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數控十字工作臺設計

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更新時間：2014-06-02
發布人： 1955422769

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1.1數控十字工作臺概述
數控十字工作臺， “十五”的主要工作是促進加工產業的發展，保持年產值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，已成為發展的一個重要趨勢。

1.2數控十字工作臺的應用
數控十字工作臺是光、機、電一體化高度集成設備，科技含量高，與傳統機加工相比，數控十字工作臺的加工精度更高、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。

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）控制數控十字工作臺床，主要設計對象是XY工作臺部件及89C51單片機控制原理圖。而對數控十字工作臺其他部件如冷水機、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。

目錄
第一章緒論…………………………………………………………………… 1
1.1數控十字工作臺概述………………………………………………………………… 1
1.2數控十字工作臺的應用……………………………………………………… 1
1.3設計任務……………………………………………………………………… 1
1.4總體設計方案分析…………………………………………………………… 2
第二章機械部分XY工作臺及Z軸的基本結構設計…………………………4
2.1 XY工作臺的設計………………………………………………………………4
2.1.1主要設計參數及依據………………………………………………………4
2.1.2 XY工作臺部件進給系統受力分析……………………………………… 4
2.1.3初步確定XY工作臺尺寸及估算重量…………………………………… 4
2.2 Z軸隨動系統設計………………………………………………………………5
第三章滾珠絲杠傳動系統的設計計算………………………………………… 7
3.1 滾珠絲杠副導程的確定……………………………………………………… 7
3.2 滾珠絲杠副的傳動效率……………………………………………………… 7
第四章直線滾動導軌的選型…………………………………………………… 9
第五章步進電機及其傳動機構的確定………………………………………… 11
5.1 步進電機的選用……………………………………………………………… 11
5.1.1 脈沖當量和步距角……………………………………………………… 11
5.1.2步進電機上起動力矩的近似計算……………………………………… 11
5.1.3確定步進電機最高工作頻率…………………………………………… 12
5.2齒輪傳動機構的確定………………………………………………………… 12
5.2.1傳動比的確定…………………………………………………………… 12
5.2.2齒輪結構主要參數的確定……………………………………………… 12
5.3步進電機慣性負載的計算…………………………………………………… 13
第六章傳動系統剛度的確定…………………………………………………… 15
6.1 根據工作臺不出現爬行的條件來確定傳動系統的剛度…………………… 15
6.2根據微量進給的靈敏度來確定傳動系統剛度……………………………… 15
第七章消隙方法與預緊………………………………………………………… 17
7.1消隙方法……………………………………………………………………… 17
7.1.1偏心軸套調整法………………………………………………………… 17
7.1.2錐度齒輪調整法………………………………………………………… 18
7.1.3雙片齒輪錯齒調整法…………………………………………………… 18
7.2預緊…………………………………………………………………………… 19
第八章控制系統設計…………………………………………………………… 20
8.1 確定機床控制系統方案……………………………………………………… 20
8.2 主要硬件配置………………………………………………………………… 20
8.2.1主要芯片選擇…………………………………………………………… 20
8.2.2 主要管腳功能…………………………………………………………… 20
8.2.3 EPROM的選用…………………………………………………………… 21
8.2.4 RAM的選用……………………………………………………………… 22
8.2.5 89C51存儲器及I/O的擴展……………………………………………… 22
8.2.6 8155工作方式查詢……………………………………………………… 23
8.2.7狀態查詢………………………………………………………………… 24
8.2.8 8155定時功能…………………………………………………………… 25
8.2.9 芯片地址分配…………………………………………………………… 26
8.3總體程序控制………………………………………………………………… 27
8.3.1流程圖……………………………………………………………………… 27
8.3.2總程序……………………………………………………………………… 27
8.4 鍵盤設計……………………………………………………………………… 28
8.4.1鍵盤定義及功能…………………………………………………………… 28
8.4.2 鍵盤程序設計……………………………………………………………… 29
8.5 顯示器設計 …………………………………………………………………… 33
8.5.1顯示器顯示方式的選用…………………………………………………… 33
8.5.2顯示器接口………………………………………………………………… 34
8.5.3 8155擴展I/O端口的初始化……………………………………………… 34
8.6 插補原理 ……………………………………………………………………… 35
8.7光電隔離電路 ………………………………………………………………… 35
8.8越界報警電路 ………………………………………………………………… 36
第九章步進電機接口電路及驅動……………………………………………… 39
第十章總結 …………………………………………………………………… 40
致謝………………………………………………………………………………… 41
參考文獻………………………………………………………………………………42
...

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