎn)。精品文檔放心下載8．由于速度正比于脈沖頻率，因而有比較寬的轉(zhuǎn)速范圍缺點(diǎn)1．如果控制不當(dāng)容易產(chǎn)生共振；2．難以運(yùn)轉(zhuǎn)到較高的轉(zhuǎn)速。2.4.2步進(jìn)電機(jī)的選擇脈沖當(dāng)量為0.01mm步距角起動力矩：M=步進(jìn)電機(jī)快速空載起動時折算到電機(jī)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩為，是移動件的摩精品文檔放心下載擦轉(zhuǎn)矩(2-6)材料為鋼的圓柱體的轉(zhuǎn)動慣量：其中為由0~所需時間定為0.4s，總效率=0.7精品文檔放心下載因此選用110BYG260C-0402型步進(jìn)電機(jī)其最大靜轉(zhuǎn)矩為8N.M>5.7N.M步距角謝謝閱讀為相數(shù)為3。2.5齒輪傳動機(jī)構(gòu)的確定2.5.1傳動比確定降速傳動比i=取齒輪1齒數(shù)齒輪2齒數(shù)模數(shù)m=2感謝閱讀d1=m=36中心距材料為45號鋼.2.5.2消隙方法數(shù)控機(jī)床的機(jī)械進(jìn)給裝置中常采用齒輪傳動副來達(dá)到壹定的降速比和轉(zhuǎn)矩謝謝閱讀精品文檔放心下載因此壹對嚙合的齒輪，總應(yīng)有壹定的齒側(cè)間隙才能正常地工作。謝謝閱讀齒側(cè)間隙會造成進(jìn)給系統(tǒng)的反向動作落后于數(shù)控系統(tǒng)指令要求，形成跟隨誤感謝閱讀差甚至是輪廓誤差。對閉環(huán)系統(tǒng)來說，齒側(cè)間隙也會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，齒輪傳動副常采精品文檔放心下載用各種消除側(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)間隙謝謝閱讀謝謝閱讀倆片薄齒輪1和2套裝壹起，每片齒輪各開有倆條周向通槽，在齒輪的端面上裝精品文檔放心下載有短柱，用來安裝彈簧。裝配時使彈簧4具有足夠的拉力，使倆個薄齒輪的左右精品文檔放心下載面分別和寬齒輪的左右面貼緊，以消除齒側(cè)間隙。圖2-3雙片齒輪錯齒調(diào)整法2.6軸承的選擇滾珠絲杠上靠近電機(jī)端選用圓錐滾子軸承：TIMEN32304謝謝閱讀d=20mmD=52mmB=21mm另壹端選用深溝球軸承中的FAG6204內(nèi)徑d=20mmD=47mmB=14mm感謝閱讀第三章數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計3.1確定機(jī)床控制系統(tǒng)方案根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)方案的要求，能夠見出：對機(jī)械部分的控制只有進(jìn)給系統(tǒng)的步謝謝閱讀進(jìn)電機(jī)的控制和工作臺回轉(zhuǎn)的步進(jìn)電機(jī)控制?？刂葡到y(tǒng)有微機(jī)的、有PLC謝謝閱讀有單片機(jī)的，這里采用的是開環(huán)控制系統(tǒng)，能夠選擇經(jīng)濟(jì)型的單片機(jī)控制系統(tǒng)。精品文檔放心下載另外，居然要控制，就得有輸入和輸出設(shè)備才能對相應(yīng)的運(yùn)動進(jìn)行控制。謝謝閱讀圖3-1總流程圖機(jī)床開始工作時，首先應(yīng)該關(guān)閉中斷，然后進(jìn)行初始化，將數(shù)據(jù)區(qū)清空以便謝謝閱讀進(jìn)行新的而操作，然后重新把中斷打開，再去讀鍵，知道是哪壹個鍵被按下，然精品文檔放心下載后進(jìn)行相應(yīng)的鍵處理，判斷是需要機(jī)床進(jìn)行什么操作，然后調(diào)用相應(yīng)的子程序。感謝閱讀進(jìn)行相應(yīng)的操作。3.2主要芯片配置3.2.1主要芯片選擇由于89C51芯片在性價比上比同類單片機(jī)高，加上8031、8051市場上已經(jīng)感謝閱讀停產(chǎn)，所以選擇89C51作為主芯片。3.2.2主要管腳功能89C51是40腳雙列直插式芯片。主要管腳功能:精品文檔放心下載①控制線——89C51內(nèi)有4K的FLASH精品文檔放心下載接線和各程序的存放，故不使用內(nèi)部程序存儲器，這樣接地，從外部程序存儲器精品文檔放心下載讀取指令。②——外部程序存儲器選通端,以區(qū)別讀外部數(shù)據(jù)存儲器。謝謝閱讀③ALE——地址鎖存控制端,ALE控制P0口輸出的低八位地址送謝謝閱讀鎖存器儲存，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)和地址隔離。此外ALE以l/6晶振的固定頻率輸出正脈感謝閱讀沖,可作為外部時鐘或定時脈沖。④RESET——復(fù)位端,當(dāng)輸入的復(fù)位信號延續(xù)二個周期之上高電平，完成復(fù)位感謝閱讀初始化操作。⑤89C51中I/O口的介紹P0口——外接存儲器時，此口為擴(kuò)展電路低八位地址和數(shù)據(jù)總線復(fù)用口；精品文檔放心下載Pl口——用戶使用的I/O口；P2口——外接存儲器時,作擴(kuò)展電路高八位的地址總線；感謝閱讀P3口——雙重功能口；P0—P3口均為八位雙向口。P0口可驅(qū)動8個TTL門電路，Pl—P3口只能驅(qū)動精品文檔放心下載四個TTL門電路。⑥時鐘——XTAL1和XTAL2，使用內(nèi)部時鐘時，二端接石英和微調(diào)電路；使精品文檔放心下載用外部時鐘時，接外部時鐘脈沖信號。89C51三總線結(jié)構(gòu)：地址總線AB——地址總線為16位，外部存儲器直接尋址范圍為64KB感謝閱讀總線由P0口經(jīng)地址鎖存器，提供八位A0-A7，高八位A8—A15由P2口直接提供。謝謝閱讀數(shù)據(jù)總線DB——數(shù)據(jù)總線為8位，自P0口直接提供。,精品文檔放心下載控制總線CB——由P3ALE、RESET組成。謝謝閱讀3.2.3EPROM的選用為簡化電路，此處選用2764EPROM(8K*8位)。謝謝閱讀本設(shè)計采用二片2764EPROM，分別存放監(jiān)控程序,各功能模塊程序,常用零件謝謝閱讀加工程序。以便于更換各功能模塊程序和零件加工程序時，只需更換各自芯片即精品文檔放心下載可，方便升級。2764芯片主要引腳功能:①A0—A1213位地址線②D0—D7數(shù)據(jù)輸出線③數(shù)據(jù)輸出允許信號④編程控制信號，用于引入編程脈沖⑤片選信號2764主要工作方式:①讀方式——及為低電平，Vpp＝＋5V時處于讀出方式謝謝閱讀②寫方式——為低電平,亦為低電平，VPP＝＋21V,為高電平時，2764芯片處精品文檔放心下載于禁止?fàn)顟B(tài)。將數(shù)據(jù)線上數(shù)據(jù)固化到指定地址單元。③編程禁止方式壹此為向多片2764VPP=+21V時，精品文檔放心下載為高電平時，2764芯片處于編程禁止?fàn)顟B(tài)。3.2.4RAM的選用數(shù)據(jù)存儲器RAM通常采用MOS型，MOS型RAM分靜態(tài)、動態(tài)倆種。動態(tài)RAM感謝閱讀集成度高，功耗小，成本低，但控制邏輯復(fù)雜，需要定期刷新,尤其是容易受到精品文檔放心下載干擾，對環(huán)境、結(jié)構(gòu)、電摞等都有較高的要求。對實時控制系統(tǒng)而言,可靠是第精品文檔放心下載壹位的,此處選用大容量靜態(tài)RAM6264(8K*8位)壹片。感謝閱讀6264主要引腳功能：①A0—A1213位地址線②IO1—IO7數(shù)據(jù)輸入輸出線③數(shù)據(jù)輸出允許信號④寫選通信號⑤片選信號6264主要工作方式:①讀方式——及為低電平，為高電平時，6264將數(shù)據(jù)輸出到指定地址。精品文檔放心下載②寫方式——為低電平，亦為低電平時,允許數(shù)據(jù)輸入。③封鎖方式——為高電平時，該芯片沒被選通，不工作。3.2.589C51存儲器及I/O的擴(kuò)展可編程接口芯片是指其工作方式可由和之對應(yīng)的軟件命令來加以改變的接感謝閱讀口芯片。這類芯片壹般具有多種功能，使用靈活方便，使用前必須由CPU對其編謝謝閱讀程設(shè)定工作方式，然后按設(shè)定的方式進(jìn)行操作。8155可編程且行I/O接口具有功能強(qiáng)，價格便宜，且具有和MCS-51單片機(jī)精品文檔放心下載配置簡單、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)展器件之壹。精品文檔放心下載(1)存儲器和單片機(jī)聯(lián)接，主要是通過三總線聯(lián)接。應(yīng)考慮總線的驅(qū)動能力謝謝閱讀是否足夠。存儲器2764、6264存儲量均為8K，需13位地址進(jìn)行存儲單元選擇，精品文檔放心下載將A0—A7A8－A13腳和89C51的P2口感謝閱讀P2.0-P2.4P2.5—P2.7謝謝閱讀儲器數(shù)據(jù)輸出端D0－Dl和89C51P089C51和2764相聯(lián)，89C51從感謝閱讀外部EPROM6264、相聯(lián)，89C51對外部RAM進(jìn)行讀/寫。精品文檔放心下載(2)8155許多信號和89C518155精品文檔放心下載此8155數(shù)據(jù)地址復(fù)合線AD0壹AD7和89C51P0ALE和感謝閱讀89C51ALE相聯(lián)。片選信號經(jīng)譯碼后產(chǎn)生，以高位地址P2.0直接作為IO/信號，此謝謝閱讀時對8155需要使用16位地址進(jìn)行編址。8155的結(jié)構(gòu)框圖及引腳排列見圖圖3-28155引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)3.2.68155工作方式查詢8155I/O工作方式選擇通過對8155精品文檔放心下載字實現(xiàn)。命令寄存器格式及對應(yīng)的工作方式見下圖8.3。謝謝閱讀8155I/OALT1ALT2ALT3ALT4謝謝閱讀AINTR：A口中斷，請求輸入信號，高電平有效。BINTR：B口中斷，請求輸入信號，高電平有效。ABF（BBF）：A口（BBF感謝閱讀ASTB（BSTB）：A口（B口）設(shè)備選通信號輸入線，低電平有效。謝謝閱讀在ALT1～ALT4的不同方式下，A口、B口及C口的各位工作方式如下：謝謝閱讀ALT1：A口，B口為基本輸入/輸出，C口為輸入方式。謝謝閱讀ALT2：A口，B口為基本輸入/輸出，C口為輸出方式。精品文檔放心下載ALT3A口為選通輸入/輸出，B口為基本輸入/輸出。PC0為AINTR，PC1為感謝閱讀ABF，PC2為，PC3～PC5為輸出。ALT4AB口為選通輸入/PC0為AINTRPC1為ABFPC2PC3精品文檔放心下載為BINTR，PC4為BBF，PC5為。圖3-3命令寄存器格式3.2.7狀態(tài)查詢8155仍有壹個狀態(tài)寄存器，用于鎖存I/O口和定時器的當(dāng)前狀態(tài)，供CPU謝謝閱讀查詢用。其格式如圖8.4：狀態(tài)寄存器和命令寄存器共用壹個地址，命令寄存器只能寫入不能讀出，而精品文檔放心下載狀態(tài)寄存器只能讀出不能寫入。所以能夠認(rèn)為，CPU讀該地址時，作為狀態(tài)寄存感謝閱讀器，讀出的是當(dāng)前I/O口和定時器的狀態(tài)，而寫該地址時，則作為命令寄存器對精品文檔放心下載I/O口工作方式的選擇。3.2.88155定時功能8155芯片內(nèi)有壹個14位減法計數(shù)器，可對輸入脈沖進(jìn)行減法計數(shù)。外部有感謝閱讀倆個定時器引腳TINEIN和TIMEOUT。TINEIN為定時器時鐘輸入，有外部輸入時感謝閱讀鐘脈沖，TIMEOUT為定時器輸出，輸出各種信號脈沖波形。定時器的格式、輸出感謝閱讀波形見圖8.5。由上圖可見，定時器的低8位和高6位計數(shù)器定時是出方式由04H、05H寄感謝閱讀存器確定。對定時器編程時，首先將計數(shù)器及定時器方式送入定時器口，（定時謝謝閱讀器的低8位和高6位，定時器方式M）04H，05H。計數(shù)常數(shù)在002H~3FFF之間。謝謝閱讀計數(shù)器的起動和停止由命令寄存器的最高倆位TM2和TM1謝謝閱讀置定時器的長度和工作方式，然后必須將起動命令寫入命令寄存器。既使計數(shù)器精品文檔放心下載已經(jīng)計數(shù)，在寫入起動命令后，仍可改變定時器的工作方式。感謝閱讀3.3鍵盤設(shè)計3.3.1鍵盤定義及功能控制面板上布置5個控制鍵，33個功能數(shù)字鍵。其中8個鍵有雙重功能，感謝閱讀由SHIFT鍵轉(zhuǎn)換，按下SHIFT鍵，上檔鍵有效。精品文檔放心下載5個控制鍵各功能如下：急停鍵——運(yùn)行時按該鍵，程序立即停止運(yùn)行。暫停鍵——運(yùn)行時按下該鍵，執(zhí)行完本程序段后，停止執(zhí)行下壹程序段，等謝謝閱讀待處理，此為硬件暫停?；謴?fù)運(yùn)行鍵——處于急?；驎和r，接下該鍵程序繼續(xù)執(zhí)行。用M00實行軟精品文檔放心下載件暫停時，恢復(fù)運(yùn)行也需要按該鍵。復(fù)位鍵——編程或運(yùn)行前，清除內(nèi)存中的隨機(jī)數(shù)。對中心鍵——鉬絲自動找準(zhǔn)預(yù)定的中心位置(原點(diǎn))。30“0－9”“—”“%”感謝閱讀“LF”“N”“G”“M”“F”，感謝閱讀主軸速度功能字“S”，坐標(biāo)功能字“X、Y、Z、I、J、W”。編輯鍵三個：謝謝閱讀DEL/INS—刪除/DISP/ZOOM—DISPZOOM使加感謝閱讀1COPY—IDX—可設(shè)定某壹程序段為起感謝閱讀割點(diǎn)，單步—步進(jìn)電機(jī)走壹拍就停止工作，回零—鉬絲重新置于起點(diǎn)，運(yùn)行謝謝閱讀—加工開始確認(rèn)。3.3.2鍵盤程序設(shè)計本設(shè)計采用非編碼式矩陣式鍵盤，1#8155為鍵盤接口，按五行六列布線。感謝閱讀PA0—PA4為行線，PC0—PC5為列線。A口為輸出口，C口為輸入口，按鍵盤列線，感謝閱讀每個鍵對應(yīng)壹個鍵碼，根據(jù)鍵碼轉(zhuǎn)至相應(yīng)鍵處理子程序。常用鍵識別方法有掃描感謝閱讀法和線翻轉(zhuǎn)法。本設(shè)計采用掃描法。其原理是：壹條列線為低電平，若此列線上精品文檔放心下載已閉合鍵，則各行線狀態(tài)都為高電平，然后按行號、列號求得閉合鍵鍵碼。感謝閱讀定義各行首鍵號為00H06H0CH12H18H=精品文檔放心下載能對應(yīng)表3-1.表3-1鍵號鍵功能對應(yīng)鍵1E00H－09H0AH0BH0CH0DH0EH0FH10H11H12H謝謝閱讀號功0－9—NGMFS能鍵1F13H14H15H16H17H18H19H1AH1BH1CH1DH精品文檔放心下載號功單回運(yùn)DELCOPYIDXSHIFT能步零行圖3-4鍵盤掃描流程圖3.4顯示器設(shè)計3.4.1顯示器顯示方式的選用程序輸入時，涉及數(shù)字鍵及NGM等功能鍵。采用控制簡單，價格低廉的謝謝閱讀LED顯示器。因數(shù)控程序較長，顯示數(shù)據(jù)較多，壹次把整條指令內(nèi)容全顯示出來精品文檔放心下載很不經(jīng)濟(jì)。采用段顯示法，即依次顯示X、Y、I、J等數(shù)據(jù)，壹條指令顯示完，謝謝閱讀再顯示下壹條指令。以減少LED數(shù)量。系統(tǒng)分辨率為1μm，最大控制長度為1m，需6位顯示器才能滿足要求，再精品文檔放心下載7位LEDNGXY"米"感謝閱讀字顯示。顯示器顯示方式有靜態(tài)、動態(tài)倆種。本設(shè)計采用動態(tài)掃描法，即逐個點(diǎn)亮各感謝閱讀位顯示器，因視覺殘留效應(yīng)，效果和全部顯示器持續(xù)點(diǎn)亮壹樣。精品文檔放心下載3.4.2顯示器接口為實現(xiàn)顯示器動態(tài)掃描，對顯示器提供字形代碼輸入及顯示位控制，因此顯感謝閱讀示器接口需有字形和字位控制。89C51P0口輸出BCD碼，通過驅(qū)動器、鎖存器輸精品文檔放心下載出字形到LED，構(gòu)成傳送電路。圖3-5顯示器接口此處為6位8段LED動態(tài)顯示電路，所謂動態(tài)顯示就是指無論在任何時刻只精品文檔放心下載有壹個LED數(shù)碼管處于顯示狀態(tài)，為簡化硬件電路，將所有顯示位的段碼線相應(yīng)感謝閱讀段且聯(lián)在壹起，有壹個8位的I/O口控制，而各位的共陽極或共陰極分別由相應(yīng)精品文檔放心下載的I/O口線控制，形成各位的分時選通。雖然這些字符是在不同時刻出現(xiàn)，但由感謝閱讀于數(shù)碼管的余暉和人眼的視覺暫留作用，只要各位顯示間隔足夠短，則能夠造成感謝閱讀多位同時亮的假象，達(dá)到同時顯示的效果。圖3-6顯示流程圖3.5步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動圖3-7步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動電路對步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動采用如圖所示的驅(qū)動電路，高壓開關(guān)管T3在剛開始通電精品文檔放心下載T3精品文檔放心下載電，當(dāng)電流穩(wěn)定時，變壓器倆端不存在電勢差，開關(guān)管T3截止，使低壓為電動謝謝閱讀機(jī)繞組供電。以達(dá)到高壓起動，低壓維持的目的。壹般高壓的選擇范圍為精品文檔放心下載80~150V，低壓選擇范圍是5~20V。選擇時不要偏離步進(jìn)電機(jī)的額定值太遠(yuǎn)。謝謝閱讀圖3-88713芯片接線圖本課題采用硬件法實現(xiàn)脈沖分配，選用8713芯片，8713能夠選擇單時鐘或雙精品文檔放心下載時鐘，具有正反轉(zhuǎn)控制，初始化復(fù)位，工作方式和輸入脈沖狀態(tài)監(jiān)視功能，所有精品文檔放心下載輸入端內(nèi)部都設(shè)有施密特整形電路，提高抗干擾能力，使用4~18V精品文檔放心下載出電流為20mA謝謝閱讀度控制和轉(zhuǎn)向控制，脈沖分配的工作交給脈沖分配器來自動完成。因此，CPU的感謝閱讀負(fù)擔(dān)減輕許多。3.6光電隔離電路圖3-9光電隔離電路在實際電路中，模擬信號和數(shù)字信號之間有壹個強(qiáng)電干擾的問題。光電隔離感謝閱讀電路的作用是在電隔離的情況下,以光為煤介傳送信號,對輸入和輸出電路能夠感謝閱讀進(jìn)行隔離.因而能有效地抑制系統(tǒng)噪聲，消除接地回路的干擾，有響應(yīng)速度較快、精品文檔放心下載壽命長、體積小耐沖擊等好處，使其在強(qiáng)-弱電接口，特別是在微機(jī)系統(tǒng)的前向精品文檔放心下載和后向通道中獲得廣泛應(yīng)用。故在系統(tǒng)電路設(shè)計時，應(yīng)該注意輸入信號電路和單感謝閱讀片機(jī)連接時的隔離。在這里，采用光電藕合是最常用的方法。光電耦合器具有三謝謝閱讀-光-電的形式，發(fā)光部分和受光部分不接觸，能夠避精品文檔放心下載謝謝閱讀可靠性高和速度快等優(yōu)點(diǎn)，響應(yīng)時間壹般為數(shù)以內(nèi)，高速型光電耦合器的響應(yīng)時謝謝閱讀間有的甚至小于10nsAGNDDGND表謝謝閱讀示，以示區(qū)別。3.7越界報警電路圖3-10越界報警電路為防止工作臺行程越界，設(shè)置限位開關(guān)，本設(shè)計中有四個限位開關(guān)，對應(yīng)于感謝閱讀四種越界可能