400×600数控激光切割机结构设计毕业设计论文

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400×600数控激光切割机结构设计毕业设计论文

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

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一个重要趋势。

1.2现实意义

激光切割机是光、机、电一体化高度集成设备，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，可以说是一场技术革命。

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。

1.3设计任务

本次设计任务是设计一台单片机（

89C51主控芯片）控制激光切割机床，主

毕业设计目录

要设计对象是

XY工作台部件及

89C51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，只作一般了解。单片机对

XY

工作台的纵、横向进给脉冲当量

0.001mm/ pluse。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。

1.4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

89C51主控芯片对数据进行计算处理，由

I/O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

1.1。

X向工作台

Y向工作台

图

1.1 系统总体原理图

微机控制线路图参考

MCS－51系列单片机控制

XY工作台线路图。

步进电机参照

RORZE株式会社的产品样本选取，以保证质量和运行精度

,

同时驱动器也选用

RORZE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

FFZD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

Z80，而选用单片机。单片机体积小、抗干扰能力强，对环境要