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毕 业 论 文 题目名称： 数控激光切割机设计 学生姓名： 李文辉 专 业： 机电一体化 指导教师： 付志春 职 称： 教师 二○一 一 年 四月  独 创 性 声 明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 论文作者签名：李文辉 签字日期： 2011年 4 月 23日 目 录 摘 要………………………………………………………………………………………Ⅰ ABSTRACT…………………………………………………………………………………… Ⅱ 1 绪论 1 1.1课题背景 1 1.2现实意义 1 1.3设计任务 1 1.4总体设计方案分析 2 2 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 3 滚珠丝杠传动系统的设计计算 6 3.1 强度计算 6 3.2 滚珠丝杠副的传动效率 6 4 直线滚动导轨的选型 8 5 步进电机及其传动机构的确定 9 5.1 步进电机的选用 9 5.1.1 脉冲当量和步距角 9 5.1.2步进电机上起动力矩的近似计算 9 5.1.3确定步进电机最高工作频率 10 5.2齿轮传动机构的确定 10 5.2.1传动比的确定 10 5.2.2齿轮结构主要参数的确定 11 5.3步进电机惯性负载的计算 11 6 传动系统刚度的讨论 13 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 13 6.2根据微量进给的灵敏度来确定传动系统刚度 13 7 消隙方法与预紧 15 7.1消隙方法 15 7.1.1偏心轴套调整法 15 7.1.2锥度齿轮调整法 16 7.1.3双片齿轮错齿调整法 16 7.2预紧 17 8 数控系统设计 18 8.1 确定机床控制系统方案 18 8.2 主要芯片配置 18 8.2.1主要芯片选择 18 8.2.2 主要管脚功能 18 8.2.3 EPROM的选用 19 8.2.4 RAM的选用 20 8.2.5 89C51存储器及I/O的扩展 20 8.2.6 8155工作方式查询 21 8.2.7状态查询 22 8.2.8 8155定时功能 22 8.2.9 芯片地址分配 23 8.3 键盘设计 24 8.3.1键盘定义及功能 24 8.3.2 键盘程序设计 24 8.4 显示器设计 28 8.4.1显示器显示方式的选用 28 8.4.2显示器接口 29 8.4.3 8155扩展I/O端口的初始化 29 8.5 插补原理 30 8.6光电隔离电路 31 8.7越界报警电路 31 8.8总体程序控制 32 8.8.1流程图 32 8.8.2总程序 32 9 步进电机接口电路及驱动 34 结 论 38 参考文献 39 1 绪论 1.1课题背景 激光被誉为二十世纪最重大的科学发现之一，它刚一问世就引起了材料科学家的高度重视。1971年11月，美国通用汽车公司率先使用一台250W CO2激光器进行利用激光辐射提高材料耐磨性能的试验研究，并于1974年成功地完成了汽车转向器壳内表面（可锻铸铁材质）激光淬火工艺研究，淬硬部位的耐磨性能比未处理之前提高了10倍。这是激光表面改性技术的首次工业应用。多年以来，世界各国投入了大量资金和人力进行激光器、激光加工设备和激光加工对材料学的研究，促使激光加工得到了飞速发展，并获得了巨大的经济效益和社会效益。如今在中国，激光技术已在工业、农业、医学、军工以及人们的现代生活中得到广泛的应用，并且正逐步实现激光技术产业化，国家也将其列为“九五”攻关重点项目之一。“十五”的主要工作是促进激光加工产业的发展，保持激光器年产值20％的平均增长率，实现年产值200亿元以上；在工业生产应用中普及和推广加工技术，重点完成电子、汽车、钢铁、石油、造船、航空等传统工业应用激光技术进行改造的示范工程；为信息、材料、生物、能