DOC《南京林业大学》

南京林业大学 本科毕业设计说明书 题目:数控激光切割机设计 学院:机械电子工程学院 专业:机械设计制造及其自动化(机械电子工程) 学号:080301412 姓名:刘波 指导教师:缑斌丽 教师职称:副教授 二0一二年五月十五日 摘要 激光切割的适用对象主要是难切割材料〖资料来源:毕业设计论文网 www.

papersay.com〗如高强度、高韧性材料以及精密细小和形状复杂的零件,因而数控激光切割在我国制造业中正发挥出巨大的优越性. 本文设计了一台单片机控制的数控激光切割机床,主要完成了:机床整体结构设计,Z轴、XY轴的结构设计计算、滚珠丝杠、直线滚动导轨的选择及其强度分析;

以步进电机为进给驱动的驱动系统及其传动机构的分析设计计算;

以89C51为主控芯片的数控系统硬件电路设计、系统初始化设计及系统软件方案设计和步进电机的控制程序设计.关键词 CNC,激光切割机床,结构,设计 ABSTRACT Laser cutting machine tool was usually used for the hard-cutting material, such as high-strength material, high precision ductile materials, and smart and complicated components. So, CNC laser cutting has been playing an important role in China'

s manufacturing industry. This paper describes the design of a SCM-controlled CNC laser cutting machine tools. More attention was paid on the overall machine design, Z axis, XY axis in the design, ball-screw and the choice of linear motion guide and intensity analysis;

the drive system into which stepper motor was put and the analysis of the drive system design;

89C51 chip was mainly used for the design of hardware circuit, the design of system initialization and the design of stepper motor'

s controlling program. Key words CNC, laser cutting machine tools, architecture, design 目录 摘要

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第一章 绪论

1 1.1激光技术概述

2 1.2课题背景

2 1.3课题研究的意义

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第二章 总体方案设计

3 2.1总体方案设计

3 2.2激光器选择

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第三章 XY工作台设

8 3.1 XY工作台的设计

8 3.1.1主要设计参数及依据

8 3.1.2 XY工作台部件进给系统受力分析

8 3.1.3初步确定XY工作台尺寸及估算重量

8 3.2Z轴随动系统设计

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第四章 滚珠丝杠传动系统的设计计算

14 4.1滚珠丝杠副导程的确定

14 4.2滚珠丝杠副的传动效率

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第五章 直线滚动导轨的选型

17 导轨主要分为滚动导轨和滑动导轨两种,

17 型号:选用GGB型四方向等载荷型滚动直线导轨副

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第六章 步进电机及其传动机构的确定

20 6.1步进电机的选用

20 6.1.1 脉冲当量和步距角

20 6.1.2步进电机上起动力矩的近似计算

20 M= M1+ M 2= 0.16N

21 6.1.3确定步进电机最高工作频率

21 6.2齿轮传动机构的确定

21 6.2.1传动比的确定

21 6.2.2齿轮结构主要参数的确定

22 6.3步进电机惯性负载的计算

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第七章 传动系统刚度的分析

24 7.1根据工作台不出现爬行的条件来确定传动系统的刚度

24 7.2根据微量进给的灵敏度来确定传动系统刚度

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第八章 步进电机接口电路及驱动

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第九章 消隙方法与预紧

27 9.1消隙方法

27 9.1.1偏心轴套调整法

27 9.1.2锥度齿轮调整法

28 9.1.3双片齿轮错齿调整法

29 9.3预紧

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第十章 总结31

第一章 绪论 1.1激光技术概述 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;