数控激光切割机床总体和垂直进给系统设计

摘   要

    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。

关键词：CNC；激光切割机床；结构；设计

ABSTRACT

Laser cutting machine tool was usually ....

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

目    录

 绪论………………………………………………………………………1

1.1  课题背景…………………………………………………………………1

1.2  本课题主要研究内容……………………………………………………1

1.3  国内外研究现状…………………………………………………………2

 总体方案的拟定………………………………………………………3

2.1设计任务……………………………………………………………………3

2.2总体方案的选择和拟定……………………………………………………3

 激光切割系统的设计………………………………………………5

3.1  激光器……………………………………………………………………5

   3.1.1激光器的组成………………………………………………………5

   3.1.2激光切的分类………………………………………………………5

3.2  激光切割设备……………………………………………………………6

   3.2.1激光切割设备的组成………………………………………………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激光切割头设计…………………………………………………………10

 传动系统设计………………………………………………………12

    4.1  XY工作台设计…………………………………………………………12

   4.1.1主要设计参数及依据…………………………………………12

   4.1.2XY进给系统手里分析……………………………………………12

   4.1.3初步确定工作台尺寸及估算质量………………………………12

4.2  Z轴随动系统设计………………………………………………………13

4.3  滚珠丝赶副设计计算………………………………………………… 14

   4.3.1滚珠丝杆的特点…………………………………………………14

   4.3.2主要参数…………………………………………………………14

   4.3.3导程计算…………………………………………………………15

   4.3.4确定当量转速与当量载荷………………………………………16

   4.3.5初选滚珠丝杆副…………………………………………………17

   4.3.6确定允许的最小螺纹底径………………………………………17

   4.3.7确定滚珠丝杆副的规格代号……………………………………18

   4.3.8确定丝杆副的预紧力…………………………………………18

   4.3.9行程补偿值与拉伸力…………………………………………18

   4.3.10确定滚珠丝杆副支承用的轴承代号，规格…………………19

   4.3.11滚珠丝杆副工作图设计………………………………………20

   4.3.12传动系统刚度…………………………………………………20

   4.3.13刚度验算和精度选择…………………………………………21

   4.3.14验算临界压缩载荷……………………………………………22

   4.3.15验算临界转速……………………………………………………23

   4.3.16效率验算………………………………………………………23

 导轨的选定…………………………………………………………25

5.1  主要要求及种类…………………………………………………………25

   5.1.1对导轨的基本要求………………………………………………25

   5.1.2导轨的技术要求…………………………………………………25

   5.1.3分类及特点………………………………………………………25

5.2  导轨的选用………………………………………………………………26

 步进电机及其传动机构的确定…………………………………28

6.1  步进电机的选用………………………………………………………28

   6.1.1脉冲当量和步距角………………………………………………28

   6.1.2步进电机上起动力矩的近似计算………………………………28

   6.1.3确定步进电机最高工作频率……………………………………29

6.2  齿轮传动机构的确定…………………………………………………29

   6.2.1传动比的确定……………………………………………………29

   6.2.2齿轮结构主要参数的确定………………………………………30

6.3  步进电机惯性负载的计算……………………………………………30

 传动系统刚度分析…………………………………………………33

7.1  根据工作台不出现爬行的条件来确定传动系统刚度………………33

7.2  根据微量进给的灵敏度来确定传动系统的刚度……………………33

 消隙方法与预紧……………………………………………………35

8.1  消隙方法………………………………………………………………35

   8.1.1偏心轴套调整法…………………………………………………35

   8.1.2锥度齿轮调整法…………………………………………………35

   8.1.3双片齿轮错齿调整法……………………………………………36

8.2  预紧……………………………………………………………………37

 结论……………………………………………………………………38

参考文献…………………………………………………………………………39

致谢…………………………………………………………………………………40