數控激光切割機床總體和垂直進給系統設計

摘   要

    激光切割的適用對象主要是難切割材料，如高強度、高韌性材料以及精密細小和形狀復雜的零件，因而數控激光切割在我國制造業中正發揮出巨大的優性。

本文設計了一臺單片機控制的數控激光切割機床，主要完成了：機床整體結構設計，Z軸、XY軸的結構設計計算、滾珠絲杠、直線滾動導軌的選擇及其強度分析；以步進電機為進給驅動的驅動系統及其傳動機構的分析設計計算。

關鍵詞：CNC；激光切割機床；結構；設計

ABSTRACT

Laser cutting machine tool was usually ....

KeyWords：CNC；laser cutting machine tools；architectured；esign

目    錄

 緒論………………………………………………………………………1

1.1  課題背景…………………………………………………………………1

1.2  本課題主要研究內容……………………………………………………1

1.3  國內外研究現狀…………………………………………………………2

 總體方案的擬定………………………………………………………3

2.1設計任務……………………………………………………………………3

2.2總體方案的選擇和擬定……………………………………………………3

 激光切割系統的設計………………………………………………5

3.1  激光器……………………………………………………………………5

   3.1.1激光器的組成………………………………………………………5

   3.1.2激光切的分類………………………………………………………5

3.2  激光切割設備……………………………………………………………6

   3.2.1激光切割設備的組成………………………………………………6

   3.2.2激光切割用的激光器……………………………………………8

   3.2.3激光切割用割炬…………………………………………………9

3.3激光切割頭設計…………………………………………………………10

 傳動系統設計………………………………………………………12

    4.1  XY工作臺設計…………………………………………………………12

   4.1.1主要設計參數及依據…………………………………………12

   4.1.2XY進給系統手里分析……………………………………………12

   4.1.3初步確定工作臺尺寸及估算質量………………………………12

4.2  Z軸隨動系統設計………………………………………………………13

4.3  滾珠絲趕副設計計算………………………………………………… 14

   4.3.1滾珠絲桿的特點…………………………………………………14

   4.3.2主要參數…………………………………………………………14

   4.3.3導程計算…………………………………………………………15

   4.3.4確定當量轉速與當量載荷………………………………………16

   4.3.5初選滾珠絲桿副…………………………………………………17

   4.3.6確定允許的最小螺紋底徑………………………………………17

   4.3.7確定滾珠絲桿副的規格代號……………………………………18

   4.3.8確定絲桿副的預緊力…………………………………………18

   4.3.9行程補償值與拉伸力…………………………………………18

   4.3.10確定滾珠絲桿副支承用的軸承代號，規格…………………19

   4.3.11滾珠絲桿副工作圖設計………………………………………20

   4.3.12傳動系統剛度…………………………………………………20

   4.3.13剛度驗算和精度選擇…………………………………………21

   4.3.14驗算臨界壓縮載荷……………………………………………22

   4.3.15驗算臨界轉速……………………………………………………23

   4.3.16效率驗算………………………………………………………23

 導軌的選定…………………………………………………………25

5.1  主要要求及種類…………………………………………………………25

   5.1.1對導軌的基本要求………………………………………………25

   5.1.2導軌的技術要求…………………………………………………25

   5.1.3分類及特點………………………………………………………25

5.2  導軌的選用………………………………………………………………26

 步進電機及其傳動機構的確定…………………………………28

6.1  步進電機的選用………………………………………………………28

   6.1.1脈沖當量和步距角………………………………………………28

   6.1.2步進電機上起動力矩的近似計算………………………………28

   6.1.3確定步進電機最高工作頻率……………………………………29

6.2  齒輪傳動機構的確定…………………………………………………29

   6.2.1傳動比的確定……………………………………………………29

   6.2.2齒輪結構主要參數的確定………………………………………30

6.3  步進電機慣性負載的計算……………………………………………30

 傳動系統剛度分析…………………………………………………33

7.1  根據工作臺不出現爬行的條件來確定傳動系統剛度………………33

7.2  根據微量進給的靈敏度來確定傳動系統的剛度……………………33

 消隙方法與預緊……………………………………………………35

8.1  消隙方法………………………………………………………………35

   8.1.1偏心軸套調整法…………………………………………………35

   8.1.2錐度齒輪調整法…………………………………………………35

   8.1.3雙片齒輪錯齒調整法……………………………………………36

8.2  預緊……………………………………………………………………37

 結論……………………………………………………………………38

參考文獻…………………………………………………………………………39

致謝…………………………………………………………………………………40