摘要:本课题针对数控激光切割机进行了设计。主要完成了XY工作台的机械结构设计和单片机的控制系统的设计。设计过程中，对于XY工作台的机械结构进行了具体的设计分析，选用了精度相对高的滚珠丝杠副传动系统方案，具体对传动系统中的滚珠丝杠、直线滚动导轨、齿轮进行了计算和选型；为验证系统的可行性，对系统的刚度进行了分析；根据系统的要求和载荷，对步进电机进行了分析和选型。对以89C51为主控芯片的数控系统进行了硬件说明和控制程序设计。
关键词 CNC；数控激光切割机；XY工作台；单片机
目录
摘要
Abstract
1 绪论-1
1.1激光技术概述-1
1.2激光切割技术的应用-1
1.3设计任务-2
1.4总体设计方案分析-2
2 工作台机械结构设计-5
2.1 XY工作台的设计-5
2.1.1 X-Y工作台结构设计总述-5
2.1.2主要设计参数及依据-5
2.1.3 XY工作台部件进给系统受力分析-6
2.1.4初步确定XY工作台尺寸及估算重量-6
2.2 Z轴随动系统设计-6
2.3 机座的设计-7
2.3.1 机座的结构设计-7
2.3.2机座材料的选择-8
3 传动系统的设计-9
3.1丝杠的选型-9
3.1.1 丝杠的介绍-9
3.1.2丝杠螺母副的选择-10
3.1.3丝杠的校核-11
3.2 滚珠丝杠支承的选择-13
3.2.1 支承方式的选择-13
3.2.2 轴承的选择-13
3.3导轨的选型及计算-13
3.3.1 导轨的组成种类及其应满足的要求-13
3.3.2导轨材料的选择及热处理-13
3.3.3导轨的选型及长度估算-14
3.3.4导轨副的额定寿命计算-15
3.3.5滚动导轨副的技术要求-17
3.4 步进电机的选择-17
3.4.1步进电机的特点-17
3.4.2 步进电机的选型-17
3.4.3步进电机惯性负载的确定-19
3.4.4 步进电机接口及电路驱动-20
3.5齿轮传动机构的确定-23
3.5.1传动比的确定-23
3.5.2齿轮结构主要参数的确定-23
3.6传动系统刚度的确定-23
4 消隙方法与预紧-25
4.1 消隙方法-25
4.2预紧-26
5 控制系统设计-28
5.1 确定机床控制系统方案-28
5.2 主要硬件配置-28
5.2.1主要芯片选择-28
5.2.2 主要管脚功能-28
5.2.3 EPROM的选用-29
5.2.4 RAM的选用-30
5.2.5 89C51存储器及I/O的扩展-30
5.2.6 8155工作方式查询-31
5.2.7状态查询-32
5.2.8 8155定时功能-32
5.2.9 芯片地址分配-33
5.3 总体程序控制-34
5.3.1流程图-34
5.3.2主程序-34
5.4 键盘设计-35
5.4.1键盘定义及功能-35
5.4.2 键盘程序设计-36
5.5 显示器设计-37
5.5.1显示器显示方式的选用-37
5.5.2显示器接口-37
5.5.3 8155扩展I/O端口的初始化-37
5.6 插补说明-38
5.7光电隔离电路-40
5.8越界报警电路-41
结论-42
致谢-43
参考文献-44
附录-45
