300×400数控激光切割机XY工作台部件及单片机控制设计
300 × 400 CNC laser cutting machine XY table parts and SCM control design
ABSTRACT：Laser cutting machine tool was usually used for the hard-cutting material, such as high-strength material, high precision ductile materials, and smart and complicated components. So, CNC laser cutting has been playing an important role in China's manufacturing industry.
This paper describes the design of a SCM-controlled CNC laser cutting machine tools. More attention was paid on the overall machine design, Z axis, XY axis in the design, ball-screw and the choice of linear motion guide and intensity analysis; the drive system into which stepper motor was put and the analysis of the drive system design; 89C51 chip was mainly used for the design of hardware circuit, the design of system initialization and the design of stepper motor’s controlling program.辣,文^论'文.网http://www.751com.cn
Key words CNC, laser cutting machine tools, XY table ,Single chip microcomputer
300×400数控激光切割机XY工作台部件及单片机控制设计
摘要：激光切割的适用对象主要是难切割材料，如高强度、高韧性材料以及精密细小和形状复杂的零件，因而数控激光切割在我国制造业中正发挥出巨大的优越性。
本文设计了一台单片机控制的数控激光切割机床，主要完成了：机床整体结构设计，Z轴、XY轴的结构设计计算、滚珠丝杠、直线滚动导轨的选择及其强度分析；以步进电机为进给驱动的驱动系统及其传动机构的分析设计计算；以89C51为主控芯片的数控系统硬件电路设计、系统初始化设计及系统软件方案设计和步进电机的控制程序设计。
关键词 CNC，激光切割机床，XY工作台，单片机
目 录
第一章 绪论 1
1.1激光技术概述 1
1.2激光切割机的应用 1
1.3设计任务 1
1.4总体设计方案分析 2
第二章 机械部分XY工作台及Z轴的基本结构设计4
2.1 XY工作台的设计4
2.1.1主要设计参数及依据4
2.1.2 XY工作台部件进给系统受力分析 4
2.1.3初步确定XY工作台尺寸及估算重量 4
2.2 Z轴随动系统设计5
第三章 滚珠丝杠传动系统的设计计算 7
3.1 滚珠丝杠副导程的确定 7
3.2 滚珠丝杠副的传动效率 7
第四章 直线滚动导轨的选型 9
第五章 步进电机及其传动机构的确定 11
5.1 步进电机的选用 11
5.1.1 脉冲当量和步距角 11
5.1.2步进电机上起动力矩的近似计算 11
5.1.3确定步进电机最高工作频率 12
5.2齿轮传动机构的确定 12
5.2.1传动比的确定 12
5.2.2齿轮结构主要参数的确定 12
5.3步进电机惯性负载的计算 13
第辣章 传动系统刚度的确定 15
6.1 根据工作台不出现爬行的条件来确定传动系统的刚度 15
6.2根据微量进给的灵敏度来确定传动系统刚度 15
第七章 消隙方法与预紧 17
7.1消隙方法 17
7.1.1偏心轴套调整法 17
7.1.2锥度齿轮调整法 18
7.1.3双片齿轮错齿调整法 18
7.2预紧 19
第八章 控制系统设计 20
8.1 确定机床控制系统方案 20
8.2 主要硬件配置 20
8.2.1主要芯片选择 20
8.2.2 主要管脚功能 20
8.2.3 EPROM的选用 21
8.2.4 RAM的选用 22
8.2.5 89C51存储器及I/O的扩展 22
8.2.6 8155工作方式查询 23
8.2.7状态查询 24
8.2.8 8155定时功能 25
8.2.9 芯片地址分配 26
8.3总体程序控制 27
8.3.1流程图 27
8.3.2总程序 27
8.4 键盘设计 28
8.4.1键盘定义及功能 28
8.4.2 键盘程序设计 29
8.5 显示器设计 33
8.5.1显示器显示方式的选用 33
8.5.2显示器接口 34
8.5.3 8155扩展I/O端口的初始化 34
8.6 插补原理 35
8.7光电隔离电路 35
8.8越界报警电路 36
第九章 步进电机接口电路及驱动 39
第十章 总 结 40
致 谢 41
参考文献42,1717