机械5

摘要 随着我国电子制造业和印制电路板（PCB)行业的快速发展给电子制造装备提出越来越高的要求，印制电路板数控钻床向着高速、高精度、高可靠性、智能化、柔性化、集成化的发展趋势越来越明显，目前，高精度高速微孔印制电路板数控钻床是制约和影响我国电子制造业水平和电子信息产业基础配套能力的重要因素，是我国电子制造业与世界先进水平差距体现的重要环节之一。因此，开展高精度高速微孔印制电路板数控钻床关键技术的研究与应用，改善和提高PCB数控钻床的整体性能，对于提高我国电子制造工艺装备水平和电子信息制造业自我配套能力具有重要的现实意义。本文系统的介绍了自行设计与制造的加工印刷电路板微型数控钻床及其控制系统的组成及原理，并对各部分功能进行了分析，特别是MCS-51系列单片机的具体应用及扩展，研究结果具有实用价值. 关键词：印制板数控钻床；MCS-51单片机；步进电机；滚珠丝杠副 目录 摘要I ABSTRACT（英文摘要） Ⅱ 目录Ⅲ 第一章绪论1 1.1概述1 1.2 CNC钻床技术2 1.2.1 CNC钻床技术的主要特点2 1.2.2 CNC钻床技术发展的由来4 1.2.3 CNC钻床技术发展的几个阶段4 1.2.4 CNC钻床技术的发展现状5 1.2.5 CNC钻床技术的发展趋势7 1.3对我国先进CNC技术发展的几点考虑8 1.4课题研究的目的和意义10 第二章总体方案的确定11 2.1机床总体设计的要求11 2.1.1机床布局的基本要求11 2.1.2机床应具有的性能指标12 2.1.3人机关系12 2.2总体设计方案的确定12 第三章机械部分设计计算16 3.1切削参数的计算16 3.1.1切削力的计算16 3.1.2切削功率的计算16 3.2步进电机的选用17 3.2.1步进电机的特点17 3.2.2步进电机的种类18 3.2.3步进电机的工作原理19 3.2.4步进电机的选择计算21 3.2.5步进电机的控制22 3.3滚珠丝杠螺母副的选用23 3.3.1滚珠丝杠螺母机构工作原理和特点24 3.3.2滚珠丝杠螺母副的结构25 3.3.3滚珠丝杠螺母副的支撑方式26 3.3.4滚珠丝杠的选择计算26 3.4导轨的选用30 3.4.1导轨应满足的要求30 3.4.2滚动直线导轨副的结构31 3.4.3直线运动滚动导轨副的特点32 3.4.4滚动直线导轨副型号的选择33 3.5滚动轴承及联轴器的选用33 3.5.1滚动轴承的选用33 3.5.2联轴器的选择35 3.6主轴系统及工作台的设计35 3.6.1主轴的结构设计35 3.6.2主轴轴承的选用36 3.6.3主轴电动机和工作台37 第四章步进电机控制系统设计39 4.1单片机39 4.1.1单片机的特点及其应用40 4.1.2单片机的选用41 4.1.3 8031单片机的引脚功能41 4.2可编程计数器/定时器8253 44 4.2.1 8253的引脚44 4.2.2 8253的工作模式45 4.3脉冲分配器及功率放大电路46 4.4控制图说明46 4.4.1单片机部分46 4.4.2 8253部分47 4.4.3 CH250部分48 4.4.4功率放大部分48 结论49 参考文献51 致谢52