數(shù)控十字工作臺(tái)設(shè)計(jì)
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- 1.1數(shù)控十字工作臺(tái)概述
數(shù)控十字工作臺(tái)， “十五”的主要工作是促進(jìn)加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，保持年產(chǎn)值20％的平均增長(zhǎng)率，實(shí)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(diǎn)完成電子、汽車(chē)、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。
數(shù)控化與計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)、先進(jìn)的光學(xué)系統(tǒng)以及高精度和自動(dòng)化的工件定位相結(jié)合，形成研制和生產(chǎn)加工中心，已成為發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。
1.2數(shù)控十字工作臺(tái)的應(yīng)用
數(shù)控十字工作臺(tái)是光、機(jī)、電一體化高度集成設(shè)備，科技含量高，與傳統(tǒng)機(jī)加工相比，數(shù)控十字工作臺(tái)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(duì)制造業(yè)來(lái)說(shuō)，可以說(shuō)是一場(chǎng)技術(shù)革命。
1.3設(shè)計(jì)任務(wù)
本次設(shè)計(jì)任務(wù)是設(shè)計(jì)一臺(tái)單片機(jī)（89C51主控芯片）控制數(shù)控十字工作臺(tái)床，主要設(shè)計(jì)對(duì)象是XY工作臺(tái)部件及89C51單片機(jī)控制原理圖。而對(duì)數(shù)控十字工作臺(tái)其他部件如冷水機(jī)、激光器等不作為設(shè)計(jì)內(nèi)容要求，只作一般了解。單片機(jī)對(duì)XY工作臺(tái)的縱、橫向進(jìn)給脈沖當(dāng)量0.001mm/ pluse。工作臺(tái)部件主要構(gòu)件為滾珠絲杠副、滾動(dòng)直線(xiàn)導(dǎo)軌副、步進(jìn)電機(jī)、工作臺(tái)等。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)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(shù)控十字工作臺(tái)概述………………………………………………………………… 1
1.2數(shù)控十字工作臺(tái)的應(yīng)用……………………………………………………… 1
1.3設(shè)計(jì)任務(wù)……………………………………………………………………… 1
1.4總體設(shè)計(jì)方案分析…………………………………………………………… 2
第二章 機(jī)械部分XY工作臺(tái)及Z軸的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………4
2.1 XY工作臺(tái)的設(shè)計(jì)………………………………………………………………4
2.1.1主要設(shè)計(jì)參數(shù)及依據(jù)………………………………………………………4
2.1.2 XY工作臺(tái)部件進(jìn)給系統(tǒng)受力分析……………………………………… 4
2.1.3初步確定XY工作臺(tái)尺寸及估算重量…………………………………… 4
2.2 Z軸隨動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………………………………………5
第三章 滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………… 7
3.1 滾珠絲杠副導(dǎo)程的確定……………………………………………………… 7
3.2 滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率……………………………………………………… 7
第四章 直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌的選型…………………………………………………… 9
第五章 步進(jìn)電機(jī)及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的確定………………………………………… 11
5.1 步進(jìn)電機(jī)的選用……………………………………………………………… 11
5.1.1 脈沖當(dāng)量和步距角……………………………………………………… 11
5.1.2步進(jìn)電機(jī)上起動(dòng)力矩的近似計(jì)算……………………………………… 11
5.1.3確定步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率…………………………………………… 12
5.2齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的確定………………………………………………………… 12
5.2.1傳動(dòng)比的確定…………………………………………………………… 12
5.2.2齒輪結(jié)構(gòu)主要參數(shù)的確定……………………………………………… 12
5.3步進(jìn)電機(jī)慣性負(fù)載的計(jì)算…………………………………………………… 13
第六章 傳動(dòng)系統(tǒng)剛度的確定…………………………………………………… 15
6.1 根據(jù)工作臺(tái)不出現(xiàn)爬行的條件來(lái)確定傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度…………………… 15
6.2根據(jù)微量進(jìn)給的靈敏度來(lái)確定傳動(dòng)系統(tǒng)剛度……………………………… 15
第七章 消隙方法與預(yù)緊………………………………………………………… 17
7.1消隙方法……………………………………………………………………… 17
7.1.1偏心軸套調(diào)整法………………………………………………………… 17
7.1.2錐度齒輪調(diào)整法………………………………………………………… 18
7.1.3雙片齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法…………………………………………………… 18
7.2預(yù)緊…………………………………………………………………………… 19
第八章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)…………………………………………………………… 20
8.1 確定機(jī)床控制系統(tǒng)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(chǔ)器及I/O的擴(kuò)展……………………………………………… 22
8.2.6 8155工作方式查詢(xún)……………………………………………………… 23
8.2.7狀態(tài)查詢(xún)………………………………………………………………… 24
8.2.8 8155定時(shí)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(pán)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………… 28
8.4.1鍵盤(pán)定義及功能…………………………………………………………… 28
8.4.2 鍵盤(pán)程序設(shè)計(jì)……………………………………………………………… 29
8.5 顯示器設(shè)計(jì) …………………………………………………………………… 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(kuò)展I/O端口的初始化……………………………………………… 34
8.6 插補(bǔ)原理 ……………………………………………………………………… 35
8.7光電隔離電路 ………………………………………………………………… 35
8.8越界報(bào)警電路 ………………………………………………………………… 36
第九章 步進(jìn)電機(jī)接口電路及驅(qū)動(dòng)……………………………………………… 39
第十章 總 結(jié) …………………………………………………………………… 40
致 謝………………………………………………………………………………… 41
參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………42
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