攀枝花學院本科畢業設計目錄目錄摘要ABSTRACT1緒論.11.1課題背景.11.2現實意義.11.3設計任務.11.4總體設計方案分析.22機械部分XY工作臺及Z軸的基本結構設計.42.1XY工作臺的設計.42.1.1主要設計參數及依據.42.1.2XY工作臺部件進給系統受力分析.42.1.3初步確定XY工作臺尺寸及估算重量.42.2Z軸隨動系統設計.53滾珠絲杠傳動系統的設計計算.63.1強度計算.63.2滾珠絲杠副的傳動效率.64直線滾動導軌的選型.85步進電機及其傳動機構的確定.95.1步進電機的選用.95.1.1脈沖當量和步距角.95.1.2步進電機上起動力矩的近似計算.95.1.3確定步進電機最高工作頻率.105.2齒輪傳動機構的確定.105.2.1傳動比的確定.105.2.2齒輪結構主要參數的確定.105.3步進電機慣性負載的計算.116傳動系統剛度的討論.136.1根據工作臺不出現爬行的條件來確定傳動系統的剛度.136.2根據微量進給的靈敏度來確定傳動系統剛度.137消隙方法與預緊.15攀枝花學院本科畢業設計目錄7.1消隙方法.157.1.1偏心軸套調整法.157.1.2錐度齒輪調整法.167.1.3雙片齒輪錯齒調整法.167.2預緊.178數控系統設計.188.1確定機床控制系統方案.188.2主要芯片配置.188.2.1主要芯片選擇.188.2.2主要管腳功能.188.2.3EPROM的選用.198.2.4RAM的選用.208.2.589C51存儲器及I/O的擴展.208.2.68155工作方式查詢.218.2.7狀態查詢.228.2.88155定時功能.228.2.9芯片地址分配.238.3鍵盤設計.248.3.1鍵盤定義及功能.248.3.2鍵盤程序設計.248.4顯示器設計.288.4.1顯示器顯示方式的選用.288.4.2顯示器接口.298.4.38155擴展I/O端口的初始化.298.5插補原理.308.6光電隔離電路.318.7越界報警電路.318.8總體程序控制.318.8.1流程圖.308.8.2總程序.309步進電機接口電路及驅動.34結論.38參考文獻.39致謝.40攀枝花學院本科畢業設計1緒論11緒論1.1課題背景激光被譽為二十世紀最重大的科學發現之一，它剛一問世就引起了材料科學家的高度重視。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向器殼內表面（可鍛鑄鐵材質）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的首次工業應用。多年以來，世界各國投入了大量資金和人力進行激光器、激光加工設備和激光加工對材料學的研究，促使激光加工得到了飛速發展，并獲得了巨大的經濟效益和社會效益。如今在中國，激光技術已在工業、農業、醫學、軍工以及人們的現代生活中得到廣泛的應用，并且正逐步實現激光技術產業化，國家也將其列為“九五”攻關重點項目之一。“十五”的主要工作是促進激光加工產業的發展，保持激光器年產值20的平均增長率，實現年產值200億元以上；在工業生產應用中普及和推廣加工技術，重點完成電子、汽車、鋼鐵、石油、造船、航空等傳統工業應用激光技術進行改造的示范工程；為信息、材料、生物、能源、空間、海洋等六大高科技領域提供嶄新的激光設備和儀器。數控化和綜合化把激光器與計算機數控技術、先進的光學系統以及高精度和自動化的工件定位相結合，形成研制和生產加工中心，已成為激光加工發展的一個重要趨勢。1.2現實意義激光切割機是光、機、電一體化高度集成設備，科技含量高，與傳統機加工相比，激光切割機的加工精度更高、柔性化好，有利于提高材料的利用率，降低產品成本，減輕工人負擔，對制造業來說，可以說是一場技術革命。激光切割的適用對象主要是難切割材料，如高強度、高韌性、高硬度、高脆性、磁性材料，以及精密細小和形狀復雜的零件。激光切割技術、激光切割機床正在各行各業中得到廣泛的應用。因此研究和設計數控激光切割有很強的現實意義。微機控制技術正在發揮出巨大的優越性。1.3設計任務本次設計任務是設計一臺單片機（89C51主控芯片）控制激光切割機床，主攀枝花學院本科畢業設計1緒論2要設計對象是XY工作臺部件及89C51單片機控制原理圖。而對激光切割機其他部件如冷水機、激光器等不作為設計內容要求，只作一般了解。單片機對XY工作臺的縱、橫向進給脈沖當量0.001mm/pluse。工作臺部件主要構件為滾珠絲杠副、滾動直線導軌副、步進電機、工作臺等。設計時應兼顧兩方向的安裝尺寸和裝配工藝。1.4總體設計方案分析參考數控激光切割機的有關技術資料，確定總體方案如下：采用89C51主控芯片對數據進行計算處理，由I/O接口輸出控制信號給驅動器，來驅動步進電機，經齒輪機構減速后，帶動滾珠絲杠轉動，實現進給。其原理示意圖1.1。圖1.1系統總體原理圖微機控制線路圖參考MCS51系列單片機控制XY工作臺線路圖。步進電機參照RORZE株式會社的產品樣本選取，以保證質量和運行精度,同時驅動器也選用RORZE的配套驅動器產品。滾珠絲杠的生產廠家很多，本設計參照了漢江機床廠、南京工藝裝備制造廠的樣本資料，力求從技術性能、價格狀況、