(数控加工)数控激光切割机精编
（数控加工）数控激光切割机
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越性。
本文设计了壹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；以89C51为主控芯片的数控系统硬件电路设计、系统初始化设计及系统软件方案设计和步进电机的控制流程设计。
关键词:CNC激光切割机床结构设计
ABSTRACT
Lasercuttingmachinetoolwasusuallyusedforthehard-cuttingmaterial,s uchashigh-strengthmaterial,highprecisionductilematerials,andsmartandc omplicatedcomponents.So,CNClasercuttinghasbeenplayinganimportantr oleinChina'smanufacturingindustry.
ThispaperdescribesthedesignofaSCM-controlledCNClasercuttingmac hinetools.Moreattentionwaspaidontheoverallmachinedesign,Zaxis,XYaxisi nthedesign,ball-screwandthechoiceoflinearmotionguideandintensityanal ysis;thedrivesystemintowhichsteppermotorwasputandtheanalysisofthedri vesystemdesign;89C51chipwasmainlyusedforthedesignofhardwarecircuit, thedesignofsysteminitialization andthedesignofsteppermotor’scontrollin gprogram.
Keywords:CNC;lasercuttingmachinetools;architecture;design
目录
摘要I
ABSTRACTII
目录III
第壹章绪论1
1.1课题背景1
1.2课题研究的目的和意义1
1.3国内外现状2
1.4存在的主要问题3
1.5设计任务3
1.6总体设计方案4
第二章机械部分设计5
2.1机械部分XY工作台及Z轴的基本结构设计5
2.1.1XY工作台设计5
2.1.2.Z轴随动系统5
2.2滚珠丝杠传动系统的设计计算6
2.2.1滚珠丝杠的选型6
2.2.2丝杠的校核7
2.3直线滚动导轨的选型8
2.4步进电机及其传动机构的确定9
2.4.1 步进电机的特点优点9
2.5齿轮传动机构的确定10
2.5.1传动比确定10
2.5.2消隙方法11
2.6轴承的选择11
第三章数控系统设计12
3.1确定机床控制系统方案12
3.2主要芯片配置13
3.2.1主要芯片选择13
3.2.2 主要管脚功能13
3.2.3 EPROM的选用14
3.2.4 RAM的选用14
3.2.5 89C51存储器及I/O的扩展15
3.2.6 8155工作方式查询16
3.2.7状态查询17
3.2.8 8155定时功能17
3.3键盘设计18
3.3.1键盘定义及功能18
3.3.2 键盘程序设计18
3.4显示器设计20
3.4.1显示器显示方式的选用20
3.4.2显示器接口20
3.5步进电机的驱动23
3.6光电隔离电路24
3.7越界报警电路25结论26
致谢27
参考文献28
第壹章绪论
1.1课题背景
激光被誉为二十世纪最重大的科学发现之壹，它刚壹问世就引起了材料科学家子、汽车、钢铁、石油、造船、航空等传统工业应用激光技术进行改造的示范工程；为信息、材料、生物、能源、空间、海洋等六大高科技领域提供崭新的激光设备和仪器。
数控化和综合化把激光器和计算机数控技术、先进的光学系统以及高精度和自动化的工件定位相结合，形成研制和生产加工中心，已成为激光加工发展的壹个重要趋势。的高度重视。1971年11月，美国通用汽车X公司率先使用壹台250WCO2激光器进行利用激光辐射提高材料耐磨性能的试验研究，且于1974年成功地完成了汽车转向器壳内表面（可锻铸铁材质）激光淬火工艺研究，淬硬部位的耐磨性能比未处理之前提高了10倍。这是激光表面改性技术的首次工业应用。多年以来，世界各国投入了大量资金和人力进行激光器、激光加工设备和激光加工对材料学的研究，促使激光加工得到了飞速发展，且获得了巨大的经济效益和社会效益。如今在中国，激光技术已在工业、农业、医学、军工以及人们的现代生活中得到广泛的应用，且且正逐步实现激光技术产业化，国家也将其列为“九五”攻关重点项目之壹。“十五”的主要工作是促进激光加工产业的发展，保持激光器年产值20％的平均增长率，实现年产值200亿元之上。
1.2课题研究的目的和意义
激光切割机是光、机、电壹体化高度集成设备，科技含量高，和传统机加工相比，激光切割机的加工精度更高、柔性化好，有利于提高材料的利用率，降低产品成本，减轻工人负担，对制造业来说，能够说是壹场技术革命。
激光切割的适用对象主要是难切割材料，如高强度、高韧性、高硬度、高脆性、磁性材料，以及精密细小和形状复杂的零件。激光切割技术、激光切割机床正在各行各业中得到广泛的应用。因此研究和设计数控激光切割有很强的现实意义。微机控制技术正在发挥出巨大的优越性。
在高功率数控激光切割成套设备开发及制造方面，经过十几年的发展，我国激光切割技术及装备从无到有，已逐步形成壹定产业规模。2007年国内大型激光切割设备的销售额达到15亿元，在中低端产品方面基本占领国内市场，且有部分产品出口。但和美国、欧盟、日本等发达国家相比，我国的激光切割设备仍然停留在低端产品阶段，而且高功率激光器、激光专用控制系统、激光光束传输控制、激光切割专有技术等绝大部分核心技术仍依赖进口。目前，国际上德国通快TRUMPFX公司、瑞士百超BYSTRONIC和意大利PRIMA等国际知名X公司已经开发出大功率、大幅面、高速、飞行光路、多维立体、数控自动的激光切割机。在高端激光切割系统领域，我国和国际先进水平存在较大差距，产品基本依赖进口，每年不得不花费数十亿元从国外引进相关技术和设备。如船舶制造业中厚钢板的激光切割设备、三维立体激光切割设备、有色金属激光切割设备等，引进价格昂贵、订货周期长、售后服务无法及时保证，严重制约了我围困民经济的发展。且且由于国外在该领域出口对我国有明确的限制，采用许可证制度，严格
规定该项技术不能用于军工、航空航天等领域，因此我国急需突破该项技术。
1.3国内外现状
激光加工是国外激光应用中最大的项目，也是对传统产业改造的重要手段，主要是kW级到10kW级CO2激光器和百瓦到千瓦级YAG激光器实现对各种材料的切割、焊接、打孔、刻划和热处理等。
激光加工应用领域中，CO2激光器以切割和焊接应用最广，分别占到70％和20％，表面处理则不到10％。而YAG激光器的应用是以焊接、标记（50％）和切割（15％）为主。在美国和欧洲CO2激光器占到了70~80％。我国激光加工中以切割为主的占10％，其中98％之上的CO2激光器，功率在1.5kW~2kW 范围内，而以热处理为主的约占15％，大多数是进行激光处理汽车发动机的汽缸套。这项技术的经济性和社会效益都很高，故有很大的市场前景。
在汽车工业中，激光加工技术充分发挥了其先进、快速、灵活地加工特点。如在汽车样机和小批量生产中大量使用三维激光切割机，不仅节省了样板及工装设备，仍大大缩短了生产准备周期；激光束在高硬度材料和复杂而弯曲的表面打小孔，速度快而不产生破损；激光焊接在汽车工业中已成为标准工艺，日本Toyota 已将激光用于车身面板的焊接，将不同厚度和不同表面涂敷的金属板焊接在壹起，然后再进行冲压。虽然激光热处理在国外不如焊接和切割普遍，但在汽车工业中仍应用广泛，如缸套、曲轴、活塞环、换向器、齿轮等零部件的热处理。在工业发达国家，激光加工技术和计算机数控技术及柔性制造技术相结合，派生出激光快速成形技术。该项技术不仅能够快速制造模型，而且仍能够直接由金属粉
末熔融，制造出金属模具。
到了80年代，YAG激光器在焊接、切割、打孔和标记等方面发挥了越来越大作用。通常认为YAG激光器切割能够得到好的切割质量和高的切割精度，但在切割速度上受到限制。随着YAG激光器输出功率和光束质量的提高而被突破。YAG激光器已开始挤进kw级CO2激光器切割市场。YAG激光器特别适合焊接不允许热变形和焊接污染的微型器件，如锂电池、心脏起搏器、密封继电器等。YAG激光器打孔已发展成为最大的激光加工应用。
目前，国外激光打孔主要应用在航空航天、汽车制造、电子仪表、化工等行业。激光打孔的迅速发展，主要体当下打孔用YAG激光器的平均输出功率已由5年前的400w提高到了800w至1000w。打孔峰值功率高达30~50kw，打孔用的脉冲宽度越来越窄，重复频率越来越高，激光器输出参数的提高，很大程度上改善了打孔质量，提高了打孔速度，也扩大了打孔的应用范围。国内目前比较成熟的激光打孔的应用是在人造金刚石和天然金刚石拉丝模的生产及手表宝石轴承的生产中。
1.4存在的主要问题
1、科研成果转化为商品的能力差，许多有市场前景的成果停留在实验室的样机阶段；
2、激光加工系统的核心部件激光器的品种少、技术落后、可靠性差。国外不仅二级管泵浦的全固态激光器已用于生产过程中，而且二级管激光器也被应用，而我国二极管泵浦的全固态激光器仍处在刚开始研究开发阶段。
3、对加工技术的研究少，尤其对精细加工技术的研究更为薄弱，对紫外波激光进行加工的研究进行的极少。
4、激光加工设备的可靠性、安全性、可维修性、配套性较差，难以满足工业生产的需要。
总结：激光加工和柔性制造系统有很好的的相容性，把俩者结合起来形成激光柔性加工系统，在彼此相互配合良好的条件下肯定会收到非凡的效果且取得良好的收益。
1.5设计任务
本次设计任务是设计壹台单片机（89C51主控芯片）控制激光切割机床，主要设计对象是XY工作台部件及89C51单片机控制原理图。而对激光切割机其他部件如冷水机、激光器等不作为设计内容要求，只作壹般了解。单片机对XY工作台的纵、横向进给脉冲当量0.01mm/pluse。工作台部件主要构件为滚珠丝杠副、滚动直线导轨副、步进电机、工作台等。设计时应兼顾俩方向的安装尺寸和装配工艺。
1.6总体设计方案
图1-1系统原理图
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。其原理示意如图1-6.。
滚珠丝杠的生产厂家很多，本设计参照了汉江机床厂、南京工艺装备制造厂的样本资料，力求从技术性能、价格状况、通用互换性等各方面因素考虑，最后选用SFK系列滚珠丝杠，即内循环垫片预紧螺母式滚珠丝杠副。
本设计弃用Z80，而选用单片机。单片机体积小、抗干扰能力强，对环境要求不高，可靠性高，灵活性好，性价比大大超过了Z80。比较后选用89C51为主芯片。在使用过程中89C51虽有4K的FLASH（E2PROM），但考虑实际情况需配备EPROM和RAM，且要求时序配备。选晶体频率为6MHz，89C51读取时间约为3t，则t＝480ns,常用EPROM读取时间约为200~450ns。89C51的读取时间应大于ROM要求的读取时间。89C51的读写时间约为4T，则TR＝660ns，TW=800ns，常用RAM读写时间为200ns左右，均满足要求。根据需要，扩展I/O接口8155，因显示数据主要为数字及部分功能字，为简化电路采用LED显示器。键盘采用非编码式矩阵电路。为防止强电干扰，采用光电隔离电路。
第二章机械部分设计
2.1机械部分XY工作台及Z轴的基本结构设计
2.1.1XY工作台设计
㈠.本设计的XY工作台的参数定为：
①工作台行程：横向300mm，纵向400mm
②工作台最大尺寸（长×宽×高）：460×340×50mm,材料HT200，约536N
③中杔座尺寸800×360×90mm，材料HT200，约重1778N
④估计其他零件重量为250N
⑤工作台最大承载重量：120Kg
则下托座导轨副承受的最大载荷为：536+1778+250+1200=3764N
㈡XY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,其激光器和工件之间不直接接触,因此能够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。壹般来说,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。另外由于采取了壹系列的消隙、预紧措施,其产生的负载波动应控制在很小的范围。
2.1.2.Z轴随动系统
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，仅适用于壹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，同时安装时仍需要注意采取抗干扰措施。
割头具有多种先进的智能和附加功能，如自动调整激光喷嘴距离、自动清洁喷嘴、同轴喷水机构、切割头转动、切割嘴摆动等。这些功能机构的增加,不可避免地增加了切割头的重量，成切割头的动态性能不好,随动机构反应不灵敏。壹般来说，普通数控激光切割机Z轴拖动重量在5kg之上时，应采用重力平衡设施。而高性能数控激光切割机的Z轴拖动重量在2kg之上就必须施加重力平衡设施，特别是在高速飞行光路设计中,这壹点尤为重要。目前Z轴上的重力平衡设施使用较多的是采用气缸托动方式。该方式重量轻、体积小、易安装，仍可根据要求调整气缸的平衡力。
图2-1Z轴示意图
2.2滚珠丝杠传动系统的设计计算
滚珠丝杠的优点：
（1）传动效率高。(达85%—98%)。
（2）灵敏度高。（无颤动、无爬行，同步性好）。
（3）定位精度高。(能够实现无间隙传动，刚度强，温升小)。
（4）使用寿命长。（是普通滑动丝杠的4倍之上，磨损小，精度保持期长）。
（5）使用、润滑和维修方便、可靠。
（6）可逆向传动，不自锁。（在垂直使用或需急停时，应附加自锁或制动装置）
相对于梯形丝杠价位偏高，可是性价比仍是很好的，目前大部分需要使用丝杠的部位都是用的滚珠丝杠
2.2.1滚珠丝杠的选型
初定导程=4mm
轴向负载
工作载荷(2-1)查表取,,,则额定动载荷
=(2-2)所要选取的滚珠丝杠额定动载荷必须要大于153.5N，查资料选取SFK1004型滚
珠丝杠。
其中，，D=26mm，l=400mm，，。
2.2.2丝杠的校核
壹端固定的长丝杠可能会发生失稳，可验算安全系数s
丝杠不失稳的临界载荷(2-3) 其中E=206GPal=0.4m
取u=则=3.65则S=符合要求
②长丝杠可能发生共振，验证不发生共振的最高转速要求
符合要求。
此外滚珠丝杠副仍收最大进给速度的影响，通常要求
合格
滚珠丝杠在工作负载F和转矩T作用下引起的每个导程变形量为：
(2-4) 式中：A为横截面积A=
T为转矩T==0.p01N
P=G(切变模量)=83.3GPa（钢）
符合要求
⑤效率验算要求
(2-5) 合格
：螺旋升角：摩擦角
滚珠丝杠副在工作台上的支承方式有俩种。壹种是单支承形式；另壹种是俩端支承形式，本设计选用俩端支承形式中的“双支点各单向固定”的支承方式。该形式夹紧壹对圆锥滚子轴承的外圈而预紧，提高轴承的旋转精度，增加轴承装置的刚性，减小机器工作时轴承的振动。预紧量由厂家提供。
2.3直线滚动导轨的选型
导轨主要分为滚动导轨和滑动导轨俩种，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。由于动摩擦和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降低机床造价且大幅度节约电力
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%，具有大幅度节能的效果。
③可提高机床的运动速度
直线滚动导轨由于摩擦阻力小，因此发热少，可实现机床的高速运动，提高
机床的工作效率20～30%。
④可长期维持机床的高精度
对于滑动导轨面的流体润滑，由于油膜的浮动，产生的运动精度的误差是无法避免的。在绝大多数情况下，流体润滑只限于边界区域，由金属接触而产生的直接摩擦是无法避免的，在这种摩擦中，大量的能量以摩擦损耗被浪费掉了。和之相反，滚动接触由于摩擦耗能小．滚动面的摩擦损耗也相应减少，故能使直线滚动导轨系统长期处于高精度状态。同时，由于使用润滑油也很少，大多数情况下只需脂润滑就足够了，这使得在机床的润滑系统设计及使用维护方面都变的非常容易了。所以在结构上选用：开式直线滚动导轨。参照南京工艺装备厂的产品系列。
型号：选用GGB型四方向等载荷型滚动直线导轨副。
具体型号：X向选用GGB20BA2P，2500-4
Y向选用GGB20AB2P，21100-4
2.4步进电机及其传动机构的确定
2.4.1步进电机的特点优点
1.电机旋转的角度正比于脉冲数；
2.电机停转的时候具有最大的转矩（当绕组激磁时）；
3.由于每步的精度在百分之三到百分之五，而且不会将壹步的误差积累到下壹步因而有较好的位置精度和运动的重复性；
4．优秀的起停和反转响应；
5．由于没有电刷，可靠性较高，因此电机的寿命仅仅取决于轴承的寿命；
6．电机的响应仅由数字输入脉冲确定，因而能够采用开环控制，这使得电机的结构能够比较简单而且控制成本
7．仅仅将负载直接连接到电机的转轴上也能够极低速的同步旋转。
8．由于速度正比于脉冲频率，因而有比较宽的转速范围
缺点
1．如果控制不当容易产生共振；
2．难以运转到较高的转速。
2.4.2步进电机的选择
脉冲当量为0.01mm步距角
起动力矩：M=
步进电机快速空载起动时折算到电机轴上的最大加速转矩为，是移动件的摩擦转矩
(2-6) 材料为钢的圆柱体的转动惯量：
其中为由0~所需时间定为0.4s，总效率=0.7
因此选用110BYG260C-0402型步进电机其最大静转矩为8N.M>5.7N.M 步距角为相数为3。
2.5齿轮传动机构的确定
2.5.1传动比确定
降速传动比i=取齿轮1齿数齿轮2齿数模数m=2
d1=m=36中心距材料为45号钢.
2.5.2消隙方法
数控机床的机械进给装置中常采用齿轮传动副来达到壹定的降速比和转矩的要求。由于齿轮在制造中总是存在着壹定的误差，不可能达到理想齿面的要求，因此壹对啮合的齿轮，总应有壹定的齿侧间隙才能正常地工作。
齿侧间隙会造成进给系统的反向动作落后于数控系统指令要求，形成跟随误差甚至是轮廓误差。
对闭环系统来说，齿侧间隙也会影响系统的稳定性。因此，齿轮传动副常采用各种消除侧隙的措施，以尽量减小齿轮侧隙。数控机床上常用的调整齿侧间隙的方法针对不同类型的齿轮传动副有不同的方法。本文采用双片齿轮错齿调整法，俩片薄齿轮1和2套装壹起，每片齿轮各开有俩条周向通槽，在齿轮的端面上装有短柱，用来安装弹簧。装配时使弹簧4具有足够的拉力，使俩个薄齿轮的左右面分别和宽齿轮的左右面贴紧，以消除齿侧间隙。
数控激光切割机
数控激光切割机 三维激光切割机 使用U形管激光头的激光切割机，可以在立体的加工对象上，进行各种工艺所需的加工。三维激光切割机，可以在任意一个面上进行工作，无需人工掉正角度。 行业应用： 广泛应用于汽车制造、模具制造、医疗器械、五金、装饰、金属对外加工服务等各种制造行业。 设备优势： 1)尖端光纤激光技术与数字控制技术完美融合，代表着最先进的激光切割水平; 2)专业的激光切割机控制系统，电脑操作，能够保证切割质量，使切割工作更方便，操作更为简单; 3)配置进口智能六轴机器人，可实现三维立体切割，操控方便，智能化程度高。保证设备的高速度、高精度、高可靠性; 4)激光切割头配置进口激光切割头，反应灵敏、准确，与机械手有效配合，避免切割头与加工板材碰撞，并能保证切割焦点位置，保证切割质量稳定; 5)激光切割头可承受1.0Mpa气体压力，高压气路设备，提高了对不锈钢等难割材料的切割能力。 可加工材料 不锈钢、碳钢、合金钢、硅钢、弹簧钢、铝、铝合金、镀锌板、镀铝锌版、酸洗板、铜、银、金、钛等金属板材及管材切割。 产品特点 采用精密丝杆传动技术，配以专业高精度激光头，激光输出功率稳定，加工幅面大，可对亚克力、木材等各种不同厚度材料进行精准切割加工，配备五寸液晶显示屏，脱机数控系统，操作更为便捷。 三维激光切割机 应用范围 适用于玻璃、有机玻璃、板材等各种非金属材料。
技术参数 激光类型 CO2RF金属激光器 激光输出功率 100W、150W、300W、450W、600W 工作幅面1300mm×900mm 切割平台条状工作平台 切割(空程)速度 0-48000mm/min 定位精度≤0.01mm 运动系统伺服运动系统 供电电源AC220V±5% / 50HZ 支持图形格式 AI、BMP、PLT、DXF、DST等 标配跟随式抽烟系统、恒温冷水机、、550W排烟机、微型空压机选配激光加工工艺配件盒、CCD智能摄像定位系统、Z轴自动跟
数控激光切割机设计
摘要 随着先进制造技术的发展和进步，数控加工已成为机加工过程中的一种主流技术。这一技术的运用提高了机加工过程中工作效率和加工精度。数控激光切割机就是提高切割加工精度和效率的一种很好的机加工工具。本文采用了数控电火花切割机设计的步骤和方法，对数控激光切割机进行了设计，主要进行了机床的机械结构优化设计计算，伺服电机的选择，以及数控系统的硬件电路初步设计，及步进电机驱动电路的设计。 关键词激光切割机床、结构、数控、设计
Abstract Along with the advanced technique of manufacture development and the progress, the CNC processing has becomen in the machining process one kind of mainstream technology. The working efficiency and the processing precision has been enhanced by this technical utilization in the machining. The cutting processing precision has been the efficiency machine in the CNC laser cutter. The design to the CNC laser cutter has carried by used the step and the method which the CNC electric spark cutter designs. It has been carried on the engine machine mechanism by optimization design calculation, the servo electrical machinery choice, the CNC system hardware electric circuit preliminary design, and the motor-driven electric circuit design. Keywords laser cutting engine machine, structure, CNC, design
数控激光切割机操作维护规程完整
数控激光切割机操作规程 操作者须经过专业学习培训，熟悉掌握本机结构性能和设备操作维护规程和使用说明书要求，才可操作本机。（本规程适用于光纤 激光切割机） 一、工作前的准备与检查 1、操作者在开工前，要按照设备点检表，详细检查有无故障，有问题要立即采取措施进行处理，未处理完毕，不得擅自开动。 3、检查切割机有无损伤，并清除障碍物，清扫擦拭切割机，发现问题及时处理。 4、检查所有气动系统及压力表是否可靠、有效，无异常时再开动。 5、检查配电箱、电源、接地线、指示灯、仪表、紧急开关、按钮等，是否正常、完好、灵敏、可靠、有效。 6、检查机床气动部位有无泄漏，压缩空气压力是否符合要求，每天工作前必须排除压缩空气中的积水，有泄漏时立即处理。 7、检查机床传动部位联接螺栓、销、轴、键、限位开关、传感器等有无松动损坏现象，并清除障碍物，清扫擦拭设备，发现问题及时处理。 8、检查润滑和液压系统油位及激光冷却系统是否正常，水位是否正常，有缺液、缺油的要及时补充。激光发生器冷却水箱的水位，不能低于最低标记的位置。水温是否在正常值，并确保在冷却水温正常时出光。 9、使用设备要注意防潮、防尘、防蚀，要保持清洁和通风良好。 10、检查清理工作台和场地，保持整洁，无废料杂物堆放。工件按要求摆放在指定的位置，防止机床刮碰。
11、开工前必须按本机床润滑图和保养要求进行润滑保养工作。润滑部位只能用没有纤维屑的擦布和稀薄液态矿物油进行清洁和润滑。 12、检查机床工作台、导轨及各滑动面，必须经常保持机床导轨面清洁，无拉、研、碰伤，并认真保养擦拭润滑。 13、检查润滑系统无泄漏，密封良好。油标、油窗、油嘴、油管和分油器及滤油网齐全完好洁净，安装正确。按润滑图表规定型号加油，不同型号的油不能混用。 14、工作前启动设备进行空载试机，检查确认运转无异常后方可工作，存在故障的设备，没有处理好前不许开机。 15、检查各气瓶减压器及仪表确认完好，气瓶安置稳固。各管路连接牢固，无泄漏。 16、检查清理工作台（格栅），保持清洁、平整，无割渣、无杂物。 17、操作者在进行工作前须将双手擦干，手潮湿时不许触摸电器开关或按键，以防发生意外。 二、工作中操作与注意事项 1、开机时必须确认，在设备周围危险区域没有人员逗留和无障碍物，确认无问题后才能开机工作。 2、开机时必须确认，设备完全在正常的状态下，才能开机运行。 3、操作者开机时必须确认，压缩空气、激光及辅助气体必须接通是否符合要求。 4、开机时，插入钥匙打开锁，主开关合闸，接通主开关，稍候到控制系统运行准备就绪，解除锁定紧急停机按钮。
机械毕业设计1316数控激光切割机毕业设计论文
目录 摘要 (Ⅰ) ABSTRACT (Ⅱ) 1 绪论 (1) 1.1课题背景 (1) 1.2现实意义 (1) 1.3设计任务 (1) 1.4总体设计方案分析 (2) 2 机械部分XY工作台及Z轴的基本结构设计 (4) 2.1 XY工作台的设计 (4) 2.1.1主要设计参数及依据 (4) 2.1.2 XY工作台部件进给系统受力分析 (4) 2.1.3初步确定XY工作台尺寸及估算重量 (4) 2.2 Z轴随动系统设计 (5) 3 滚珠丝杠传动系统的设计计算 (6) 3.1 强度计算 (6) 3.2 滚珠丝杠副的传动效率 (6) 4 直线滚动导轨的选型 (8) 5 步进电机及其传动机构的确定 (9) 5.1 步进电机的选用 (9) 5.1.1 脉冲当量和步距角 (9) 5.1.2步进电机上起动力矩的近似计算 (9) 5.1.3确定步进电机最高工作频率 (10) 5.2齿轮传动机构的确定 (10) 5.2.1传动比的确定 (10) 5.2.2齿轮结构主要参数的确定 (10) 5.3步进电机惯性负载的计算 (11) 6 传动系统刚度的讨论 (13) 6.1 根据工作台不出现爬行的条件来确定传动系统的刚度 (13) 6.2根据微量进给的灵敏度来确定传动系统刚度 (13) 7 消隙方法与预紧 (15)
7.1消隙方法 (15) 7.1.1偏心轴套调整法 (15) 7.1.2锥度齿轮调整法 (16) 7.1.3双片齿轮错齿调整法 (16) 7.2预紧 (17) 8 数控系统设计 (18) 8.1 确定机床控制系统方案 (18) 8.2 主要芯片配置 (18) 8.2.1主要芯片选择 (18) 8.2.2 主要管脚功能 (18) 8.2.3 EPROM的选用 (19) 8.2.4 RAM的选用 (20) 8.2.5 89C51存储器及I/O的扩展 (20) 8.2.6 8155工作方式查询 (21) 8.2.7状态查询 (22) 8.2.8 8155定时功能 (22) 8.2.9 芯片地址分配 (23) 8.3 键盘设计 (24) 8.3.1键盘定义及功能 (24) 8.3.2 键盘程序设计 (24) 8.4 显示器设计 (28) 8.4.1显示器显示方式的选用 (28) 8.4.2显示器接口 (29) 8.4.3 8155扩展I/O端口的初始化 (29) 8.5 插补原理 (30) 8.6光电隔离电路 (31) 8.7越界报警电路 (31) 8.8总体程序控制 (31) 8.8.1流程图 (30) 8.8.2总程序 (30) 9 步进电机接口电路及驱动 (34) 结论 (38) 参考文献 (39) 致谢 (40)
数控激光切割机设计论文
电子科技大学 毕业设计（论文） 论文题目：数控激光切割机设计 教学中心：电子科技大学网络教育重庆学习中心指导老师：职称： 专业：电子信息工程
毕业设计（论文）任务书 题目：数控激光切割机设计 任务与要求：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；以89C51为主控芯片的数控系统硬件电路设计、系统初始化设计及系统软件方案设计和步进电机的控制程序设计。 时间：2010 年3月10 日至2010年 5 月13 日共周 办学单位：电子科技大学网络教育重庆学习中心 专业：机械设计与制造及其自动化 指导单位或教研室：重庆科创职业学院 指导教师：职称：
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越性。 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；以89C51为主控芯片的数控系统硬件电路设计、系统初始化设计及系统软件方案设计和步进电机的控制程序设计。 关键词CNC，激光切割机床，结构，设计
ABSTRACT Laser cutting machine tool was usually used for the hard-cutting material, such as high-strength material, high precision ductile materials, and smart and complicated components. So, CNC laser cutting has been playing an important role in China's manufacturing industry. This paper describes the design of a SCM-controlled CNC laser cutting machine tools. More attention was paid on the overall machine design, Z axis, XY axis in the design, ball-screw and the choice of linear motion guide and intensity analysis; the drive system into which stepper motor was put and the analysis of the drive system design; 89C51 chip was mainly used for the design of hardware circuit, the design of system initialization and the design of stepper motor’s controlling program. Key words CNC, laser cutting machine tools, architecture, design
浅谈：钣金加工中激光切割机与传统数控设备的对比
浅谈：钣金加工中激光切割机与传统数控设备的对比随着激光切割机的应用，钣金加工工艺从而得到了飞速的发展，并给钣金加工带来了革命性的理念。作为传统钣金切割设备，主要以数控设备为主，包括剪床、冲床、火焰切割、等离子切割、高压水切割等等手段，那么激光切割机与其相比有哪些优势呢？下面我们逐一来给大家介绍。 剪床由于其主要是直线裁剪，虽然能一刀剪长达4米的板材，但它只能用在只需要直线切割的钣金加工上。一般用在板材开平后裁剪等仅仅需要直线切割的行业中。 冲床在曲线加工上有了更多的灵活性，一台冲床中可以有一套或多套方、圆或其他特殊要求的冲头，可以一次加工出一些特定的钣金工件，最常见的就是机箱机柜行业，他们要求的加工工艺主要是直线、方孔、圆孔之类的切割，图案相对简单固定。他们主要面对的是2mm以下的碳钢板，幅面一般在2.5m×1.25 m。厚度在1.5mm以上的不锈钢由于材质粘度太大比较费模具，一般是不使用冲床的。其优点是对简单图形和薄板加工速度快，缺点是冲厚钢板时能力有限，即使能冲也是工件表面有塌陷，费模具，模具开发周期长，费用高，柔性化程度不够高。国外超过2mm以上的钢板切割加工一般都使用更现代的激光切割，而不使用冲床，一则厚钢板冲剪时表面质量不高，二则冲厚钢板需要更大吨位的冲床，浪费资源，三则冲厚钢板时噪音太大，不利于环保。 火焰切割作为最初的传统的切割方式由于其投资低，过去对加工质量要求不高，要求太高时再加一道机加工的工序可以解决，市场保有量非常大。现在它主
要用来切割超过40mm的厚钢板。它的缺点是切割时热变形太大，割缝太宽，浪费材料，再者加工速度太慢，只适合粗加工。 等离子切割和精细等离子切割跟火焰切割类似，热影响区太大，精度却比火焰切割大许多，速度也有数量级的飞跃，成为了中板加工的主力军。国内顶级的数控精细等离子切割机的实际切割精度的上线已经达到了激光切割的下限，在切割22mm碳钢板时达到了2米多每分钟的速度，且切割端面光滑平整，斜度最好的可控制在1.5度之内，缺点是在切割薄钢板时热变形太大，斜度也较大，在精度要求高时无能为力，消耗品较为昂贵。 高压水切割是利用高速水射流中掺杂金刚砂实行对钣金的切割，它对材质几乎没有限制，切割的厚度也几乎可达100mm以上，对陶瓷、玻璃等用热切割时容易爆裂的材质也可以切割，铜、铝等对激光高反射材料水刀是可以切割的，而激光切割却有较大的障碍。水切割的缺点是加工速度太慢，太脏，不环保，消耗品也较高。 激光切割是钣金加工的一次工艺革命，是钣金加工中的“加工中心”。激光切割柔性化程度高，切割速度快，生产效率高，产品生产周期短，为客户赢得了广泛的市场。激光切割无切削力，加工无变形；无刀具磨损，材料适应性好；不管是简单还是复杂零件，都可以用激光一次精密快速成形切割；其切缝窄，切割质量好、自动化程度高，操作简便，劳动强度低，没有污染；可实现切割自动排样、套料，提高了材料利用率，生产成本低，经济效益好。该技术的有效生命期长，目前在国外超构2毫米的板材大都采用激光切割，许多国外的专家一致认为今后30-40年是激光加工技术发展的黄金时期（是钣金加工发展的方向）。
激光切割机技术全参数
FIBERBLADE Cutting System 光纤激光切割机 一、Messer激光切割系统介绍 1、机器原理 梅塞尔公司在工业用激光切割机的开发和制造领域已有近40年的经验. 其激光技术得到了世界范围的认可, 并在许多不同领域得到应用. 划时代的技术发展, 如专利激光切割头, 表明了梅塞尔公司的技术能力. 在此领域为激光加工建立的新标准将为客户带来巨大的利益. 产品系列包括: 2维激光切割系统 3维激光切割系统 激光焊接系统 自动化设备 装料及卸料系统 通过与世界领先的激光器厂商的常年合作, 保证机器与激光的最佳组合. 其大激光功率及用户友好式的CNC数控系统适应高速切割及广泛的生产制造领域. Fiberblade具备良好的动态性能, 在宽广范围内可实现切割与零件重量无关的高精度无挂渣的成品零件. 机器配合编程软件及相应自动套料程序, 可实现快速高效的零件编程, 扩展机器应用. 应用激光束作为工具, 切割速度快, 成品部件割缝窄, 精度高. 可无困难地实现复杂轮廓的切割. 切口边缘光洁、无毛刺, 绝大多数场合下无需后续处理. Fiberblade主要应用领域为金属加工, 特别是碳钢、不锈钢和铝材. 该系统既可应用氧气切割, 也可采用保护气体实现高压切割.
经测试其可切割性后, 该系统可切割金属合金、塑料以及非金属材料机器设计理念除了实现最佳切割结果外, 同样关注环境保护问题. 采用抽烟除尘装置可满足最严格的排放标准. 机器可满足现有安全规程, 满足相关CE标准. 2、功能描述 Fiberblade激光切割机,是一个集最新动力工程，电脑数控和光纤激光器技术的全新 技术发展水平的设计它是市面上最先进的紧凑型中规格工业级光纤激光切割系统；无需激光器维护的低维修费系统，高效率、低功耗。 机器工作台采用交换式工作台系统，减少上料时间. 该系统交替使用两块台面. 切割一块台面上的板材, 同时另一块台面位于工作区域外. 操作员可取下成品部件并换上新板, 机器同时进行切割. 另一台面上的工件完成后, 由工作区域换出, 新板就位. 板材置于工作台支架上并确定位置后, 切割头随垂直定位轴下降. 传感控制器保证切割头维持正确定位, 可避免板材变形引起的问题. 激光束通过光纤传输到切割头上, 然后由透镜聚焦. 切割头沿工件轮廓移动, 但不与工件接触, 激光束和切割气体通过割嘴聚集到工件上. 横向运动通过溜板滑动定位实现. 纵向运动由车架自行移动实现. 两套同步驱动伺服电机确保设备的高精度, 轴向运动的高加速度, 可变激光功率控制, 可切割如窄条, 尖角等的复杂图形部件. 通过CNC数控系统可自动设定切割参数如气体种类, 气体压力, 激光参数. CNC数控系统内的切割数据及图形数据的分离, 可实现快速变化的工作要求, 并增加机器功能的灵活性, 适用范围更广. 由随动式直接抽风系统, 把切割过程中产生的尘粒抽出, 并经过烟尘过滤后, 达到安全及环境规范的排放要求. 二、标准配置介绍 1、机器构造 . 机器 采用有限元分析法 (FEM)精心计算并优化的焊接式结构, 使得机器重量最小, 且具备高度稳定性. 模块特性可满足激光切割的特殊要求, 保证极高的切割精度. .定位轴 平行式导轨 (X轴)上装有车架, 横向驱动 (Y轴)置于其上.上面安装激光切割头. 同步驱动伺服电机可实现高精度和高动态特性要求.
激光切割加工基础知识
激光切割基础知识 第一部分 激光切割的原理和功能 一、激光切割的原理 激光切割是由电子放电作为供给能源，通过 He 、N 2、CO 2 等混合气体为激发媒介，利用反射镜组聚焦产生激光光束，从而对材料进行切割。 激光切割的过程：在数控程序的激发和驱动下，激光发生器内产生出特定模式和类型的激光，经过光路系统传送到切割头，并聚焦于工件表面，将金属熔化；同时, 喷嘴从与光束平行的方向喷出辅助气体将熔渣吹走；在由程控的伺服电机驱动下，切割头按照预定路线运动，从而切割出各种形状的工件。 图1：激光切割示意图 二、机床结构 SLCF-X15×40F 数控激光切割机是意大利普瑞玛（PRIMA ）工业公司的主导机型——悬臂式飞行光路结构的激光切割机，加工板材尺寸为1500×4000毫米，配有交换工作台。 （一） 该机型的主要特点如下： ● 悬臂式开式结构，可从三个方向上下料，人机接近性极好，可放置超长超宽的 板材。 ● 可移动式切割工作台与主机分离，柔性大。可加装焊接、切管等功能。 ● 精密传动部件不在切割区域内，防护容易，也不会由于工作台及床身切割热变 形影响机床的精度。 ● 从根本上消除了电器双边同步锁产生的误差，避免了横梁的扭动，使得光路稳 定，切割精度提高。 ● 配有高速的Z 轴系统，同时可通过数控系统控制辅助气体的压力、流量等，大 大提高了加工效率。 1234561—激光器；2—激光束；3—全反射棱镜；4—聚焦物镜；5—工件；6—工作台
●新型的PM—400V2.0智能化编程软件，具有蛙跳、共边切割、优化套排料、高 效穿孔、尖角处理等功能。 ●具有先进的多腔分室除尘系统，比单纯的抽风系统除尘效果更高。 （二）机床的结构主要由以下几部分组成： 1、床身 全部光路安置在机床的床身上，床身上装有横梁、切割头支架和切割头工具，通过特殊的设计，消除在加工期间由于轴的加速带来的振动。机床底部分成几个排气腔室，当切割头位于某个排气室上部时，阀门打开，废气被排出。通过支架隔架，小工件和料渣落在废物箱内。 2、工作台 移动式切割工作台与主机分离，柔性大，可加装焊接、切管等功能。配有两张1.5米×4米的工作台可供交换使用，当一个工作台在进行切割加工的同时，另一张工作台可以同时进行上下料操作，有效提高工作效率。两个工作台可通过编程或按钮自动交换。 工作台下方配有小车收集装置，切割的小料及金属粉末会集中收集在小车中。 3、切割头 是光路的最后器件，其内置的透镜将激光光束聚焦，标准切割头焦距有 5 英寸和 7.5 英寸(主要用于割厚板)两种。良好的切割质量与喷嘴和工件的间距有关，本机切割头使用德国PRECITEC公司生产的非接触式电容传感头，在切割过程中可实现自动跟踪与修正工件表面与喷嘴的间距，调整激光焦距与板材的相对位置，以消除因被切割板材的不平整对切割材料造成的影响。自动找准材料的摆放位置（红光指示器）。 4、控制系统 控制系统包括数控系统（集成可编程序控制器PLC）、电控柜及操作台。PMC-1200数控系统由32位CPU控制单元、数字伺服单元、数字伺服电机、电缆等组成，采用全中文才做界面，10.4"彩色液晶显示器，能实现机外编程计算机与机床的控制系统进行数据传输通讯（具有232接口），具有加速、突变限制；具有图形显示功能，可对激光器的各种状态进行在线和动态控制功能。 5、激光控制柜 控制和检查激光器的功能，并显示系统的压力、功率、放电电流和激光器的运行模式。 6、激光器 采用原装进口德国ROFIN公司SLAB3000W型激光发生器，是目前世界先进的RF 激励板式放电的二氧化碳激光器。其心脏是谐振腔, 激光束就在这里产生，激光气体是由二氧化碳﹑氮气﹑氦气的混合气体，通过涡轮机使气体沿谐振腔的轴向高速运动，气体在前后两个热交换器中冷却，以利于高压单元将能量传给气体。 7、冷却设备 冷却激光器、激光气体和光路系统。 8、除尘装置 内置管道及风机，改善了工作环境。切割区域内装有大通径除尘管道及大全压的离心式除尘风机，加之全封闭的机床床身及分段除尘装置，具有较好的除尘效果。 9、供气系统 包括气源、过滤装置和管路。气源含瓶装气和压缩空气（空气压缩机、冷干机）。
激光切割机随动系统
MTZ-2型 金属金属激光切割机激光切割机Z 轴随动系统 使用说明书 版本号：3.0修订本
目录 一、简介 二、技术指标 三、系统结构 四、安装及接口 五、系统配置与控制 六、故障及解决办法 简介 MTZ-2型激光切割机Z轴随动系统是专为配套金属激光切割机生产厂家而设计的。本随动系统综合近年来厂家和用户需求,以及调研当前国内外主流的各类电容式、电感式随动系统已有成果,采用最新进口芯片进行研发,产品除具有兼容性强、功能强、稳定性强、精度高、全数字化等特点外,还有支持固件升级以及按需定制、计算机软件远程控制等其他国内外随动系统不具备的优点。MTZ-2型激光切割机Z轴随动系统为开放性控制系统,包含Z轴位置检测、信号处理、电机驱动、智能程序控制,还支持计算机远程配置以及远程控制、远程自定义数字信号滤波等。 比较市面上其它电容式随动系统具体区别如下： 先进:采用国外最新高集成数字化电路芯片组成。其先进性、新颖度堪称一流。 1.构架理念设计 构架理念设计先进 2.全能兼容设计:可以与任意厂家控制软件嵌入运行,也可以加载本机随机专用软件兼容运行,甚至不需要任何主机软件Z轴随动全自动运行。 3.切割头独特的锥设计:在切割金属表面有膜介质时不会被刮到,同时喷嘴与切割金属表面是最小的相对面积,极大的提高了整个系统的稳定性和可靠性,是目前其他随动系统所不可比拟的。 4.延时时间设置:当切割分布比较疏的孔,系统默认将在切割完一个孔位移到下一个孔之前会自动上伸,当密孔模式下孔与孔之间的位移距离小于所设定的延时值时,Z轴将不会上伸, 孔与孔之间的位移距离大于所设定的延时值时,切割头将自动上伸,这样避免激光头在切割密孔的
激光切割机与传统数控设备的对比
激光切割机与传统数控设备的对比 随着激光切割机的应用，钣金加工工艺从而得到了飞速的发展，并给钣金加工带来了革命性的理念。作为传统钣金切割设备，主要以数控设备为主，包括剪床、冲床、火焰切割、等离子切割、高压水切割等等手段，那么激光切割机与其相比有哪些优势呢？下面我们逐一来给大家介绍。 (数控)剪床由于其主要是直线裁剪，虽然能一刀剪长达4米的板材，但它只能用在只需要直线切割的钣金加工上。一般用在板材开平后裁剪等仅仅需要直线切割的行业中。 （数控/转塔）冲床在曲线加工上有了更多的灵活性，一台冲床中可以有一套或多套方、圆或其他特殊要求的冲头，可以一次加工出一些特定的钣金工件，最常见的就是机箱机柜行业，他们要求的加工工艺主要是直线、方孔、圆孔之类的切割，图案相对简单固定。他们主要面对的是2mm 以下的碳钢板，幅面一般在2.5m×1.25m。厚度在1.5mm以上的不锈钢由于材质粘度太大比较费模具，一般是不使用冲床的。其优点是对简单图形和薄板加工速度快，缺点是冲厚钢板时能力有限，即使能冲也是工件表面有塌陷，费模具，模具开发周期长，费用高，柔性化程度不够高。国外超过2mm以上的钢板切割加工一般都使用更现代的激光切割，而不使用冲床，一则厚钢板冲剪时表面质量不高，二则冲厚钢板需要更大吨位的冲床，浪费资源，三则冲厚钢板时噪音太大，不利于环保。 火焰切割作为最初的传统的切割方式由于其投资低，过去对加工质量要求不高，要求太高时再加一道机加工的工序可以解决，市场保有量非常大。现在它主要用来切割超过40mm的厚钢板。它的缺点是切割时热变形太大，割缝太宽，浪费材料，再者加工速度太慢，只适合粗加工。 等离子切割和精细等离子切割跟火焰切割类似，热影响区太大，精度却比火焰切割大许多，速度也有数量级的飞跃，成为了中板加工的主力军。国内顶级的数控精细等离子切割机的实际切割精度的上线已经达到了激光切割的下限，在切割22mm碳钢板时达到了2米多每分钟的速度，且切割端面光滑平整，斜度最好的可控制在1.5度之内，缺点是在切割薄钢板时热变形太大，斜度也较大，在精度要求高时无能为力，消耗品较为昂贵。 高压水切割是利用高速水射流中掺杂金刚砂实行对钣金的切割，它对材质几乎没有限制，切割的厚度也几乎可达100mm以上，对陶瓷、玻璃等用热切割时容易爆裂的材质也可以切割，铜、铝等对激光高反射材料水刀是可以切割的，而激光切割却有较大的障碍。水切割的缺点是加工速度太慢，太脏，不环保，消耗品也较高。 激光切割是钣金加工的一次工艺革命，是钣金加工中的“加工中心”。激光切割柔性化程度高，切割速度快，生产效率高，产品生产周期短，为客户赢得了广泛的市场。激光切割无切削力，加工无变形；无刀具磨损，材料适应性好；不管是简单还是复杂零件，都可以用激光一次精密快速成形切割；其切缝窄，切割质量好、自动化程度高，操作简便，劳动强度低，没有污染；可实现切割自动排样、套料，提高了材料利用率，生产成本低，经济效益好。该技术的有效生命期长，目前在国外超构2毫米的板材大都采用激光切割，许多国外的专家一致认为今后30-40年是激光加工技术发展的黄金时期（是钣金加工发展的方向）。 作为一家专业致力于研发、生产和销售的品牌激光切割机厂家，高能激光通过十几年的研发
数控激光切割机XY工作台设计
Abstract This topic designs for CNC laser cutting machine. It completed the design of XY workbench mechanical structure and the CNC system. The design process has the design and analysis of XY workbench mechanical structure. To choice ball screw vice transmission system solutions which has a relatively high precision. There are specific calculation and selection on ball screw, linear rolling guide and gear of the transmission system; In order to validate the feasibility of the system, the stiffness of system are analyzed. The analysis and selection for stepping motor are according to the system's requirements and load. There are hardware specifications and design of control program for CNC system with 89C51 as the main control chip. Keywords CNC laser cutting machine tools XY table Single chip microcomputer
激光切割机数控系统
课程设计说明书 题目：激光切割机数控系统指导老师：吴斌 撰写人：陆诩
目录 第一章绪论 1.1激光技术概述 1.2激光切割技术的应用 1.3设计任务 1.4总体设计方案分析 第二章机械部分XY工作台的基本结构设计2.1 XY工作台的设计 2.1.1主要设计参数及依据 2.1.2 XY工作台部件进给系统受力分析 2.1.3初步确定XY工作台尺寸及估算重量 第三章直线滚动导轨的选型 第四章步进电机及其传动机构的确定 4.1 步进电机的选用 4.1.1 脉冲当量和步距角 4.1.2步进电机上起动力矩的近似计算 4.1.3确定步进电机最高工作频率 4.2齿轮传动机构的确定 4.2.1传动比的确定 4.2.2齿轮的结构主要参数确定 4.3步进电机惯性负载的计算 第五章控统制系设计 5.1 确定机床控制系统方案 5.2 主要硬件配置 5.2.1主要芯片选择 5.2.2 主要管脚功能 5.2.3 EPROM的选用 5.2.4 RAM的选用 5.2.5 89C51存储器及I/O的扩展 5.2.6 8155工作方式查询 5.2.7状态查询 5.2.8 8155定时功能 5.2.9 芯片地址分配 5.3 总体程序控制 5.3.1流程图 5.3.2主程序
5.4 键盘设计 5.4.1键盘定义及功能 5.4.2 键盘程序设计 5.5 显示器设计 5.5.1显示器显示方式的选用 5.5.2显示器接口 5.5.3 8155扩展I/O端口的初始化5.6 插补原理 5.7光电隔离电路 5.8越界报警电路 第六章总结 参考文献
第一章绪论 1.1激光技术概述 激光被誉为二十世纪最重大的科学发现之一，它刚一问世就引起了材料科学家的高度重视。1971年11月，美国通用汽车公司率先使用一台250W CO2激光器进行利用激光辐射提高材料耐磨性能的试验研究，并于1974年成功地完成了汽车转向器壳内表面（可锻铸铁材质）激光淬火工艺研究，淬硬部位的耐磨性能比未处理之前提高了10倍。这是激光表面改性技术的首次工业应用。多年以来，世界各国投入了大量资金和人力进行激光器、激光加工设备和激光加工对材料学的研究，促使激光加工得到了飞速发展，并获得了巨大的经济效益和社会效益。如今在中国，激光技术已在工业、农业、医学、军工以及人们的现代生活中得到广泛的应用，并且正逐步实现激光技术产业化，国家也将其列为“九五”攻关重点项目之一。“十五”的主要工作是促进激光加工产业的发展，保持激光器年产值20％的平均增长率，实现年产值200亿元以上；在工业生产应用中普及和推广加工技术，重点完成电子、汽车、钢铁、石油、造船、航空等传统工业应用激光技术进行改造的示范工程；为信息、材料、生物、能源、空间、海洋等六大高科技领域提供崭新的激光设备和仪器。 数控化和综合化把激光器与计算机数控技术、先进的光学系统以及高精度和自动化的工件定位相结合，形成研制和生产加工中心，已成为激光加工发展的一个重要趋势。 1.2激光切割技术的应用 激光切割是用聚焦镜将CO2激光束聚焦在材料表面使材料熔化,同时用与激光束同轴的压缩气体吹走被熔化的材料,并使激光束与材料沿一定轨迹作相对运动,从而形成一定形状的切缝。从二十世纪七十年代以来随着CO2激光器及数控技术的不断完善和发展,目前已成为工业上板材切割的一种先进的加工方法。在五、六十年代作为板材下料切割的主要方法中：对于中厚板采用氧乙炔火焰切割；对于薄板采用剪床下料,成形复杂零件大批量的采用冲压,单件的采用振动剪。七十年代后,为了改善和提高火焰切割的切口质量,又推广了氧乙烷精密火焰切割和等离子切割。为了减少大型冲压模具的制造周期,又发展了数控步冲与电加工技术。各种切割下料方法都有其有缺点,在工业生产中有一定的适用范围。 激光切割机是光、机、电一体化高度集成设备，科技含量高，与传统机加工相比，激光切割机的加工精度更高、柔性化好，有利于提高材料的利用率，降低产品成本，减轻工人负担，对制造业来说，可以说是一场技术革命。 激光切割的适用对象主要是难切割材料，如高强度、高韧性、高硬度、高脆性、磁性材料，以及精密细小和形状复杂的零件。激光切割技术、激光切割机床正在各行各业中得到广
数控激光切割机价格
数控激光切割机价格 简介 数控切割机在切割过程中具有割速快、割缝小等特点，可能会导致实际切割速度有限、割缝过大、割面不整等现象，排除等离子数控切割机自身机械故障等方面因素，必须在操作中未正确设置等离子数控切割机相关参数也将影响实际切割效果。 1. 空载电压和弧柱电压 等离子切割电源，必须具有足够高的空载电压，才能容易引弧和使等离子弧稳定燃烧。空载电压一般为120-600V，而弧柱电压一般为空载电压的一半。提高弧柱电压，能明显地增加等离子弧的功率，因而能提高切割速度和切割更大厚度的金属板材。弧柱电压往往通过调节气体流量和加大电极内缩量未达到，但弧柱电压不能超过空载电压的65%，否则会使等离子弧不稳定。 2. 切割电流 增加切割电流同样能提高等离子弧的功率，但它受到最大允许电流的限制，否则会使等离子弧柱变粗、割缝宽度增加、电极寿命下降。 3. 气体流量 增加气体流量既能提高弧柱电压，又能增强对弧柱的压缩作用而使等离子弧能量更加集中、喷射力更强，因而可提高切割速度和质量。但气体流量过大，反而会使弧柱变短，损失热量增加，使切割能力减弱，直至使切割过程不能正常进行。 4. 电极内缩量 所谓内缩量是指电极到割嘴端面的距离，合适的距离可以使电弧在割嘴内得到良好的压缩，获得能量集中、温度高的等离子弧而进行有效的切割。距离过大或过小，会使电极严重烧损、割嘴烧坏和切割能力下降。内缩量一般取8-11mm。 5. 割嘴高度 割嘴高度是指割嘴端面至被割工件表面的距离。该距离一般为4~10mm。它与电极内缩量一样，距离要合适才能充分发挥等离子弧的切割效率，否则会使切割效率和切割质量下降或使割嘴烧坏。 6. 切割速度 以上各种因素直接影响等离子弧的压缩效应，也就是影响等离子弧的温度和能量密度，而等离子弧的高温、高能量决定着切割速度，所以以上的各种因素均与切割速度有关。在保证切割质量的前提下，应尽可能的提高切割速度。这不仅提高生产率，而且能减少被割零件的变形量和割缝区的热影响区域。若切割速度不合适，其效果相反，而且会使粘渣增加，切割质量下降。 产品特点
激光切割机技术参数
激光切割机技术参数集团标准化工作小组 [Q8QX9QT-X8QQB8Q8-NQ8QJ8-M8QMN]
FIBERBLADE Cutting System 光纤激光切割机 一、Messer激光切割系统介绍 1、机器原理 梅塞尔公司在工业用激光切割机的开发和制造领域已有近40年的经验. 其激光技术得到 了世界范围的认可, 并在许多不同领域得到应用. 划时代的技术发展, 如专利激光切割头, 表明了梅塞尔公司的技术能力. 在此领域为激光加工建立的新标准将为客户带来巨大的利益. 产品系列包括: 2维激光切割系统 3维激光切割系统 激光焊接系统 自动化设备
装料及卸料系统 通过与世界领先的激光器厂商的常年合作, 保证机器与激光的最佳组合. 其大激光功率及用户友好式的CNC数控系统适应高速切割及广泛的生产制造领域. Fiberblade具备良好的动态性能, 在宽广范围内可实现切割与零件重量无关的高精度无挂渣的成品零件. 机器配合编程软件及相应自动套料程序, 可实现快速高效的零件编程, 扩展机器应用. 应用激光束作为工具, 切割速度快, 成品部件割缝窄, 精度高. 可无困难地实现复杂轮廓的切割. 切口边缘光洁、无毛刺, 绝大多数场合下无需后续处理. Fiberblade主要应用领域为金属加工, 特别是碳钢、不锈钢和铝材. 该系统既可应用氧气切割, 也可采用保护气体实现高压切割. 经测试其可切割性后, 该系统可切割金属合金、塑料以及非金属材料机器设计理念除了实现最佳切割结果外, 同样关注环境保护问题. 采用抽烟除尘装置可满足最严格的排放标准. 机器可满足现有安全规程, 满足相关CE标准. 2、功能描述 Fiberblade激光切割机,是一个集最新动力工程，电脑数控和光纤激光器技术的全新技术 发展水平的设计它是市面上最先进的紧凑型中规格工业级光纤激光切割系统；无需激光器 维护的低维修费系统，高效率、低功耗。 机器工作台采用交换式工作台系统，减少上料时间. 该系统交替使用两块台面. 切割一块台面上的板材, 同时另一块台面位于工作区域外. 操作员可取下成品部件并换上新板, 机器同时进行切割. 另一台面上的工件完成后, 由工作区域换出, 新板就位. 板材置于工作台支架上并确定位置后, 切割头随垂直定位轴下降. 传感控制器保证切割头维持正确定位, 可避免板材变形引起的问题. 激光束通过光纤传输到切割头上, 然后由透镜聚焦. 切割头沿工件轮廓移动, 但不与工件接触, 激光束和切割气体通过割嘴聚集到工件上.
激光切割机操作规程【2018完整版】
激光切割机操作规程【完整版】 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、数控系统、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 为了确保激光切割机可靠运行，延长设备的使用寿命，提高产品的加工质量，应严格遵守操作规程。 一、激光切割机操作规程 1、打开稳压电源总开关，将输出电压切换到稳压模式，不得使用市电。 2、接通机床总电源开关（ON）。 3、接通机床控制电源（钥匙开关）。 4、待系统自检完成，机床各轴回参考点。 5、启动冷水机组，检查水温、水压（正常水压为5bar）。 冷水机组上电3分钟后，压缩机起动，风扇转动，开始制冷降温。 注意：冷水机组散热片要定期进行清理，避免灰尘过多影响工作，水箱内的蒸馏水四个月更换一次，不可使用自来水或纯净水。 6、打开氮气瓶、氧气瓶，检查气瓶压力，启动空压机、冷干机。 注意：空压机、冷干机过滤器每天早晨必须排水，外光路镜片侧吹风的前一级过滤器必须随时检查，不得有水或油，否则污染镜片。必须改善气源，使之达标。 7、待冷水机降至设定温度（设定为21度），再打开激光器总电源，开低压（白色按键）。 8、当激光器面板出现“HV READY”字样时，上高压。 9、当激光器操作面板出现“HV START”字样时，激光器红色指示灯亮，数控系统右上角先前显示的“LASER H-VOLTAGE NOT READY”报警消失，表明高压正常，激光器进入待命工作状态。 10、切割前确认材料种类，材料厚度，材料大小。 注意：无比检查所有切割头是否正确，切割非金属材料必须使用接触式切割头（加非金
百超数控激光切割机技术参数(可编辑)
百超数控激光切割机技术参数 术规格 附加设备 术服务 技术文件 数控激光切割机 ByJin 3015 with 3000W CO2 laser BY100804-RICKY Page 1 17 术规格附加设备术服务
ByJin 3015 目录 1 主要特点1 2 基本机器单元3 21 机器床身3 22 激光发生器 STL 控制柜 3 23 切割龙门3 24 CNC 控制柜 4 25 激光发生器5 26 切割区域内操作人员的安全6 27 自动交换工作台6
3 基本选项7 31 湿热带地区环境适应性装置7 4 其他选项自动化系统另外报价 7 5 编程软件 BYSOFT 8 51 基本编程软件8 6 安装调试验收 9 61 安装9 62 调试9 63 验收9 7 培训 10 71 培训计划 10
72 激光切割机培训 10 73 软件培训 10 74 维护保养培训 10 8 机床资料11 9 安全注意事项和环境条件11 10 维护保养11 11 技术参数12 111 激光切割机和交换工作台 12 112 激光发生器 13 113 制冷除尘一体机 13 114 切割能力 14
115 工作气体要求 15 116 环境条件 16 117 地基要求 17 BY100804-RICKY Page 17 2 术规格附加设备术服务 ByJin 3015 1 主要特点 数控激光切割机ByJin 3015 主要特点 高速稳定龙门结构全飞行光 AC 伺服盘式马达直接驱动和高速稳定数控系统实现高动态高速加工 模块结构设计设备应用非常方便和广泛
自动交换工作台 背反射隔离器保护激光发生器更能满足不锈钢铝板和铜板的加工 采用复合喷嘴改善穿孔和起始切割 结构合理便于操作和维护保养 操作员可获得充分安全保证 通过CNC 系统ByVision根据每个工件的加工轮廓或形状自动同步调整切割速度和激 光输出功率使得编程和切割方案简单容易 高速轴流直流激励激光发生器优异稳定光束质量低电能消耗 1 基本机器单元 数控激光切割机ByJin 3015 由下面几部分组成