数控激光切割机设计开题报告

1、数控激光切割机设计开题报告毕业设计开题报告题 目 300x400 数控激光切割机设计姓 名 教育层次学 号 省级电大专 业 机械设计制造及自动化 分 校指导教师 教 学 点论文（设计）题目300X400数控激光切割机设计文献综述 :1. 课题目的、意义 激光切割的适用对象主要是难切割材料，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

2、；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。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。2. 相关研究动态，国内外现状 :激光被

3、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 CO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，

4、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。1.3 设计任务本次设计任务是设计一台单片机 （

5、89C51 主控芯片 ）控制激光切割机床，主要设计对象是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畐寸、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-f-p乙。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。微机控制线路图参考MC

6、S,51系列单片机控制XY工作台线路图。步进电机参照RORZ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RORZ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，对环境要求 不高，可靠性高，灵活性好，性价比大大超过了Z80。比较后选用89C512为主芯片。在使用过程中 89C51虽有4K的FLASH（EPROM）但考虑实际情况 需配

7、备EPRO和RAM并要求时序配备。选晶体频率为 6MHz 89C51读取时间约为 3t，则t,480ns ,常用EPRO读取时间约为200450ns。89C51的读取时间应大于 ROMS求的读取时间。89C51的读写时间约为4T,则TR,660ns, TW=800ns常用 RAM卖写时间为200ns左右，均满足要求。根据需要，扩展 I/O接口 8155,因显示 数据主要为数字及部分功能字，为简化电路采用LED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。进程计划 :1.2008.10.15 2008.1 1 .1 5 查阅、搜索相关资料和专业英语翻译 ;2.2008.11.16 2008.1 1 .31毕业实习与调研及开题报告阶段 ;3.2008.12.03 2009.1.19 毕业设计主要工作阶段，完成各种运动和动力设计计算、校核及所有图纸 ; 4.2008.01.21 2008.02.02完成说明书的编写和收尾工作。 指导