数控火焰切割机设计
毕业设计论文-多功能大型数控火焰切割机设计【精品推荐】
本科毕业设计多功能大型数控火焰切割机设计摘要本课题对数控火焰切割机进行设计，根据需要该火焰切割机整体结构设计为大型龙门桥式结构。
该切割机主要用于工程机械制造。
首先，本文通过对火焰切割技术及数控火焰切割机在国内外的研究现状的分析，根据数控火焰切割机的技术指标对火焰切割机的总体结构进行了设计，其整体采用龙门桥式结构，对驱动装置进行分析并设计该驱动装置采用步进电动机，X，Y两个方向进给的开环控制系统。
其次对其横梁、传动件导轨及其他零部件进行设计与校核。
并通过对数控CNC系统进行分析进行软硬件部分及控制面板的设计。
确定其微机数控系统采用MCS-51 系列中的8051 单片机为控制微机。
对软件部分插补流程进行介绍。
最后，为了加工制造的方便还绘制了切割机的导轨传动图、数控火焰切割机控制组成框图、硬件组成框图、系统程序流程图、插补程序流程图、制面板图和火焰切割机的总装图。
关键词：单片机控制 , 数控焰切割机 , 龙门式 , 结构、微机设计IABSTRACTThis topic was carried out on the CNC flame cutting machine is designed, according to need the flame cutting machine overall structure design for large gantry bridge type structure. The cutting machine is mainly used in construction machinery manufacturing.First of all, this article through to the CNC flame cutting machine flame cutting technology and the domestic and foreign research present situation analysis, according to the numerical control flame cutting machine of the technical indicators to design the overall structure of the flame cutting machine, the overall structure of longmen bridge type, design analyze the driving gear and the driving device adopts stepper motor, the X, Y, two directions into to open loop control system. Secondly on the beams, columns, a guide rail and other transmission parts to carry on the design and checking. And through the analysis of nc CNC system for the design of hardware and software part and the control panel. Determine the microcomputer numerical control system adopts the 8051 single chip microcomputer MCS - 51 series microcomputer to control. Part of software interpolation process is introduced. Finally, to processing and manufacturing of convenient also mapped the cutter of guide rail transmission diagram, control composition block diagram of the CNC flame cutting machine, hardware block diagram, system program flow chart, interpolation panel diagram and program flow chart, system assembly diagram of the flame cutting machine.Keywords: single chip microcomputer control, CNC flame cutting machine, gantry type, structure, design of microcomputerII目录第1章绪论 (1)1.1 课题的意义和目的 (1)1.2 切割技术的种类及发展 (1)1.3 数控火焰切割简介 (1)1.3.1 火焰切割及数控火焰切割技术 (1)1.3.2 国内外数控火焰切割技术的发展 (2)1.3.3 数控火焰切割机的市场及发展 (3)第2章总体设计方案分析 (4)2.1 总体方案的确定 (4)2.2 设计参数 (5)2.3 总体控制构成 (5)2.4 机床整体结构设计 (6)2.5 简易数控火焰切割机整体示意图 (7)第3章机床主要部件设计与校核 (9)3.1 伺服系统 (9)3.1.1 伺服系统概述 (9)3.1.2 伺服系统的组成 (9)3.1.3 对伺服系统的基本要求 (9)3.1.4 伺服系统的分类 (10)3.2 步进电机的选取 (11)3.2.1 对于步进电动机的特点与设计要求 (11)3.2.2 步进电动机的选择 (12)3.2.3 X轴方向步进电机的校核 (14)3.2.4 y轴方向电机的选择和校核 (15)3.3 横梁 (16)3.3.1 横梁结构截面及尺寸设计 (16)3.3.2 横梁的校核 (17)3.4 传动件 (17)III3.4.1 传动装置类型的选用 (17)3.4.2 横向驱动齿轮的设计 (18)3.4.3 齿条的设计 (20)3.4.4 齿轮齿条的校核 (21)3.5 导轨的选型 (23)第4章微机数控系统设计 (25)4.1 CNC系统概述 (25)4.1.1 CNC系统简介 (25)4.1.2 CNC系统的组成 (25)4.1.3 CNC系统工作过程 (26)4.1.4 CNC 系统的主要功能 (27)4.1.5 CNC 系统的特点 (29)4.2 微机数控系统的硬件组成 (30)4.3 微机数控系统软件设计 (32)4.3.1 CNC系统的控制软件结构特点 (32)4.3.2 CNC系统的控制软件及其工作过程 (35)4.3.3 CNC系统软件的组成 (41)4.4 数控系统控制面板 (44)结论 (46)参考文献 (47)致谢 (48)附录1 设计图纸附录2IV第1章绪论1.1 课题的意义和目的火焰切割机是切割金属板材常用的设备，可以根据不同要求在板料上剪出不同的形状。
数控火焰切割机设计
数控火焰切割机改造探析
数控火焰切割机改造探析0.引言所谓火焰切割，顾名思义，是指其热能载体主要是通过气体引发的火焰作为燃料，根据工件切割部位金属展开预热处理，一旦当预热的温度可以满足一定条件，通过高速切割氧气流使得预热部分的金属出现燃烧且释放热能，以此，满足切割行为的一种切割方式。
根据此原理所应运而生的数控火焰切割机在实践进行元件切割工作中，目前已经得到了十分广泛的普遍应用，已然可以视作当前数控加工中的重要构成部分。
1.数控及伺服驱动系统改造1.1数控设计方案明确数控机床的工作原理也就是通过数字控制技术实现展开制造、加工的一种行为，并且具备自主操控的优势，其系统是达成数字控制的一种配置，如图1所示。
图1数控系统图其中，CNC属于系统中的核心部门，涵盖了诸如存储器、总线、CPU、以及控制软件等。
CNC按照所指定的需要制造加工的相关程序展开轨迹行为，以及进行对机床的输入输出解决，最后再输出相关指令至与之相对的执行部件上，其功能类似于人体的大脑。
当伺服系统接收到CNC输送而来的进给指令，就把此类指令通过换位与扩展后，利用驱动设备换化成为执行部件需要的进给速度、方向、位移等。
它将来源自数控的十分微弱的指令扩展为驱动装置应用的功率信号[1]。
驱动单元把伺服单元中的输出行为转换成为机械活动，驱动单元和伺服单元共同为数控装置和机床中的传动部件的纽带。
1.2伺服系统改造数控机床主要是根据相关指令脉冲进行工作，伺服系统则属于以数控机床移动部件位置与速率作为控制量的一种系统。
因此，伺服系统的程度直接影响着数控机床的操作精度、运行速度等相关指标。
在对伺服系统展开改造的过程中，必须坚持一下原则：第一，调速范围宽。
这里所说的调速是指进给速度能够在比较宽广的区域中无级变化，且应当维续均匀、平稳、速降小的状态。
在零速状态时，伺服则处于锁定；第二，可逆运行。
伺服系统可以较为机敏的完成正、反向运行。
处于加工阶段时，机床在随机状态根据轨迹行为标准，即时完成。
数控火焰等离子切割机技术方案
数控火焰等离子切割机技术方案一、设备标准名称、型号1、设备标准名称：数控火焰等离子切割机2、设备型号：CJCNC-4000S二、主要技术参数1、数控系统（上海交大） 1套2、火焰割矩 1把等离子割炬 1把3、等离子电源（美国海宝POWERMAX1650G3） 1套4、横向拖链 2套5、轨距 4000mm6、有效切割宽度 3200mm7、轨长 12000mm8、有效切割长度 10000mm9、快速返程速度 12000㎜/min 等离子机器切割速度 356～3835㎜/min 火焰机器切割速度 50-1000㎜/min 10、等离子切割最大切割能力（低碳钢）： 16mm最大穿孔能力（低碳钢）： 10mm火焰切割厚度 6-160mm11、割炬升降距离≤150mm12、直线定位精度±0.2mm/10m重复精度±0.2mm/10m13、环境温度 -5-45℃14、相对湿度＜95%无冷凝15、周边环境通风，无较大冲击16、电源、电压 220V±10%17、电源频率 50HZ18、驱动方式双驱三、设备组成1、纵向导轨（12米）纵向导轨采用铁路用轨（38KG），表面经磨削处理，因此具有很高的精度及耐磨性。
驱动齿条由专业厂家进行加工，从而保证了精度要求，同时在导轨两端装有防撞保护装置。
2、大车架（4米）本部件包括钢带箱、主副滑车。
大车架为数控切割机运动的主要执行单元，整机为龙门式结构，具有很高的刚度，在端梁安装有刮削装置，以随时清掉导轨上的杂质。
3、割炬升降挂架（火焰升降挂架1套）割炬升降挂架用于实现割炬升降。
采用直流电机，经齿轮箱减速再由丝杆驱动实现升降。
保证割枪与水平面的垂直度，从而保证了切割的精度。
4、气路系统（1套）气路系统包括气体调节控制盘，气路分配系统等，为保证产品质量及安全性。
调节阀、压力表、割枪、回火防止器、电磁阀等均采用专业厂家的配套产品。
5、操作柜及控制柜（1套）操作柜面板设有割炬预选、急停、电源指示灯、自动/手动升降、电源开关等各种所需功能操作按钮；控制柜则具有防尘功能。
数控火焰切割编程100例
数控火焰切割编程100例1.数控火焰切割编程100例第一例：圆形燃烧截面切割。
设置工程基本参数：X,Y值为400*400mm，Z值为50mm，切割厚度为10mm；设置割断时间为0.1s，重复时间为6s；张力气压为0.2Mpa；定义切割方式为G02，圆圈半径值为350mm，起始点的X、Y坐标为50mm；切割速度为3000mm/min；使用500mm气体管；切向速度为1000mm/min。
第二例：封头式切割。
设置工程基本参数：X,Y值为400*400mm，Z值为50mm，切割厚度为5mm；设置割断时间为0.08s，重复时间为3s；张力气压为0.1Mpa；定义切割方式为G01，起始点的X、Y坐标为50mm；定义切割路径为线条上的封头；切割速度为2500mm/min；使用450mm气体管；切向速度为1000mm/min。
第三例：离散切割。
设置工程基本参数：X,Y值为400*400mm，Z值为50mm，切割厚度为8mm；设置割断时间为0.05s，重复时间为2s；张力气压为0.3Mpa；定义切割方式为G00，起始点的X、Y坐标为50mm；切割速度为4000mm/min；使用550mm气体管；切向速度为2000mm/min。
第四例：扩口切割。
设置工程基本参数：X,Y值为400*400mm，Z值为50mm，切割厚度为7mm；设置割断时间为0.06s，重复时间为4s；张力气压为0.15Mpa；定义切割方式为G04，起始点的X、Y坐标为50mm；定义切割路径为扩口形；切割速度为3000mm/min；使用500mm气体管；切向速度为1500mm/min。
第五例：滚动切割。
设置工程基本参数：X,Y值为400*400mm，Z值为50mm，切割厚度为12mm；设置割断时间为0.09s，重复时间为7s；张力气压为0.25Mpa；定义切割方式为G03，圆圈半径值为300mm，起始点的X、Y坐标为50mm；切割速度为3500mm/min；使用550mm气体管；切向速度为2000mm/min。
机械毕业设计1318数控龙门三枪H型钢自动火焰切割机说明书
目录目录 (1)ABSTRACT (2)第一章总体方案与机架的设计 (2)1．1 总体方案设计 (2)1．2 立柱设计 (3)1．3 立柱热处理 (4)1．4 机架的主要尺寸 (5)第二章传动方案设计 (5)2．1 机床传动设计 (5)2．2 传动方案的选取 (6)第三章机床零部件设计 (7)3．1 丝杠副的选取 (7)3．1．1 滑动丝杠的计算与校核 (7)3．1．2 滚动丝杠的计算与校核 (11)3．2 伺服电机的选取与校核 (12)3．3 导轨的选型及计算 (16)3．4联轴器选取 (18)3．5轴承选取 (19)第四章滑块1上的重心计算 (20)总结 (22)鸣谢 (22)参考文献 (22)数控龙门三枪H型钢自动火焰切割机摘要:机械技术和以计算机为代表的微电子技术在相互渗透中获得迅速发展，形成了机电一体化技术，本次设计在沿于机电一体化的思想下进行的，其中应用了不小现代机电一代的常用技术，极大地丰富了本次设计的内涵。
设计共分四章，主要内容有：总体方案与机架的设计；传动方案设计；机床零部件设计，其中包括丝杠和电机的计算；重心计算。
本次设计简明扼要，重在实用。
ABSTRACT: A s the penetvating of machanical technology and the micro-electronics which is represented by computer ,they improve quickly at the same time. It form a new technology-mechatronics.This design is on the basis of mechatronics. The design apply many common techmologies about mechatronics,it enrich the content of the design deeply.The design contain four chapters.The main content involve the design of the whole project and the frome structare,the design of driving part,the design of the center of grawing,the design of the parts of the machine tool which contain the design of the thread bar,the caculation of the electromotor.This design is concose but very practical.第一章总体方案与机架的设计1．1总体方案的设计1．功能与技术参数分析由于加工的H型钢三个面都要加工，为了提高工作效率，所以采取三枪同时工作，来缩短工作时间。
大直径开孔数控火焰切割机的研制
%&’( !" )( #
$ $ $ $ $ $ ,-/( !**#
大直径开孔数控火焰切割机的研制
王宗义= ， 胡胜海! ， 赵世军=
（ =( 哈尔滨工程大学 自动化学院， 黑龙江 哈尔滨 =>***= ； !( 哈尔滨工程大学 机电工程学院， 黑龙江 哈尔滨 =>***= ） 摘$ 要： 介绍了 ?@@ A = 型大直径开孔数控火焰切割机的设计方案及实际使用情况( 该设备可完成在圆柱壳体 上的大直径相贯圆孔的开孔及切坡口工作， 开孔直径范围 （ ! =( * B #( * C） ( 所开孔可以是正交孔， 也可以是 偏心孔， 并可切割变角度上下坡口( 割炬高度变化范围： =( * C， 切割厚度变化范围： #* B =!* CC， 切割圆孔精 度： D = CC( 采用齿圈转桥式旋转机构、 悬臂和弧板式枪摆机构相结合的结构设计( 采用程序控制、 示教和人机 共享控制相结合的控制策略( 工控机作为数控系统主机， 三相混合式步进电机作为控制电机， 光电编码器作为 测量器件( 本文着重对机械结构设计、 数控系统软硬件设计进行了讨论， 并给出了设计中应注意的一些问题( 本 设备已成功地应用于舰船建造( 关键词： 大直径开孔； 数控切割机； 圆柱面； 相贯线 中图分类号： EF"G!#$ 文献标识码： H$ 文章编号： =**+ A I*"# （ !**# ） *# A *!>G A *>
定心移动的功能! 我们设计由安装了螺旋机构 " 个 支腿的完成工艺架水平调整， 在架面上设计丝杠螺 母机构完成定心! 如图 # 和 " 所示!
图 $% 数控切割机的机械结构 &’(! $% )*+,-.’+-/ 0102*3 45 676 +822’.( 3-+,’.*
龙门式数控火焰切割机横向进给系统的设计设计
1 绪论1.1 切割机的研究现状1958年英国氧气公司试制成功了世界上第1台数控切割机，开创了数控切割的新纪元。
随后，发达国家都相继开展了对数控切割的技术、工艺、相关配套软件和设备的深入开发研究工作，如今，针对不同的工件对象，人们可分别采用数控、机器人切割等多种切割方法；为了满足各种材质的切割性能和精度要求，又可以选用火焰、等离子、激光等与之相适应的切割工艺，真正达到了为用户提供全面解决问题的方案。
我国数控切割技术开发研制是在20世纪80年代初、伴随着微电子技术的成熟并获得广泛应用的基础上开始起步的，经历20多个春秋的持续发展，终于取得了可喜的成就。
目前国产数控切割产品的种类和规格已相当齐全，其中部分产品在技术、性能、指标和功能上均已接近或达到国际上同类产品的水平。
在此就数控切割技术在我国应用情况作一个回顾，并对其介绍其优缺点。
1.1.1数控火焰切割20世纪70年代中期，我国研究了船体线型的数学光顺及曲面外板展开的计算机辅助设计程序，该程序系统产生的输出结果可用于数控加工，从而使船体钢板下料切割不再需要经过实尺放样——制作样板——在钢板上画线——用手工或半自动切割这么多道繁琐的工序，由此而来，应用数控切割船用钢板的优越性立刻展现出来，它既节省了工时、放样台场地和样板材料，又能减轻工人劳动强度，极大地提高了工效。
1.1.2数控等离子切割我国数控等离子切割技术开发研制是在数控火焰切割技术趋于成熟并获得广泛应用的基础上开始的。
20世纪80年代末、90年代初，钢板和其他金属材料的切割量急剧增大，高速度、高效率的数控等离子切割技术日益受到包括造船在内的制造业界的重视，而当时国产设备还一时无法担此重任，许多厂不得已只能花巨资，率先从国外引进数控等离子切割机，以解生产上的燃眉之急。
大量进口机器的接踵而至，给国内同行以极大的鞭策，更激发了我们发愤图强研制先进设备以替代进口设备的使命感和紧迫感。
另一方面，国外先进设备的引进，也为我们提供了难得的学习和借鉴机会。
数控火焰切割机高性能电容式自动调高系统设计
２ ５ ．Ｏ
３ Ｏ ．Ｏ
２ ６ ４
３ Ｏ ．５
２ ８ ５
３Ｏ ２
２４ ．３
２９ ．２
２ １ ５
３０ ４
２５ ０
３Ｏ ．８
±０ ０ ．８
±Ｏ Ｏ ． ８
３ ５ ．０
４ ０ ．０ ４ ５ ．Ｏ
３ ４ ５
４ ６ ０ ４ Ｏ ５
３ ７ ４
给单 片机控 制电路 处理，根据处理结果通过光 电隔离 控制 Ｈ桥直 流 电机 的运动，在 Ｈ桥直 流 电机 驱动 电
路里 面设计 一个 用于采样 电机 电流 的采样 电阻，采样 电阻 的一端 电压送 给 Ａ Ｄ处 理，然 后 由单片机 根据 ／ 采样 电阻的 电压值来监控电机 是否正 常工作。
４ ２ ０ ４ ８ ５
３ ３ ５
３９ ．５ ４４ ５
３ ５ ．７
３ ３ ９ ４ ５ ． １
３４ ．２
４０ ．４ ４４ ８
士０ ０ ８
软、硬件等技术 为一体 的高科 技产品，在工业生产 中 部分。 传 感 器 部 分 主 要 是 指 感 应 环 、 切 割 钢 板 、 信 号 检 发挥着重要的作用。 数控切割机 在切割钢板 的过程 中，
由于钢板高低不平或者倾斜 等其它原 因会影响加工质 测 电路 和高度 设定 电位器。感应 环固定在割炬上，割 量、 为提高加工 的精度 和质量 ，切割过程 中需要高性 炬 的上 下运动就 带动 感应环 升降，感应 环和钢板 之间 ｘ 能 的 自动调 高系统保 证割 嘴到钢板 之 间高 度的恒定。 的距离 反映到传 感器 上就是 Ｃ ，通过信 号检测 电路 ２ Ｖ ｘ 火焰切割是利 用割嘴喷 出的氧气燃烧放热，使工件切 输 出电压 信号 Ｖ （ ２和 割炬 和钢 板之 间的距 离 ｄ ，高度设定电位器输 出电压信号 Ｖ 。 １ 口处 的金 属局部 熔化，并借高压气流排除熔融金属 以 成函数 关系） 形成切 口的～种加工方法。 因此，要保证割 嘴到 工件 控制系统部分主要 由信号处理 电路、单片机控制 之 间高度 的恒定 就需要实时检测割嘴和工件表面之 间 电路、Ｈ桥 直流 电机驱 动 电路 、 ，系统 电源模块 、光
便携式数控火焰切割机毕业设计(nxpowerlite)[管理资料]
![便携式数控火焰切割机毕业设计(nxpowerlite)[管理资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/bd49bd8101f69e314232943b.png)
1 引言近年来，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。
它适用于造船工业，重型机械，化工设备，锅炉制造，机车车辆，石油化工等制造行业的高精度钢板热切割的新型自动化设备。
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。
而数控火焰切割机在此基础上，增加了数控控制系统，是应用计算机数字程序控制的全自动化切割设备。
便携式数控火焰切割机则是在数控火焰切割机的基础上又更进一步的做了改进，使之经济适用性更强，范围更广【1】。
、现状及前景数控氧气切割法是20世纪初发明的。
由于它有独特的优点，例如设备简单、灵活方便、生产率高、切口质量好，特别是能够切割厚度大和形状复杂的零件，从而成为金属加工中一种非常重要的和有效的加工工艺方法，因此在工业上得了相当广泛的应用。
从20世纪70年代以来，数控氧气切割技术在我国得到了巨大发展。
从可以切割的金属材料范围来看，不但可以切割一般的碳素结构钢，用空气等其他离子装置及激光装置也可以很好地切割不锈钢、高合金钢、铜、铝、铜合金、钛和钛合金等。
在切割工艺方面上讲，除了可以进行一般的切断切割外，还形成了叠切割、水下切割、表面气刨、特厚钢材切割和精密切割等其他新的加工工艺，同时也可以用来切割各种形式的焊缝坡口。
在切割设备方面，为了提高火焰切割加工的精度和机械化自动化程度，进而提高切割产品的质量和板材的利用率，而先后创造了多种型式的切割设备，例如：手提式切割机、轻便式半自动切割机、坐标式自动切割机、半自动多向切割机、型钢切割机、多割炬门式切割机、数控火焰切割机及数控火焰等离子切割机。
龙门式火焰数控切割机
目录第1章绪论 (1)1.1 切割机现状 (1)1.2 本文主要内容 (2)第2章切割机方案设计 (3)2.1 本设计针对切割机设计的主要技术参数 (3)2.2 常见的几种机械传动方式 (3)2.3 各类机床导轨的比较及其分析 (5)2.4 切割机的主体结构 (9)第3章整体结构设计与计算 (10)3.1 滚动直线导轨的选择及计算 (10)3.1.1 滚动直线导轨的特点 (10)3.1.2滚动直线导轨的选择程序及预紧方式 (11)3.1.3 滚动直线导轨有关计算 (12)3.2 滚珠丝杠副的选择 (16)3.2.1 滚珠丝杠副的特点和支承方式 (16)3.2.2 滚珠丝杠副的计算 (17)3.3 步进电动机的选择 (24)3.3.1 步进电机的原理 (24)3.3.2 步进电机相位控制原理 (24)3.3.3 步进电机的选择及相关计算 (25)第4章总结 (28)参考文献 (28)附录1 (29)致谢 (30)第1章绪论1.1 切割机现状在现代金属切割技术中通常采用四种切割方法，薄板(一般8mm以下)切割采用激光切割；中厚板(一般10 mm-30mm)切割采用等离子切割；而30mm以上的厚碳钢板切割通常采用火焰切割，而其它的非金属厚板切割则采用水射流切割。
气割(氧-燃气切割，俗称火焰切割)是利用纯氧在高温中与金属发生放热反应进行分割或分离金属的一种切割方法。
它是利用气体火焰的热能将工件切割处预热到一定温度后，喷出高速切割氧流，使金属燃烧并放出热量而实现切割的方法。
切割过程有预热、燃烧、融化与吹出三个部分。
火焰切割机可以根据用户编程来自动切割任意形状的零件，具有效率高、切割质量好、适用范围广、可靠性和稳定性高的特点，火焰切割机以其在厚板切割上的优势在造船、机车车辆制造等工业上得到广泛应用。
火焰切割机是利用燃气配氧气或者汽油配氧气进行金属材料切割的一种切割设备。
主要分为早期的手动切割和半自动切割机,仿形切割机和切割机,随着社会的进步和科技的发展,越来越先进，切割功能也越来越强大。
龙门式数控火焰切割机结构设计(毕业设计论文)
图书分类号：密级：毕业设计(论文)龙门式火焰切割机传动及控制设计THE DESIGN OF TYANSMISSION AND CONTYOL IN THE GANTRY FLAME CUTTINGMACHINE学生姓名学院名称专业名称指导教师20**年5月27日摘要本课题针对龙门式火焰切割机的横梁及火焰切割头的控制进行了设计。
横梁的机构设计主要对其结构的确定，之后对传动装置进行了选择及计算检验，最后对主要传动的零部件进行选择校核。
其中主要对滑动丝杠和滚动丝杠的强度及传动效率等进行了计算校核。
并对横梁设计中存在的结构部件的联接问题进行了改进。
火焰切割头是在传动装置的基础上运用丝杠的转速控制运动，用单片机控制电机的转速来达到效果。
对控制电路设计也做了系统的详解，主要对所涉及的键盘、显示器、主要芯片做了选取应用。
关键词火焰切割机；电气控制；横梁设计；单片机AbstractThis essay analyzes that the design of the beam and the control of flame cutting head of the gantry flame cutting machine.The design of the beam of mechanism main determining its structure of the transmission device, then the selection and operation of the main transmission inspection, finally the choose of the parts inspection. The major of sliding screw and rolling ball screw's strength and transmission efficiency is calculated respectively.And problems existing in the connect of parts, in the design of structure of the beam ,are also improved. Flame cutting in the head is based on transmission device using screw speed control movement, with single-chip microcomputer control motor speed to achieve results. I also make a system explanation of the control of circuit design, involved mainly to make the selection and applications of the keyboard, display, main chip.Keywords flame cutting machine electrical control the design of the beam microcontroller目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 课题的意义、目的、研究范围及要达到的技术要求 (1)1.1.1 课题的意义和目的 (1)1.1.2 研究范围和技术要求 (1)1.2 龙门式火焰切割机的简介和特点 (1)1.2.1 简介 (1)1.2.2 特点 (2)1.3国内外的现状 (2)1.4 发展前景 (3)2 总体方案设计 (5)2.1 总体方案的设计 (5)2.1.1 功能与技术参数的分析 (5)2.1.2 横梁机构设计简介 (5)2.1.3双切割头横向移动电气控制设计简介 (5)2.2 立柱的设计 (5)2.2.1 机架的设计准则及要求 (5)2.2.2 立柱结构 (6)3 横梁机械机构设计 (9)3.1 龙门式横梁结构设计 (9)3.1.1 确定龙门式火焰切割机横梁结构 (9)3.1.2 传动装置类型的选用 (9)3.1.3 传动方案的选取 (10)3.2 机床零部件的设计 (10)3.2.1 丝杠副的选取 (11)3.2.2导轨的选型及计算 (15)3.2.3联轴器的选取 (16)3.2.4轴承的选取 (18)3.2.5立柱底座横向进给的滚动丝杠的计算 (19)3.2.6 步进电机的选取 (21)4 电气控制设计 (25)4.1拟定机床控制系统方案 (25)4.2组成元件的介绍 (25)4.2.1主要芯片的选取 (25)4.2.2 键盘接口原理 (25)4.3 控制电路设计 (26)4.3.1 使用多片EPROM的扩展电路 (26)4.3.2 89C51主要管脚功能 (27)4.3.3 静态RAM芯片的选用 (27)4.3.4 8155工作方式查询 (28)4.3.5 89C51的存储器及I/O的扩展 (29)4.3.6 8155状态查询 (30)4.3.7 8155内部定时电路 (30)4.3.8 89C51地址分配 (31)4.3.9 8155扩展I/O端口的初始化程序设计 (32)4.4 键盘电路设计 (33)4.4.1键盘功能 (33)4.4.2 键盘程序设计 (33)4.5闪光报警电路 (36)4.6 显示器设计 (36)4.6.1显示器显示方式的选取 (36)4.6.2显示器接口电路 (36)4.7光电隔离电路选用 (36)结论 (38)致谢 (39)参考文献 (40)谢谢朋友对我文章的赏识，充值后就可以下载此设计说明书（不包含CAD图纸）。
数控火焰切割机的设计
①熟悉数控火焰切割机的发展历程，特别是近十几年来的龙门式火焰切割机
②熟练掌握火焰切割机机械部分的设计；
③熟练掌握电气控制系统的设计
④掌握单片机的原理及选取方法
⑤能够熟练使用UG，CAD。针对三维UG图，将UG图转换为二维CAD。
⑥熟练使用CAD提供的图层工具。
拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及（1）实验方案
通过不同的零件的选取与比较，选择最佳方案，以避免设计过程中可能出现的计算结果与设计要求不符的严重情况，再参考国内外类似产品的数据，以避免设计结果难以符合市场需求的后宫。
（2）研究方法
①用UG对产品进行三维设计，仔细观察产品的外观，思考产品的可能缺陷
②在不同的原始数据下，对同一个方案做不同的计算，在不同的零件组成下，比较各个方案的优劣。
2013年3月19日-2013年5月11日：设计方案计算。
2013年5月14日-2013年5月18日：完成零件与装配图。
2013年5月19日-2013年5月20日：毕业论文撰写和修改工作。
预期成果：完成数控火焰切割与三维图的的机械部分与电气控制系统的设计，以及二维图与三维图的成型。
特色或创新之处
①使用UG画图，将三维图转为二维图。
无锡太湖学院
毕业设计（论文）
开题报告
题目：数控火焰切割机的设计
信机系机械工程及自动化专业
学号：
学生姓名：
指导教师：（职称：副教授）
（职称：）
2012年11月28日
课题来源
生活实践
科学依据（包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等）
（1）课题科学意义
在机械加工过程中，经常需要对板材进行切割操作，板材切割常用方式有手工切割、半自动切割机切割及数控切割机切割。手工切割灵活方便，但手工切割质量差、材料浪费大、尺寸误差大、后续加工工作量大，同时往往工作条件恶劣，生产效率低。半自动切割机中仿形切割机，切割工件的质量较好，由于其使用切割模具，不适合于单件、小批量和大工件切割。其它类型半自动切割机虽然降低了工人劳动强度，但其功能简单，只适合一些较规则形状的零件切割。数控切割机切割相对手动和半自动切割方式来说，可有效地提高板材切割的切割质量、效率，减轻操作者的劳动强度。目前在我国的一些中小企业甚至在一些大型企业中使用手工切割和半自动切割方式还较为普遍。随着现代机械工业的发展，对板材切割加工的工作效率和产品质量的要求也同时提高，因而数控切割机的发展和提高迫在眉睫。数控火焰切割机作为最常见的切割金属板材的设备，对于它的设计课题符合现代工业发展的要求。
(数控加工)数控电火花线切割机设计
（数控加工）数控电火花线切割机设计前言1.国内外发展状况我国数控线切割机床的拥有量占世界首位，技术水平和世界先进水平差距也逐渐缩小，尤其近年来计算机技术的应用和线电机电火花技术结合实现了各种复杂复杂形状的模具和零件加工的自动化，其控制精度可达1mm实际加工精度可达0.01mm，表面粗糙度可达Ra1.25~2.5μm..电火花线切割加工技术作为壹种特种加工技术，具有很强的使用价值，其工艺手段在许多情况下是常规制造技术无法取代的，其中主要的原因是电火花线切割加工具有任何硬度的导电金属材料，且加工过程中不受宏观力的作用，从而可保证较好的加工精度和表面质量。
随着现代化技术的飞速发展，电火花线切割机床不仅产量急剧增加，技术水平也明显提高，主要表当下加工指标、加工工艺及其自动化程度方面。
（1）加工指标大大提高目前线切割机床加工精度可达直线度1~2，椭圆度2，拐角处的塌角近似0；加工粗糙度可达=2~3，加工速度可达200，电火花切割加工技术跨入精密、高效、表面粗糙度低的领域。
（2）加工工艺日趋完善为了追求加工指标的进壹步提高，除了改进机床结构脉冲电源以及控制系统外，另壹个重要的方向是研究线切割加工工艺。
（3）自动化程度越来越高最近几年问世的电火花线切割机床几乎全是控制系统，除有程序自动编制装置（包括编程、打印程序清单等）仍有自动加工穿丝孔装置、自动接线装置以及自动上料机构等。
（4）电火花线切割机床的三化①标准化各个制造厂都有企业标准、行业标准，有的国家仍制定同类产品的国家标准；②通用化零部件的通用化对发展系列产品十分重要，因此壹台基型产品研制成功之后就很自然的向俩头系列产品延伸；③系列化为了满足不同用户的需要，必定要发展各种规格、不同功能系列产品2.未来的发展方向：为了提高生产力和改善加工质量，超高精度加工是关键技术。
目前对数控机床的进给速度要求已从6~8m/min提高到大于50~60m/min加速度要求达到（1~5）g，这个指标对具有中间传动和变换环节的传动进给驱动系统是无法实现的。
H型钢数控火焰切割设备机械系统设计
套Y 轴分段使用该导轨， 有各自的行程范围， 加大两条
长导轨的跨距提高承受X 轴和Z 轴运动部件作用其上的
较大弯距； ④采用双螺母机构消除丝杠螺母传动间隙；
⑤丝杠固定端采用两只向心推力球轴承支承， 既承担径
向载荷， 也承担双向轴向载荷， 简支端采用一只深沟球
同角度的坡口时， 还需要割枪有摆角运动。Z 轴运动要
克服运动构件重力作功， 应当减轻运动构件质量， 3 套
Y 轴运动机构安排在一个横梁上， 对简化结构有利。
2.3 机械系统总体布局的确定
该数控切割设备的运动功能如图2 所示。H 型钢采
取水平放置， 两翼板直立， 幅板水平， 设备也为卧式布
图4 系统的阶跃响应仿真曲线
Fig.4 Simulated curve of systematic
order jump over respond
弥补了各自的不足，
并且克服了普通变结
构控制选择切换点的
困难， 实现了切换区
域内的相对平滑切
换， 具有不需要系统
的数学模型、设计过
程简单、鲁棒性好、
[4] 汪海燕，李娟娟，张敬华．自适应模糊PID 控制的无刷直流电机及
仿真[J]．微电机，2003，4.
[5] 丁军，徐用懋．单神经元自适应PID 控制器及其应用[J]．控制工程，
三把切割枪部分采用单柱悬臂式结构， 能减少占地
面积， 开放性好， 实现侧向上料。单柱结构要求纵向导
轨所在的床身刚度大， 采用刚度大的H 型钢为导轨， 兼
作床身。
H 型钢水平放置在工作台上， 为方便H 型钢纵向输
经济型数控火焰切割机控制系统研制
接任何 电路就可以进行通信 ，有较强 的驱动能力 ，
【 ２ 】 李华． ＭＣＳ －５ １系列单 片机 实用接 口技术 ［ Ｍ】 ． 北京： 北京
航 空航 天 大学 出版 社 ， １ ９ ９ ３ ．
可以只连接两条信号线而不接地线。由于每 台数控
火焰切割机离 Ｐ ｃ机有一定 的距离 ，通信时会产生
（ 责任 编辑
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
王
雯）
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ Ｅｃ ｏ ｎ ｏ ｍｉ ｃ ａ ｌ ＮＣ Ｆｌ ａ ｍｅ Ｃｕ ｔ ｔ ｅ ｒ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
Ｄ ｕ Ｙｕ － ｊ ｉ ｎ
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｎ ｄ Ａｕ ｔ ｏ ｍｏ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ，Ｈｕ ｂ ｅ ｉ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ａ ｒ ｔ ｓ ａ ｎ ｄ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ，Ｘ ｉ ａ ｎ ｇ ｙ ａ ｎ ｇ ４ ４ １ ０ ５ ３ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
ｌ ● ｌ 用技术‘
协调动作。剩下的 ２ 个割炬升降电机和 ２ 个一组横 梁升降电机 、电子点火器 、电磁阀组和遥控键盘 由
辅 助控 制 系统来 控制 。
波形 的失真 。为 了改善 波形 ，同时提高抗 干扰能
力 ，在通信线路上跨接 ２ ０ ０ ｎ 的匹配电阻。 数控火焰切割机系统通信 软件流程见 图 ２ 。主
实现单片机的复位初始状态 ，遥控键盘主要实现远
距离控制系统 ，便于对火头进行调整 ，电磁阀控制 电路 主要 控 制 乙炔 、切 割 氧 、高压 氧 的 开 启 和关
闭．步进电机驱动 电路用来完成火头和横梁 的升降
数控切割机改造技术方案
机械制造公司SKG-B型数控火焰切割机改造技术文件数控火焰切割机技术文件一、设备名称、型号：数控火焰切割机SKG-B型数控切割机大修改造二、改造后设备主要技术参数：1、导轨跨度：6000mm，有效切割宽度：5200mm2、导轨长度：18000mm,有效切割长度：16000mm3、驱动方式：双侧齿轮齿条传动4、切割速度： 50-6000mm/min内任意可调5、最大空程速度：6000mm/min6、横向主割机：一台，原来机头保留。
等离子加挂弧压调高XPTHC-200型7、横向副割机：一台，原来机头保留。
火焰单割炬，加装自动点火。
增加副割机：二台，加挂火焰单割炬，加装回火器，加装自动点火。
8、火焰单割炬切割厚度：6-120mm(普通碳钢、低合金钢)9、火焰切割气体：氧—乙炔或丙烷10、割炬高度调整范围：≥200mm11、切口质量：火焰切割粗糙度＝12.5-25μm12、机械限位：置于横向及纵向导轨，确保设备安全运行。
13、加装隔热板，防止设备的受热变形和提高设备的美观度。
14、随机座椅功能，减轻了操作工的劳动强度。
15、设备整体除锈、打腻子喷漆，机器颜色：波纹蓝色。
三、机械部分改造内容：1、维修整体的机械部分。
2、保留主、副导轨.3、增加主、副割机：采用进口双导向直线光轴升降机构，同时采用德国技术增加机头直线方向防撞机构，运行安全稳定，具备机械限位功能，通过两台直流永磁电机控制割机头升降。
4、更换镜向传送钢带：进口锰钢板裁制，保证两割机同步或镜向运动。
5、管线拖动方式：横向管、线及机头管线采用拖链机构，纵向管、线采用滑线架架空机构，纵向气带、电缆和滑线架、三角架及工字钢由需方自备并安装。
减速器（德国NEUGART行星减速器）产品介绍：PE 系列减速机本系列减速机的特别设计可适用于连续运转模式(S1)及循环运转模式(S5)的运作减速比单节 : 5/7/10双节 : 25/35/50/70/100低背隙单节 : ≤8 arcmin双节 : ≤10 arcmin高效率单节 : ≧ 97％双节 : ≧ 94％四、改造后的数控系统：选用台湾FastCNC型数控系统一、稳定的工业级数控系统超强的系统稳定性，设计目标：十年无故障，免维护！目前国内使用的数控系统稳定性不高，大部分都存在夏季高温季节数控系统发热过热，不能稳定运行；硬盘、风扇和主板一、二年内总会发生故障，影响切割生产。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
中文摘要
摘要
本课题所设计的数控火焰切割机是一种小型切割设备，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步进电动机带动滚珠丝杠传动的开环控制系 统。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 动工作台运动来完成。其次，利用三维设计软件 Solid Works 完成了火焰切割机 各零件的三维实体造型，并根据各零部件之间的定位关系，完成了总体装配， 验证了设计的合理性。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。
Works
II
目录
目录
摘 要............................................................................................................................ I
ABSTRACT .................................................................................................................. II 目录............................................................................................ III 第一章 引言............................................................................................................. 1
III
第一章 引言
第一章 引言
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。
关键词：数控火焰切割机，龙门式，结构设计，Solid Works
I
Abstract
Abstract
The CNC flame cutter designed in this topic is small cutting equipment. It can easily cut metal materials with linear or curvilinear drawings and can be widely used in machining, architecture, chemical industry, spaceflight and other industry.
1．1 切割技术的种类及发展 .................................................................................. 1 1．2 数控火焰切割简介 .......................................................................................... 1
1．2．1 火焰切割及数控火焰切割技术............................................................ 1 1．2．2 国内外数控火焰切割技术的发展........................................................ 2 1．2．3 数控火焰切割机的市场及发展............................................................ 3 第二章 机床总体设计及软件平台选择................................................................... 5 2．1 总体方案的确定 .............................................................................................. 5 2．2 控制及传动系统选用 ...................................................................................... 5 2．3 割矩设计 .......................................................................................................... 6 2．4 SOLID WORKS 软件平台简介........................................................................... 7 2．5 SOLID WORKS 的主要特点 .............................................................................. 8 第三章 数控火焰切割机伺服系统设计................................................................. 13 3．1 数控系统控制方式及组成原理 ................................................................... 13 3．2 步进电机原理及特点 ................................................................................... 13 3．3 步进电机的选择 ........................................................................................... 14 3．3．1 横向步进电机的选择.......................................................................... 14 3．3．2 纵向步进电机的选择.......................................................................... 15 3．3．3 垂直方向步进电机的选择.................................................................. 16 第四章 火焰切割机传动装置设计........................................................................... 18 4．1 螺旋传动 ........................................................................................................ 18 4．1．1 滚珠丝杠副的工作原理及特点.......................................................... 18 4．1．2 滚珠丝杠副的设计.............................................. 错误！未定义书签。 4．2 导轨 ............................................................................... 错误！未定义书签。 4．2．1 纵向导轨设计...................................................... 错误！未定义书签。 4．2．2 横向导轨设计...................................................... 错误！未定义书签。 第五章 结论............................................................................... 错误！未定义书签。 参考文献..................................................................................... 错误！未定义书签。 致谢............................................................................................. 错误！未定义书签。