激光切割雕刻机设计.docx

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1、摘要1弓I言31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522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123.5 激光切割机内部结构设计134工作台的设计144.1 工作台的类型144.2 工作台基本尺寸的初步确定和重量估算145导轨的选择156步进电机的选型及齿形带176.1 步进电机和齿形带的特点176.2 步进电机选型197齿轮传动机构的设计227.1 齿轮传动比的确定227.2 齿轮传动主要参数

2、的确定228配电盘设计228.1 配电盘的优点238.2 配电盘布局239激光管和激光电源的选择249.1 二氧化碳激光管的工作原理及特点249.2 二氧化碳激光管功率的选择259.3 激光电源的选择2510零件的表面处理2611控制系统设计2711.1 机床控制系统总体方案2711.2 激光切割机控制系统选择2811.3 泊楚CYPTUbe激光切割控制系统功能介绍2912水泵、气泵、风机3012.1 水泵的作用及选择3012.2 气泵的作用及选择3012.3 风机的作用及选择3013激光切割机安全操作注意事项30结论32参考文献1致谢36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

3、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：H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：指导教师签名：日期：摘要激光切割

4、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，激光切割是一种重要的加工方式。关键词：光、机、电一体化；激光切割控制系统；二氧化碳激光Abstract1.asercuttingengravingmachineislasertechnology,machinetools,automaticcontrolasoneofthehighintegrationo

5、fmodernequipment,asacollectionofnewandhightechnology,comparedwiththetraditionalwayofmachining,lasercuttingengravingmachininghighprecisionofworkpieceandcutteroutoftouchwithartifacts,sotoimprovetheutilizationrat100fmaterialsatthesametime,alowerriskthantraditionalmachinetool.Insomespecificfields,theuse

6、oflaserprocessingtechnologycanreducethecostofproductsandimprovetheefficiencyofenterprises.Soforthemanufacturingindustry,lasercuttingisanimportantwayofprocessing.KeywordszIntegrationoflight,machineandelectricity;1.asercuttingcontrolsystem;CarbondioxideIase引言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够采用激光切割，所以数控激光

7、切割机在我国制造业中会得到广泛普及。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有非常广阔的应用前景。1研究目标及主要内容1.1课题研究概述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有非常广阔的应用前景。1.2数控激光切割机的国内外发展现状激光切割技

8、术，现已大量地应用于汽车零部件制造、航空航天、广告业、服装、等工业生产中。自激光器技术成熟以来，国外的激光切割技术得到了较快发展，国际上激光切割技术在工业生产中占有的比重每年都以15%25%的速度增长。2我国自20世纪80年代开始，国内的激光技术先驱们开始着手研发我国的激光切割设备。但是我国虽然在改革开放政策执行之后国民经济得到较快发展，但受限于我国的工业基础差，激光加工技术在我国的工业生产中得不到广泛的应用，技术水平与国外相比起步较晚，差距较大。激光加工技术拥有广阔的应用前景，数控化的激光切割机机床，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，3轴、4轴、5轴甚至6轴的激光加

9、工中心，是国家高科技制造装备的标杆。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、配电盘。(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。非标件：根据系统要求自行设计；(3)三维造型：运用So1.IDWORKS对激光切割雕刻机整体进行三维造型；2激光切割机所能实现的两种功能及特点2.1激光切割采用激光切割技术切割金属板材时，由于对板材无作用力，且热形变很小，所以适合切割精度要求较高的零件。图2.1激光切割薄钢板示意图图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

10、的辅助气体将残留物吹走从而达到切割工件的目的。激光切割技术具有以下优点：1、在加工精度要求较高的工件时，加工效果较好。2、切缝窄：激光束经过聚焦镜聚焦后，加工部位的温度瞬间升至上千摄氏度，工件材料瞬间融化或气化，蒸发后形成切缝。由于焦点小，加工速度快，切缝的宽度往往能达到03mm以内。3、切割面完整：由于激光在切割工件时，刀头并不直接作用于工件表面，无切削力作用，所以能做到切割面无毛刺。4、加工速度快：直线切割速度可达70Omrns,相比线切割，激光切割的速度明显更快。5、工件加工质量好：刀头与工件无接触，不划伤工件，加工速度快切面受热形变量小，加工精度高，基本一次成型，不需要重复加工。6、可

11、加工材料广泛：激光可根据激光器种类的不同可以对钢板、铝合金板、木板、布料、皮革和有机玻璃等进行加工。7、节约成本：加工零件时，相比于冲压加工，激光切割不需要配套模具，无须修理模具，降低了生产成本，适合镀金件的加工。8、缩短产品制造周期：新产品研发时，随时会改动，激光切割技术可在电脑端随时改，随时加工，极大的节约了时间。2. 2激光打标图2.2运用激光打标制作的手机壳激光打标技术是重要的激光加工手段之一。激光打标是利用激光经过聚焦后对工件表面或内部进行照射，使工件材料部分气化或变色留下永久性痕迹的一种加工方法。激光打标技术作为一种现代加工方法，与传统的加工方法相比，具有3大优势：1、拥有激光加工

12、的优越性，刀头与工件之间没有加工力的作用，无切削力，受热形变小，所以加工精度较高。2、激光打标主要应用于产品编码、花纹等的加工。根据激光器种类的不同，可利用激光打标技术对多种材料及进行加工，可以在多种材料的表面制作出非常精细的永久图案。3、激光打标加工精细，激光束经过聚焦后可以达到0.3mm以内。3激光切割机结构设计3.1激光切割机的组成部分(1)外壳部分外壳的组成部分有：上盖、主体机壳、后盖、废料仓、地脚。(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、齿轮减速机构、皮带、定滑轮。(3)光路系统激光管处反射镜、X轴反射镜、Z轴反射镜、激光头(内置聚焦镜)、光路保护装置。(4

13、)激光发生系统激光发生系统的组成部分有：60W二氧化碳激光管、60W激光电源(5)数控系统数控系统的组成部分有：配电盘、数控机床运动控制卡、控制面板、泊楚CypTube激光切割控制系统。(6)水泵、风机、气泵。3. 2外形尺寸此次设计的数控激光切割机采用卧式结构，根据市场上已有的同类型激光切割机外形参数，本激光切割机的外形尺寸定为：2500mm1780mm1235mm3.3光路设计图3.1激光切割机光路原理图飞行光路是激光切割机光路设计中普遍采用的激光传导方式。是指在激光加工中，将激光器固定，通过镜面反射来改变激光的传输路径，通常采取的措施是反射镜。激光器出光位置不变，通过步进电机带动反射镜运

14、动和聚焦镜运动，达到使激光器稳定输出的目的。圆偏振反射镜片、线偏振反射镜片以及聚焦透镜是激光切割机光路的基本组成部分。图3.2一种激光反射镜片圆偏振反射镜片可以将二氧化碳激光管输出的线性偏振光转化为圆偏振光，通过镜面反射传输到激光切割机的激光头，再由安置在激光头内部的聚焦透镜聚焦后对工件进行加工。5外光路系统有混合光路、单臂悬梁飞行光路和龙门式飞行光路三种。相比其余其余两种结构，龙门式飞行光路由于具有适合高速度、高精度却光路调整相对容易而被广泛采用O1、光靶放置孔2、激光反射镜3、碟簧调节螺丝4、螺纹5、高度调节旋钮6、高度锁紧螺丝7、高度锁紧螺母8、光斑上下调节旋钮9、反射镜锁紧片10、整体

15、调节旋钮11、光斑左右调节旋钮12、碟簧13、反射镜安装板14、支撑板15、底座。图3.5激光头三维立体图激光切割机的维护保养除传动部分润滑外，最容易出现光路的偏差，激光束不能稳定的进入激光头内，导致在工作台各处的加工功率不一致，影响切割效果。所以，定时的检查光路以及调整是设备维护的重要组成部分。3.4光路调整光路调整过程: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的光靶放置孔上，点击控制面板上的手动出光，功率不宜过大，否则容易烧穿光敏纸，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板将光一点点的导入光靶，然后微调把近端和远程光斑调为一致，若近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板将光一点点的导入光靶，然后微调把近端和远程光斑调为一致，若近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，若光点圆且正即可。3. 5激光切割机内部结构设计图3.