数控火焰切割机的设计论文[带图纸].doc

数控火焰切割机的设计I摘要本课题所设计的数控火焰切割机是一种中型切割设备，它可以很方便的对金属材料进行直线或曲线切割，可广泛应用于机械、建筑、化工、航天等行业。首先，本文通过对火焰切割技术及数控火焰切割机的国内外研究现状的分析，对火焰切割机的总体结构进行了设计，整体采用龙门式结构，纵向、横向和垂直三个方向进给运动均选用电动机带动滚珠丝杠传动的开环控制系统。其次，由于火焰切割机切割工件时无切削力，所以纵向进给运动采用电机直接驱动来完成。最后，为了加工制造的方便还绘制了切割机的所有零部件和装配体的工程图。关键词数控火焰切割机，龙门式，结构设计数控火焰切割机的设计IIAbstractTheCNCflamecutterdesignedinthistopicisintermediatecuttingequipment.Itcaneasilycutmetalmaterialswithlinearorcurvilineardrawingsandcanbewidelyusedinmachining,architecture,chemicalindustry,spaceflightandotherindustry.Firstly,throughtheanalysisofresearchactualityabouttheflamecuttingtechnologyandtheCNCflamecuttingmachineathomeandabroadthewholestructureoftheflamecutterisdesignedinthisarticle.Thewholestructureusesthegantrystructure,theopen-loopcontrolsystems,usingsteppingmotortodriveballscrews,werechosenatlongitudinal,horizontalandverticaldirections.Secondly,Sincethereisnocuttingpowerwhentheflamecuttercutswork-piece,therefore,theverticalmovementisprovidedbythemovementofworktabledrivendirectlybysteppingmotor.Intheend,allthedrawingsofpartsandassemblyareprotractedinordertofacilitatethemanufacture.KeywordsNumericalcontrolflamecutter,gantrytype,StructuraldesignIII目录摘要.IAbstract.II第1章绪论.111切割技术的种类及发展.112数控火焰切割简介.2121火焰切割及数控火焰切割技术.2122国内外数控火焰切割技术的发展.3123数控火焰切割机的市场及发展.4第二章机床总体设计.721总体方案的确定.722控制及传动系统选用.8第三章火焰切割机传动装置设计.1031螺旋传动.10311滚珠丝杠副的工作原理及特点.纵向传动滚珠丝杠、支撑件的设计计算及电机的选择.横向、垂直向滚珠丝杠、支撑件的设计计算及电机的选择.21第四章导轨.3241导轨设计.32第五章机床的维护.47结论.50参考文献.51致谢.53附录1.54附录2.61附录3.69数控火焰切割机的设计1第1章绪论1.1切割技术的种类及发展切割是焊接生产备料工序的重要加工方法，包括冷、热两类切割，而热切割又有气体火焰切割、电弧切割、等离子切割和激光切割等各种工艺方法。目前各种金属和非金属切割已经成为现代工业生产（特别是焊接生产）中的一个重要工序，被焊工件所需要的几何形状和尺寸，绝大多数是通过切割来实现的。切割技术被广泛的应用在国民经济建设的各个领域里。近年来，由于机械工业飞速发展的需求和国外先进技术的引进，我国切割技术无论在新工艺的开发方面，还是在新能源的利用方面都有了长足的发展。自动化、半自动化切割技术的发展，使得切割技术可以代替部分机械加工，大大提高了工作效率，还可以提高金属材料的利用率。气体火焰切割是热切割中最早被采用和最常用的工艺方法，这种切割方法设备简单、操作方便灵活、投资费用少、切割质量好等特点。尤其是能够切割各种含曲线形状的零件和大厚度工件等一系列特点使得它自进入工业领域以来一直作为工业生产中切割碳钢和低合金钢的基本方法而被广泛采用。而本文介绍的数控火焰切割机就是在早期切割机的基础上结合近年来高速发展的微型计算机技术被广泛应用于工业领域的实际情况设计出的一种新型切割设备。1.2数控火焰切割简介1.2.1火焰切割及数控火焰切割技术火焰切割就是利用气体火焰的热能将工件切割处金属预热到一定温度后，喷出高速切割氧气流使预热处的金属燃烧并放出热量实现切割的方法。最常见的气体切割是氧-乙炔火焰切割。钢材的气割是利用气体火焰（称预热火焰）将钢材表面加热到能够在氧气流中燃烧的温度（即燃点），然后送进高纯度，高流速切割氧，使钢材中的铁在氧氛围中燃烧生成氧化铁熔渣，同时放出大量热，借助这些燃烧热和熔渣不断加热钢材的下层和切口边缘，使之也达到燃点，直至工件的底部。与此同时，切割氧流把氧化铁熔渣吹掉，从而形成切口将钢材切割开。数控火焰切割机的设计2数控火焰切割机是应用计算机数字程序控制（ComputerNumericalprogramControl）的全自动化切割设备，人们借助计算机辅助设计程序，把所要切割零件的形状、尺寸、切割顺序及切割过程中的各项辅助功能按一定的语言程序规则进行编程，然后输入控制机，经运算后发出运动控制及辅助功能指令，再有伺服行走系统和切割执行机构协调动作，从而完成所需零件的切割。数控火焰切割机的特点：功能齐全，自动化程度高具有割炬自动升降和自动调高、自动点火、自动穿孔、自动切割、喷粉画线、喷印字码、喷水冷却、割缝自动补偿、熄火返回重割、动态图形跟踪显示等功能，实现了切割全过程的自动控制。可配置多个割炬工作，省去了制作样板和划线的工时，生产效率高采用套料程序，提高钢板利用率。能合理选定切割工艺参数及切割路径，可减小热变形，加工精度高，切割质量好，能够减少后续打磨和装焊工时。切割信息易于准备、修改和保存。机器运行稳定可靠，操作方便1.2.2国内外数控火焰切割技术的发展随着科学技术的发展，数控技术和微型计算机技术也迅猛发展，数控机床、数控切割机等已被人熟悉和利用。1952年之后，数字控制技术已经作为生产自动化的强有力手段得到了迅速推广，并且也引入到庞大而繁杂的造船工业之中了。1958年，英国氧气公司首先试制成功了世界上第一台数控切割机，并于1961年正式投入挪威斯托德造船厂的造船生产使用中，随后不少造船工业发达国家相继开展了数控切割机的研制热潮。到了六十年代中、后期，己有相当数量的数控切割机投产使用。它们编程简单、操作方便、加工质量稳定，大大减轻了劳动强度，降低加工周期，增加经济效益和社会效益，发展前景广阔。进一步开展微机控制机床的研究