激光切割机

《课程设计》任务书

班级：姓名：

设计题目：激光切割机传动工作台机械结构

设计及控制电路设计

要求完成的内容：1双坐标数控工作台机械伺服结

构数字化三维建模；

2双坐标数控工作台机械伺服结

构装配图(A1图)1张；

3运动控制电路原理图设计

(A2)1张；

4设计计算说明书一份（1万字

左右，20～25页）。

发题日期：2012年2月20日

完成日期：2012年3月24日

指导教师：

摘要

激光是一种光，与自然界其电发光一样，是由原子(分子或离子筝)跃迁产生的，而且是自发辐射引起勺。激光虽然是光，但它与普通光明显不同是激光仅

在最初极短的时间内依赖于自发辐射，此后的过程完全由激辐射决定，因此激光具有非常纯正的颜色，几乎无发散的方向性,雕刻机，极高的发光强度。激光同时又具有高相干性、高强度性、高方向性，激光通过激光器产生后由反射镜传递并通过聚集镜照射到加工物品上，使加工物品（表面）受到强大的热能而温度急剧增加，使该点因高温而迅速的融化或者汽化，配合激光头的运行轨迹从而达到加工的目的。激光加工技术在广告行业的应用主要分为：激光切割、激光雕刻两种工作方式，对于每一种工作方式，我们在操作流程中有一些不尽相同的地方。间单的说，由激光器，机床，切割头，光路系统以及配套（空压机，冷干机，冷水机）等组成；

动力方面是用几台步进电机，按照顺序控制指令，进行轮流交换，以缩短钣材加工结束后上下料时间，从而提高生产效率。

激光切割：我们可以理解为是边缘的分离。对这样的加工目的，我们应该先在CORELDRAW、AUTOCAD里将图形做成矢量线条的形式,气动打标机，然后存为相应的PLT、DXF格式，用激光切割机操作软件打开该文件，根据我们所加工的材料进行能量和速度等参数的设置再运行即可。激光切割机在接到计算机的指令后会根据软件产生的飞行路线进行自动切割。如：现有金运激光切割机，可以根据电脑绘制好的模板，然后直接输入电脑，自动切割图形。现有的激光切割机一般都有自己的硬盘，可输入海量数据源。简介方便。

关键词：激光切割、激光器、机床、切割头、光路系统、步进电机

目录

1、绪论 (1)

1. 课题背景 (1)

1.2完成内容 (2)

1.3 总体设计方案分析 (2)

2、机械部分XY工作台及激光切割机详细构造 (4)

2.1 XY工作台的设计 (4)

2.2激光切割机详细构造 (5)

3、步进电机及其传动机构的确定 (6)

3.1步进电机的选用 (6)

3.2齿轮传动机构的确定 (7)

3.3步进电机惯性负载的计算 (7)

4、传动系统刚度的分析 (9)

4.1根据工作台不出现爬行的条件来确定传动系统的刚度 (9)

4.2量进给的灵敏度来确定传动系统刚度 (9)

5、控制系统设计 (10)

5.1确定机床控制系统方案 (10)

5.2 主要硬件配置 (10)

6、结论 (20)

参考文献 (21)

1、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这是激光表面高了10倍。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。

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。

1.2完成内容

（1）横向进给伺服系统机构部分设计

（2）数控化系统控制与驱动硬件电路原理设计