激光切割機(共11頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上機械制造裝備課程設(shè)計設(shè)計說明書項目名稱 激光切割機設(shè)計小組姓 名學 號學院專業(yè)班級 計魁8機械院機自 1205張結(jié)榮3機械院機自 1205吳翔9機械院機自 1205肖哲9機械院機自 1205指導老師 馮凱 張屹專心-專注-專業(yè)目錄5. 直線滾動輔導貴的選用56滾珠絲桿的選用8步進電機的選用 8一.課題：激光切割機床總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計說明：工作幅面（mm） 700切割速度（m/min） 滿足5mm厚金屬與橡膠，有機玻璃等非金屬材料的二維激光切割二.設(shè)計目標完成一臺兩軸聯(lián)動一軸隨動的PLC激光切割機床的總體機構(gòu)方案設(shè)計，包括工作臺面結(jié)構(gòu)設(shè)計，XY兩軸聯(lián)動伺服驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計，Z

2、軸隨動伺服驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計，直線滾動導軌副的選用，滾珠絲杠的選用，激光發(fā)生器的選用，步進電機的選用。三總體設(shè)計方案分析參考數(shù)控激光切割機的有關(guān)技術(shù)資料，確定總體方案如下：采用89C51主控芯片對數(shù)據(jù)進行計算處理，由I/O接口輸出控制信號給驅(qū)動器，來驅(qū)動步進電機，經(jīng)齒輪機構(gòu)減速后，帶動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)進給。其原理示意圖如圖系統(tǒng)總體原理圖微機控制線路圖參考MCS51系列單片機控制XY工作臺線路圖。四. 工作臺的設(shè)計1本設(shè)計的XY工作臺的參數(shù)定為：工作臺行程：橫向700mm，縱向620mm工作臺最大尺寸（長×寬×高）：1200×950×300mm工作臺最大承載重

3、量：100Kg脈沖當量：0.001mm/pluse進給速度：60平方毫米/min表面粗糙度：0.81.6設(shè)計壽命：15年2 XY工作臺部件進給系統(tǒng)受力分析因激光切割機床為激光加工,其激光器與工件之間不直接接觸,因此可以認為在加工過程中沒有外力負載作用。其切削力為零。XY工作臺部件由工作臺、中間滑臺、底座等零部件組成,各自之間均以滾動直線導軌副相聯(lián),以保證相對運動精度。設(shè)下底座的傳動系統(tǒng)為橫向傳動系統(tǒng)，即X向，上導軌為縱向傳動系統(tǒng)，即Y向。一般來說,數(shù)控切割機床的滾動直線導軌的摩擦力可忽略不計,但滾珠絲杠副,以及齒輪之間的滑動摩擦不能忽略,這些摩擦力矩會影響電機的步距精度。另外由于采取了一系列的

4、消隙、預緊措施,其產(chǎn)生的負載波動應控制在很小的范圍。3.XY工作臺方案設(shè)計4.Z軸隨動系統(tǒng)設(shè)計激光切割機對Z軸隨動機構(gòu)要求非常高。在切割中需隨時檢測和控制切割表面的不平度，通過伺服電機和滾珠絲桿調(diào)整切割頭的高度，以保證激光聚焦后的焦點在切割板材的表面位置。由于激光焦點至板面的距離將影響割縫寬窄及質(zhì)量，因此，要求Z軸的檢測精度高于0.010mm：同時，隨動速度應大于5m/min。隨動速度太快會造成切割頭上下震蕩，太慢又造成切割頭跟不上的現(xiàn)象。目前。對加工板材的檢測主要有電容、電感、電阻、激光、紅外等幾種方式。電感式和電阻式屬于傳感器，激光、紅外及電容式屬于非接觸式傳感器。電容式傳感器在運動檢測過

5、程中不發(fā)生摩擦阻力，最適于金屬板材和高速切割加工，而激光和紅外位移傳感器對加工材料的反射率很敏感，僅適用于一些特殊場合的切割加工(如強磁場、強干擾環(huán)境)。所以在選擇傳感器時，應注意檢測精度和對切割材料的適應性，同時安裝時還需要注意采取抗干擾措施。五.直線滾動導軌副的選用導軌主要分為滾動導軌和滑動導軌兩種， 直線滾動導軌在數(shù)控機床中有廣泛的應用。相對普通機床所用的滑動導軌而言，它有以下幾方面的優(yōu)點：定位精度高直線滾動導軌可使摩擦系數(shù)減小到滑動導軌的1/50。由于動摩擦與靜摩擦系數(shù)相差很小，運動靈活，可使驅(qū)動扭矩減少90%，因此，可將機床定位精度設(shè)定到超微米級。降低機床造價并大幅度節(jié)約電力采用直線

6、滾動導軌的機床由于摩擦阻力小，特別適用于反復進行起動、停止的往復運動，可使所需的動力源及動力傳遞機構(gòu)小型化，減輕了重量，使機床所需電力降低90%，具有大幅度節(jié)能的效果?？商岣邫C床的運動速度直線滾動導軌由于摩擦阻力小，因此發(fā)熱少，可實現(xiàn)機床的高速運動，提高機床的工作效率2030%?？砷L期維持機床的高精度對于滑動導軌面的流體潤滑，由于油膜的浮動，產(chǎn)生的運動精度的誤差是無法避免的。在絕大多數(shù)情況下，流體潤滑只限于邊界區(qū)域，由金屬接觸而產(chǎn)生的直接摩擦是無法避免的，在這種摩擦中，大量的能量以摩擦損耗被浪費掉了。與之相反，滾動接觸由于摩擦耗能小滾動面的摩擦損耗也相應減少，故能使直線滾動導軌系統(tǒng)長期處于高精

7、度狀態(tài)。同時，由于使用潤滑油也很少，大多數(shù)情況下只需脂潤滑就足夠了，這使得在機床的潤滑系統(tǒng)設(shè)計及使用維護方面都變的非常容易了。所以在結(jié)構(gòu)上選用：開式直線滾動導軌。參照南京工藝裝備廠的產(chǎn)品系列。如圖4.1。具體型號：X向選用GGB20BA2P，2 500-4 Y向選用GGB20AB2P，2 1100-4六滾珠絲杠的選用（一） 根據(jù)機床的受力情況及結(jié)構(gòu)尺寸，參照南京工藝裝備廠的產(chǎn)品系列，選用FFZD內(nèi)循環(huán)墊片預緊螺母式滾珠絲桿，具體型號如下： X向： FFZD 2504-3/490×500Y向： FFZD 2504-3/500×1100（二） 因X向的滾珠絲桿比Y向的滾珠絲桿所受的負載大，現(xiàn)只計算X向絲桿的相關(guān)數(shù)據(jù)，Y向根據(jù)X向的結(jié)果相同選用即可滿足要求。七激光發(fā)生器的選用選用武漢新特光電技術(shù)有限公司生產(chǎn)的48系列二氧化碳激光發(fā)生器，參數(shù)如下