【正文】 片機。步進(jìn)電機參照 RORZE株式會社的產(chǎn)品樣本選取，以保證質(zhì)量和運行精度 ,同時驅(qū)動器也選用 RORZE的配套驅(qū)動器產(chǎn)品。其原理示意圖 。設(shè)計時應(yīng)兼顧兩方向的安裝尺寸和裝配工藝。單片機對 XY工作臺的縱、橫向進(jìn)給脈沖當(dāng)量 。本次設(shè)計任務(wù)是設(shè)計一臺單片機（ 89C51主控芯片）控制激光切割機床，主畢業(yè)設(shè)計目錄要設(shè)計對象是 XY工作臺部件及 89C51單片機控制原理圖。因此研究和設(shè)計數(shù)控激光切割有很強的現(xiàn)實意義。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(xì)小和形狀復(fù)雜的零件。數(shù)控化和綜合化把激光器與計算機數(shù)控技術(shù)、先進(jìn)的光學(xué)系統(tǒng)以及高精度和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)展的一個重要趨勢。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。這是激光表面改性技術(shù)的首次工業(yè)應(yīng)用。400600數(shù)控激光切割機結(jié)構(gòu)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計論文1 緒論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 250W CO2激光器進(jìn)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。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(jì)效益和社會效益。 “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％的平均增長率，實現(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。激光切割機是光、機、電一體化高度集成設(shè)備，科技含量高，與傳統(tǒng)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(chǎn)品成本，減輕工人負(fù)擔(dān)，對制造業(yè)來說，可以說是一場技術(shù)革命。激光切割技術(shù)、激光切割機床正在各行各業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。微機控制技術(shù)正在發(fā)揮出巨大的優(yōu)越性。而對激光切割機其他部件如冷水機、激光器等不作為設(shè)計內(nèi)容要求，只作一般了解。工作臺部件主要構(gòu)件為滾珠絲杠副、滾動直線導(dǎo)軌副、步進(jìn)電機、工作臺等。參考數(shù)控激光切割機的有關(guān)技術(shù)資料，確定總體方案如下：采用 89C51主控芯片對數(shù)據(jù)進(jìn)行計算處理，由 I/O接口輸出控制信號給驅(qū)動器，來驅(qū)動步進(jìn)電機，經(jīng)齒輪機構(gòu)減速后，帶動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)進(jìn)給。X向工作臺Y向工作臺圖 系統(tǒng)總體原理圖微機控制線路圖參考 MCS－51系列單片機控制 XY工作臺線路圖。滾珠絲杠的生產(chǎn)廠家很多，本設(shè)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(shù)性能、價格狀況、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 FFZD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。單片機體積小、抗干擾能力強，對環(huán)境要畢業(yè)設(shè)計目錄求不高，可靠性高，靈活性好，性價比大大超過了.. Z80。在使用過程中.. 89C51雖有.. 4K的.. FLASH（E2PROM），但考慮實際情況需配備.. EPROM和.. RAM，并要求時序配備。89C51的讀取時間應(yīng)大于.. ROM要求的讀取時間。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，為簡化電路采用.. LED顯示器。為防止強電干擾，采用光電隔離電路。 1971年 11月，美國通用汽車公司率先使用一臺 250W CO2激光器進(jìn)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。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(jì)效益和社會效益。 “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％的平均增長率，實現(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。激光切割機是光、機、電一體化高度集成設(shè)備，科技含量高，與傳統(tǒng)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(chǎn)品成本，減輕工人負(fù)擔(dān)，對制造業(yè)來說，可以說是一場技術(shù)革命。激光切割技術(shù)、激光切割機床正在各行各業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。微機控制技術(shù)正在發(fā)揮出巨大的優(yōu)越性。而對激光切割機其他部件如冷水機、激光器等不作為設(shè)計內(nèi)容要求，只作一般了解。工作臺部件主要構(gòu)件為滾珠絲杠副、滾動直線導(dǎo)軌副、步進(jìn)電機、工作臺等。參考數(shù)控激光切割機的有關(guān)技術(shù)資料，確定總體方案如下：采用 89C51主控芯片對數(shù)據(jù)進(jìn)行計算處理，由 I/O接口輸出控制信號給驅(qū)動器，來驅(qū)動步進(jìn)電機，經(jīng)齒輪機構(gòu)減速后，帶動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)進(jìn)給。X向工作臺控制器驅(qū)動器驅(qū)動器步進(jìn)電機步進(jìn)電機Y向工作臺圖 系統(tǒng)總體原理圖微機控制線路圖參考 MCS－51系列單片機控制 XY工作臺線路圖。滾珠絲杠的生產(chǎn)廠家很多，本設(shè)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(shù)性能、價格狀況、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 FFZD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。單片機體積小、抗干擾能力強，對環(huán)境要2畢業(yè)設(shè)計 1 緒論 求不高，可靠性高，靈活性好，性價比大大超過了 Z80。在使用過程中 89C51雖有 4K的 FLASH（E2PROM），但考慮實際情況需配備 EPROM和 RAM，并要求時序配備。89C51的讀取時間應(yīng)大于 ROM要求的讀取時間。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，為簡化電路采用 LED顯示器。為防止強電干擾，采用光電隔離電路。其切削力為零。設(shè)下底座的傳動系統(tǒng)為橫向傳動系統(tǒng)，即.. X向，上導(dǎo)軌為縱向傳動系統(tǒng)，即Y向。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)載波動應(yīng)控制在很小的范圍。設(shè)中托座尺寸(長寬高度)為:1200520220mm，材料為.. HT200，估重為.. 250N（W2）。加上工件最大重量約為.. 120Kg（1176N）(G)。在切割中需隨時檢測和控制切割表面的不平度，通過伺服電機和滾珠絲桿調(diào)整切割頭的高度，以保證激光聚焦后的焦點在切割板材的表面位置。隨動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。對加工板材的檢測主要有電容、電感、電阻、激光、紅外等幾種方式。電容式傳感器在運動檢測過程中不發(fā)生摩擦阻力，最適于金屬板材和高速切割加工，而激光和紅外位移傳感器對加工材料的反射率很敏感，僅適用于一些特殊場合的切割加工(如強磁場、強干擾環(huán)境)。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、自動清潔噴嘴、同軸噴水機構(gòu)、切割頭轉(zhuǎn)動、切割嘴擺動等。一般來說，普通數(shù)控激光切割機.. Z軸拖動重量在.. 5kg以上時，應(yīng)采用重力平衡設(shè)施。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方式(圖.. )。Z軸電機Z軸絲桿.. 平衡氣缸直線導(dǎo)軌5反光鏡 切割頭 圖.. Z軸隨動機構(gòu)畢業(yè)設(shè)計 3 滾珠絲桿傳動設(shè)計的設(shè)計計算.. 3滾珠絲杠傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算（一）根據(jù)機床的受力情況及結(jié)構(gòu)尺寸，參照南京工藝裝備廠的產(chǎn)品系列，選用.. FFZD內(nèi)循環(huán)墊片預(yù)緊螺母式滾珠絲桿，具體型號如下：.. X向： FFZD 25043/490500 Y向： FFZD 25043/5001100（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。 強度計算軸向負(fù)荷計算公式：.. a式（.. ）F =F+UW式中.. F——切削力，.. F=0 W——工件重量加工作臺重量 W=2301N U——滾動導(dǎo)軌上的滾動摩擦系數(shù)（約為.. ），取.. U=則根據(jù)式（.. ）：.. Fa= 2301=92N激光切割機滾珠絲杠是在低速條件下工作的。對照樣本參數(shù).. ,這里的.. Go非常小，選定導(dǎo)程為.. 4的滾珠絲杠副。) 式（）式中ψ—滾珠絲杠的螺紋升角ρ＇—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.. ），前面已經(jīng)定.. v=1m/s，材料選擇灰鑄鐵.. HRC≥45。00′，.. tgρ＇.. =；因為ψ.. =arctg（Ph/πd）式（.. ）式中:Ph—導(dǎo)程，.. 4mm d——絲杠公稱直徑，.. 25mm則根據(jù)式（.. ）：6畢