激光切割雕刻机设计

1研究目标及主要内容 41.1课题研究概述 41.2数控激光切割机的国内外发展现状 41.3论文主要设计任务 42激光切割机所能实现的两种功能及特点 52.1激光切割 52.2激光打标 73激光切割机结构设计 83.1激光切割机的组成部分 83.2外形尺寸 83.3光路设计 93.4光路调整 3.5激光切割机内部结构设计 4工作台的设计 4.1工作台的类型 4.2工作台基本尺寸的初步确定和重量估算 5导轨的选择 6步进电机的选型及齿形带 6.1步进电机和齿形带的特点 6.2步进电机选型 7齿轮传动机构的设计 7.1齿轮传动比的确定 227.2齿轮传动主要参数的确定 8配电盘设计 8.1配电盘的优点 238.2配电盘布局 9激光管和激光电源的选择 9.1二氧化碳激光管的工作原理及特点 9.2二氧化碳激光管功率的选择 9.3激光电源的选择 2510零件的表面处理 11控制系统设计 2711.1机床控制系统总体方案 11.2激光切割机控制系统选择 11.3泊楚CYpTube激光切割控制系统功能 12水泵、气泵、风机 12.1水泵的作用及选择 12.2气泵的作用及选择 12.3风机的作用及选择 13激光切割机安全操作注意事项 参考文献 本科生毕业设计(论文)独创性声明本人声明所呈交的毕业设计(论文)是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，本论文中没有抄袭他人研究成果和伪造数据等行为。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。设计(论文)作者签名：日期：本科生毕业设计(论文)使用授权声明沈阳城市学院有权保留并向国家有关部门或机构送交毕业设计(论文)的复印件和磁盘，允许毕业设计(论文)被查阅和借阅。本人授权沈阳城市学院可以将本科毕业设计(论文)的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复印手段保存、汇编毕业设计(论文)。设计(论文)作者签名：日期：激光切割雕刻机是集激光技术、机床、自动化控制为一体的高集成度的现代化设备，作为高新技术集合体，与传统的机加工方式相比，激光切割雕刻机加工的工件精度高、且刀头不接触工件，所以在提高材料利用率的同时，危险性较传统机床也更低。在一些特定领域，采用激光加工技术可以降低产品成本，提高企业效益。所以对制造业来说，激光Lasercuttingengravingmachineislasertechnology,machineautomaticcontrolasoneoftcollectionofnewandhightechnology,comparedwiththetraditionalwayofmachining,lasercuttingengravingmachininghighpreciandcutteroutoftouchwithartifacts,sotoimprovethmaterialsatthesamesomespecificfields,theuseoflacostofproductsandimprovetheefficiencyofenterprises.Soforthemanufacturingindustry,lasercuttingisanimportantwayofprocessing.激光切割的适用对象广泛，碳钢板、木板、亚克力板和塑料等都能激光切割在切割传统加工方式难以加工的材料以及形状形状复杂包含锐制造业中得到大量的应用，因此设计和研发性能更好的数控激光切割设激光切割作为一种新兴的加工技术，相比于传统的加工方法，激光切割在切割传统加工方法难以加工的材料以及形状形状复杂包含锐角的工件时，其技术优点表现的十分突出。数控激光切割机床正在我国制造业中得到大量的应用，因此设计和研发性能更好的数控激光切割设备具1.2数控激光切割机的国内外发展现状都以15%～25%的速度增长。2我国自20世纪80年代开始，国内的激成的现代化设备，3轴、4轴、5轴甚至6轴的激光加工中心，是国家高1.3论文主要设计任务(1)原理设计：传动系统、驱动系统、激光发生器、激光光路、配(2)元件选型：根据设计时所需功率选取激光管和步进电机等。(3)三维造型：运用SOLIDWORKS对激光切割雕刻机整体进行三图2.2激光切割样品图激光切割术的加工原理是用凸透镜将激光器发出的激光束聚焦在工件表面上产生的高温使工件表面融化或气化，在由激光头处喷出的辅助4、加工速度快：直线切割速度可达700mm/s,相比线切割，激光切割2.2激光打标永久性痕迹的一种加工方法。有3大优势：3激光切割机结构设计3.1激光切割机的组成部分(1)外壳部分(2)传动系统传动系统的组成部分有：步进电机(动力来源)、传动轴、齿轮减(3)光路系统(4)激光发生系统(5)数控系统(6)水泵、风机、气泵。型激光切割机外形参数，本激光切割机的外形尺寸定为：辅助气工件1数控装置射镜运动和聚焦镜运动，达到使激光器稳定输出的目的。图3.2一种激光反射镜片头内部的聚焦透镜聚焦后对工件进行加工。5泛采用。889567234到图3.5激光头三维立体图3.4光路调整1、激光管出光处的调整；将贴好光敏纸的光靶放置在反射镜A的光靶光敏纸，调节反射镜A的底座及激光管支架，使光打在光靶中心。2、X轴光路的调整；将反射镜B移动至最远端，再用面积大一点的纸点和远点光偏的方向一致，则说明光路与X轴导轨平行。3、Y轴光路的调整，将反射镜B移动至最远端，再用面积大一点的纸点和远点光偏的方向一致，则说明光路与X轴导轨平行。4、垂直光的调整，用一块光敏纸粘在出光口上，手动出光3.5激光切割机内部结构设计r轴电机激光头x轴电机国之壶轮4工作台的设计4.1工作台的类型由于激光切割属于特种切割，在机床工作的过程中，由激光头射出的高能激光束聚焦在代加工材料表面使之融化或气化来达到切割的目优点：1、重量轻、承载能力大2不易变形3、耐高温4、拆卸简单，便于更换5、抗风化、抗化学腐蚀6、寿命长。基于合金蜂窝铝箔台面的特点，本次激光切割机的台面选择合金蜂4.2工作台基本尺寸的初步确定和重量估算1、工作台行程：横向900mm,纵向600mm;5导轨的选择直线导轨的种类有三种：1、滚轮直线导轨2、圆柱直线导轨3、滚珠直线导轨。在数控机床中选择合适的导轨来支撑和引导运动部件是十分重要的。其中，滚珠直线导轨由于具有诸多特点，在数控机床研发领滚珠直线导轨自1970年出现以来，逐步改进迭代进而形成了一种具有结构简单、摩擦力小、定位精度高及精度保持性好等优点的滚动支承线导轨的机床运动速度更快也更加灵活，在高速运作下仍十分平稳，所由于滚珠直线导轨副的摩擦力极小，在采用施加预加载荷的方法来得在机床的的养护变得容易，避免了灰尘沾上油污后造成的设备精度下滚珠直线导轨成本低廉，高精度的滚珠直线导轨在几十到上百元不6步进电机的选型及齿形带6.1步进电机的和齿形带的特点步进电机是将电脉冲信号转变为直线位移的可变换式电动机。是现代多数精密设备的主要驱动部件。2在通常情况下电动机转过的角度只角”。电动机转过的角度由脉冲数控制，由于脉冲数是可控的，所以步进电机的运动可以做到精确定位。通过控制脉冲频率可以控制步进电机的转速和加速度3。图6.1步进电机实物图锁定功能：控制简单：可靠性好，寿命长:2、缺点图6.2齿形带实物图6.2步进电机选型角越小，加工精度就越高。初步定为0.36%/STEP。M=M₁+M₁M₁为外部负载产生的摩擦扭矩，得：M=F×d/2xtg(φ+p)M₂为内部预紧的摩擦扭矩：R₁为导程，40mmM=K×Fao×P12π轴承型号为深沟球6004,预紧力为Fao₂=130NM=K×Fao×P/2π确定齿轮传动比的公式为：电机传动轴上起动力矩估算为：M=M₁+M₂=0.16NP=40mm步进电机工作频率最高值：对比已有功率相近的小型激光切割机，可知步进电机工作频率最高值不超过1100Hz。综上所述，确定选取42型步进电机。7齿轮传动机构的设计传动比的确定脉冲当量为1m/STEP,齿轮机构分度，其传动比为：δ-为脉冲当量根据设计要求，选用z,为20,z₂为80。7.2齿轮传动主要参数的确定模数选择：激光切割机负载较小，参考同类型的机床后，选择模数为1的直齿圆柱齿轮齿轮中心距的计算：齿顶高为1mm,齿根高为125mm,齿宽为20mm。8.1配电盘的优点8.2配电盘布局继申器继申器激光电源电机驱动器电机驱动器保险源电源图8.1配电盘布局图9.1二氧化碳激光管的工作原理及特点图9.1二氧化碳激光管结构示意图二氧化碳激光是一种非常有效率的激光，其光电转换效率达到11%左右，所以二氧化碳激光的应用范围十分广泛，在激光加工领域有着图9.2二氧化碳激光能量网状图二氧化碳激光器是现代激光加工中所用到的最重要的气体激光器1、二氧化碳激光拥有比较丰富的谱线，在9微米左右有数十条谱线的激光输出。6最新一代的高气压二氧化碳激光器，可做到从9～10微米2、二氧化碳激光器输出光束的光学质量高，适合诸多领域，如应用于3、它具有功率大，光电转换效率高的特点。横向流动式的电激励二氧化碳激光器可以达到数十万瓦的连续稳定输出。9.2二氧化碳激光管功率的选择纸张。故不需要过大功率的激光管，根据设计需要，选择60w二氧化碳9.3激光电源的选择二氧化碳激光器要与二氧化碳激光电源相配套，设计需要体积小、重量轻、结构简单和使用安全的激光电源。性能优良的激光电源能使二图10.1镀锌钢板实物图图11.2经黑色氧化处理后的零件实物图11.1机床控制系统总体方案由电脑端将所要加工的图形导入操作系统后，激光切割机的运动控制卡输出电信号控制步进电机驱动器驱动步进电机工作，带动激光头按驱驱动器驱动器控制器电机11.2激光切割机控制系统选择激光切割雕刻机是集激光技术、机床、自动化控制为一体的高度集成的现代化设备，它的科技含量很高，与传统的机加工相比，激光切割雕刻机的加工精度更高、且刀头不接触工件，所以在提高材料利用率的属于板卡控制系统，也可集成至电脑端，利用软件控制模拟信号传输，属于完全开元系统。泊楚系统是针对激光设备研发而开发的一系列激光切割机系统，是界面整洁、支持多种图片格式、价格较低、功能多样，在900W以内的3、德国PA8000系统11.3泊楚CypTube激光切割控制系统功能介绍础翻1A8解结一图11.2泊楚激光切割控制系统操作界面图12水泵、气泵、风机12.1水泵的作用及选择12.2气泵的作用及选择设备的正常使用方面：由激光头吹出的气流能有效的防止加工过程中产生的烟尘进入激光头内，污染腐蚀激光头内的透镜，使激光切割机12.3风机的作用及选择在激光切割机中，风机的作用为抽走加工时产生的废气，并由排风管排至室外。所以需要风机有足够的吸力，拟定采用220v离心13激光切割机安全操作注意事项在本次的激光切割机毕业设计中，我基本完成了对数控激光切割机的设计。我做的工作如下：将实习期间积累的知识与各类激光切割机设计研发的书籍资料相结合，完成了对激光切割机组成部分的构思、机械结构的设计、主要设计参数的计算、零