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數(shù)控十字工作臺設(shè)計(jì)

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更新時(shí)間：2014-06-02
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1.1數(shù)控十字工作臺概述
數(shù)控十字工作臺， “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、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。

1.2數(shù)控十字工作臺的應(yīng)用
數(shù)控十字工作臺是光、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)，對制造業(yè)來說，可以說是一場技術(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)一臺單片機(jī)（89C51主控芯片）控制數(shù)控十字工作臺床，主要設(shè)計(jì)對象是XY工作臺部件及89C51單片機(jī)控制原理圖。而對數(shù)控十字工作臺其他部件如冷水機(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XY工作臺的縱、橫向進(jìn)給脈沖當(dāng)量0.001mm/ pluse。工作臺部件主要構(gòu)件為滾珠絲杠副、滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副、步進(jìn)電機(jī)、工作臺等。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)控十字工作臺概述………………………………………………………………… 1
1.2數(shù)控十字工作臺的應(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工作臺及Z軸的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………4
2.1 XY工作臺的設(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工作臺部件進(jìn)給系統(tǒng)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(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)工作臺不出現(xiàn)爬行的條件來確定傳動(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……………………………………………………… 23
8.2.7狀態(tài)查詢………………………………………………………………… 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 鍵盤設(shè)計(jì)……………………………………………………………………… 28
8.4.1鍵盤定義及功能…………………………………………………………… 28
8.4.2 鍵盤程序設(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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