數控十字工作臺設計
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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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