系统设计激光切割机对轴随动机构要求非常高。在切割中需随时检测和控制切割表面的不平度，通过伺服电机和滚珠丝杆调整切割头的高度，以保证激光聚焦后的焦点在切割板材的表面位置。由于激光焦点至板面的距离将影响割缝宽窄及质量，因此，要求轴的检测精度高于同时，随动速度应大于。随动速度太快会造成切割头上下震荡，太慢又造成切割头跟不上的现象。目前。对加工板材的检测主要有电容电感电阻激光红外等几种方式。电感式和电阻式属于传感器，激光红外及电容式属于非接触式传感器。电容式传感器在运动检测过程中不发生摩擦阻力，最适于金属板材和高速切割加工，而激光和红外位移传感器对加工材料的反射率很敏感，仅适用于些特殊场合的切割加工如强磁场强干扰环境。所以在选择传感器时，应注意检测精度和对切割材料的适应性，同时安装时还需要注意采取抗干扰措施。割头具有多种先进的智能和附加功能，如自动调整激光喷嘴距离自动清洁喷嘴同轴喷水机构切割头转动切割嘴摆动等。这些功能机构的增加，不可避免地增加了切割头的重量，成切割头的动态性能不好，随动机构反应不灵敏。般来说，普通数控激光切割机轴拖动重量在以上时，应采用重力平衡设施。而高性能数控激光切割机的轴拖动重量在以上就必须施加重力平衡设施，特别是在高速飞行光路设计中，这点尤为重要。目前轴上的重力平衡设施使用较多的是采用气缸托动方式图。该方式重量轻体积小易安装，还可根据要求调整气缸的平衡力。反光镜平衡气缸直线导轨切割头轴丝杆轴电机图轴随动机构毕业设计滚珠丝杆传动设计的设计计算滚珠丝杠传动系统的设计计算根据机床的受力情况及结构尺寸，参照南京工艺装备厂的产品系列，选用内循环垫片预紧螺母式滚珠丝杆，具体型号如下向样，并将积极影响我今后的学习和工作。其次要感谢大学四年来所有的老师，为我们打下机械专业知识的基础同时还要感谢所有的同学们，正是因为有了你们的支持和鼓励。此次毕业设计才会顺利完成。最后感谢攀枝花学院四年来对我的栽培。目录摘要„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„Ⅰ„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„Ⅱ绪论课题背景现实意义设计任务总体设计方案分析机械部分工作台及轴的基本结构设计工作台的设计主要设计参数及依据工作台部件进给系统受力分析初步确定工作台尺寸及估算重量轴随动系统设计滚珠丝杠传动系统的设计计算强度计算滚珠丝杠副的传动效率直线滚动导轨的选型步进电机及其传动机构的确定步进电机的选用脉冲当量和步距角步进电机上起动力矩的近似计算确定步进电机最高工作频率齿轮传动机构的确定传动比的确定齿轮结构主要参数的确定步进电机惯性负载的计算传动系统刚度的讨论根据工作台不出现爬行的条件来确定传动系统的刚度根据微量进给的灵敏度来确定传动系统刚度消隙方法与预紧消隙方法偏心轴套调整法锥度齿轮调整法双片齿轮错齿调整法预紧数控系统设计确定机床控制系统方案主要芯片配置主要芯片选择主要管脚功能的选用的选用存储器及的扩展工作方式查询状态查询定时功能芯片地址分配键盘设计键盘定义及功能键盘程序设计显示器设计显示器显示方式的选用显示器接口扩展端口的初始化插补原理光电隔离电路越界报警电路总体程序控制流程图总程序步进电机接口电路及驱动结论参考文献致谢毕业设计绪论毕业设计绪论绪论课题背景激光被誉为二十世纪最重大的科学发现之，它刚问世就引起了材料科学家的高度重视。年月，美国通用汽车公司率先使用台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，并获得了本选取，以保证质量和运行精度，同时驱动器也选用的配套驱动器产品。滚珠丝杠的生产厂家很多，本设计参照了汉江机床厂南京工艺装备制造厂的样本资料，力求从技术性能价格状况通用互换性等各方面因素考虑，最后选用南京工艺装备厂的系列滚珠丝杠，即内循环垫片预紧螺母式滚珠丝杠副。本设计弃用，而选用单片机。单片机体积小抗干扰能力强，对环境要求不高，可靠性高，灵活性好，性价比大大超过了。比较后选用为主芯片。在使用过程中虽有的，但考虑实际情况需配备和，并要求时序配备。选晶体频率为，读取时间约为，则，常用读取时间约为。的读取时间应大于要求的读取时间。的读写时间约为，则常用读写时间为左右，均满足要求。根据需要，扩展接口，因显示数据主要为数字及部分功能字，为简化电路采用显示器。键盘采用非编码式矩阵电路。为防止强电干扰，采用光电隔离电路。向工作台毕业设计绪论毕业设计机械部分工作台及轴的基本结构设计机械部分工作台及轴的基本结构设计工作台的设计主要设计参数及依据本设计的工作台的参数定为工作台行程横向，纵向工作台最大尺寸长宽高工作台最大承载重量④脉冲当量进给速度平方毫米表面粗糙度设计寿命年工作台部件进给系统受力分析因激光切割机床为激光加工，其激光器与工件之间不直接接触，因此可以认为在加工过程中没有外力负载作用。其切削力为零。工作台部件由工作台中间滑台底座等零部件组成，各自之间均以滚动直线导轨副相联，以保证相对运动精度。设下底座的传动系统为横向传动系统，即向，上导轨为纵向传动系统，即向。般来说，数控切割机床的滚动直线导轨的摩擦力可忽略不计，但滚珠丝杠副，以及齿轮之间的滑动摩擦不能忽略，这些摩擦力矩会影响电机的步距精度。另外由于采取了系列的消隙预紧措施，其产生的负载波动应控制在很小的范围。初步确定工作台尺寸及估算重量初定工作台尺寸长宽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。十五的主要工作是促进激光加工产业的发展，保持激光器年产值的平均增长率，实现年产值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源空间海洋等六大高科技领域提供崭新的激光设备和仪器。数控化和综合化把激光器与计算机数控技术先进的光学系统以及高精度和毕业设计绪论自动化的工件定位相结合，形成研制和生产加工中心，已成为激光加工发展的个重要趋势。现实意义激光切割机是光机电体化高度集成设备，科技含量高，与传统机加工相比，激光切割机的加工精度更高柔性化好，有利于提高材料的利用率，降低产品成本，减轻工人负担，对制造业来说，可以说是场技术革命。激光切割的适用对象主要是难切割材料，如高强度高韧性高硬度高脆性磁性材料，以及精密细小和形状复杂的零件。激光切割技术激光切割机床正在各行各业中得到广泛的应用。因此研究和设计数控激光切割有很强的现实意义。微机控制技术正在发挥出巨大的优越性。设计任务本次设计任务是设计台单片机主控芯片控制激光切割机床，主要设计对象是工作台部件及单片机控制原理图。而对激光切割机其他部件如冷水机激光器等不作为设计内容要求，只作般了解。单片机对工作台的纵横向进给脉冲当量。工作台部件主要构件为滚珠丝杠副滚动直线导轨副步进电机工作台等。设计时应兼顾两方向的安装尺寸和装配工艺。总体设计方案分析参考数控激光切割机的有关技术资料，确定总体方案如下采用主控芯片对数据进行计算处理，由接口输出控制信号给驱动器，来驱动步进电机，经齿轮机构减速后，带动滚珠丝杠转动，实现进给。其原理示意图。控制器驱动器驱动器步进电机步进电机向工作台毕业设计绪论图系统总体原理图微机控制线路图参考系列单片机控制工作台线路图。步进电机参照株式会社的产品样，毕业设计数控系统设计毕业设计步进电机接口电路及驱动步进电机接口电路及驱动本设计选用五相步进电机，工作方式为细分工作方式，并选择输入工作方式。步进电机由驱动器驱动。而单片机控制驱动器启动和停止及正反转。驱动步进电机的脉冲按顺序供给电机各相，脉冲发生由驱动器内部自动产生，并且具有各种系统保护。驱动器的主要控制端有顺时方向控制端逆时方向控制端运行方式控制端，所需联接控制信号由口控制。向步进电机各用个驱动器控制，电机以五相方式工作。由于驱动器具有良好的工作性能，并且又具有较强的保护功能，所以系统工作比较稳定。单片机控制工作时有个脉冲电流的要求，故在两者之间加了控制三极管。以满足控制要求。光电耦合电路高低压驱动电路接向步进电机光电耦合电路高低压驱动电路向步进电机高低压驱动电路光电耦合电路向步进电机图硬件连接图毕业设计步进电机接口电路及驱动单片机实现步进电机控制主要在于脉冲分配，实现脉冲分配也就是通电换相控制的方法有两种软件法和硬件法。这里通过单片机发出信号经过环形分配器驱动放大直接控制，需要采用软件实现脉冲分配。横向进给采用五相十拍步进电机，五相十拍工作方式通电换相的正序为，共有个通电状态。如果输出的控制信号中，代表使绕组通电，代表使绕组断电，三相六拍步进电机，设为机本设计采用了为主控芯片，设计出了个比较合理的数控硬件电路与步进电机驱动相匹配的数控软件连接，由单片机控制步进电机来实现方向的运动。在设计中对机床数控部分的进行了扩展，并对键盘和显示器进行了相应的设计，对程序进行了初始化。基本完成了经济型数控激光切割机的设计，按此设计的切割机可以满足生产的实际需要。毕业设计参考文献参考文献张学仁数控电火花线切割加工技术哈尔滨哈尔滨工业出版社，李广弟单片机基础北京北京航空航天大学出版社出版，郑玉华典型机械电产品构造北京北京科学出版社，陈婵娟数控机床设计北京化学工业出版社，李秉操等单片机原理及其在工业控制中的应用陕西陕西电子编辑部