激光切割机.docx

机械制造装备课程设计设计说明书项目名称激光切割机设计小组姓名学号学院专业班级计魁2机械院机自1205张结荣2机械院机自1205吴翔2机械院机自1205肖哲2机械院机自1205指导老师冯凯张屹目录TOC\o"1-3"\h\z\uHYPERLINK\l"_Toc382947026"1、课题要求PAGEREF_Toc382947026\h2HYPERLINK\l"_Toc382947029"2、设计要求2HYPERLINK\l"_Toc382947031"3、总体设计方案分析2HYPERLINK\l"_Toc382947040"4、工作台的设计3直线滚动辅导贵的选用56滚珠丝杆的选用HYPERLINK\l"_Toc382947051"6HYPERLINK\l"_Toc382947052"7.激光发生器的选用88步进电机的选用…………………………………………………………………………………8一.课题：激光切割机床总体结构方案设计说明：工作幅面（mm）700切割速度（m/min）满足5mm厚金属与橡胶，有机玻璃等非金属材料的二维激光切割二.设计目标完成一台两轴联动一轴随动的PLC激光切割机床的总体机构方案设计，包括工作台面结构设计，XY两轴联动伺服驱动系统设计，Z轴随动伺服驱动系统设计，直线滚动导轨副的选用，滚珠丝杠的选用，激光发生器的选用，步进电机的选用。三．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。其原理示意图如图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。四.工作台的设计1．本设计的XY工作台的参数定为：=1\*GB3\*MERGEFORMAT①工作台行程：横向700mm，纵向620mm=2\*GB3\*MERGEFORMAT②工作台最大尺寸（长×宽×高）：1200×950×300mm=3\*GB3\*MERGEFORMAT③工作台最大承载重量：100Kg=4\*GB3\*MERGEFORMAT④脉冲当量：0.001mm/pluse=5\*GB3\*MERGEFORMAT⑤进给速度：60平方毫米/min=6\*GB3\*MERGEFORMAT⑥表面粗糙度：0.8～1.6=7\*GB3\*MERGEFORMAT⑦设计寿命：15年2XY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。XY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X向，上导轨为纵向传动系统，即Y向。一般来说,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。另外由于采取了一系列的消隙、预紧措施,其产生的负载波动应控制在很小的范围。3.XY工作台方案设计4.Z轴随动系统设计激光切割机对Z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Z轴的检测精度高于0.010mm：同时，随动速度应大于5m/min。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，仅适用于一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。五.直线滚动导轨副的选用导轨主要分为滚动导轨和滑动导轨两种，直线滚动导轨在数控机床中有广泛的应用。相对普通机床所用的滑动导轨而言，它有以下几方面的优点：=1\*GB3①定位精度高直线滚动导轨可使摩擦系数减小到滑动导轨的1/50。由于动摩擦与静摩擦系数相差很小，运动灵活，可使驱动扭矩减少90%，因此，可将机床定位精度设定到超微米级。=2\*GB3②降低机床造价并大幅度节约电力采用直线滚动导轨的机床由于摩擦阻力小，特别适用于反复进行起动、停止的往复运动，可使所需的动力源及动力传递机构小型化，减轻了重量，使机床所需电力降低90