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湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
摘 要
激光切割的適用對(duì)象主要是難切割材料，如高強(qiáng)度、高韌性材料以及精密細(xì)小和形狀復(fù)雜的零件，因而數(shù)控激光切割在我國(guó)制造業(yè)中正發(fā)揮出巨大的優(yōu)性。
本文設(shè)計(jì)了一臺(tái)單片機(jī)控制的數(shù)控激光切割機(jī)床，主要完成了：機(jī)床整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，Z軸、XY軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算、滾珠絲杠、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的選擇及其強(qiáng)度分析；以步進(jìn)電機(jī)為進(jìn)給驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的分析設(shè)計(jì)計(jì)算。
關(guān)鍵詞：CNC；激光切割機(jī)床；結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)
ABSTRACT
Laser cutting machine tool was usually used for the hard-cutting material, such as high-strength material, high precision ductile materials, and smart and complicated components. So, CNC laser cutting has been playing an important role in China's manufacturing industry.
This paper describes the design of a SCM-controlled CNC laser cutting machine tools. More attention was paid on the overall machine design, Z axis, XY axis in the design, ball-screw and the choice of linear motion guide and intensity analysis; the drive system into which stepper motor was put and the analysis of the drive system design.
KeyWords：CNC；laser cutting machine tools；architectured；esign
目 錄
第1章 緒論………………………………………………………………………1
1.1 課題背景…………………………………………………………………1
1.2 本課題主要研究?jī)?nèi)容……………………………………………………1
1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀…………………………………………………………2
第2章 總體方案的擬定………………………………………………………3
2.1設(shè)計(jì)任務(wù)……………………………………………………………………3
2.2總體方案的選擇和擬定……………………………………………………3
第3章 激光切割系統(tǒng)的設(shè)計(jì)………………………………………………5
3.1 激光器……………………………………………………………………5
3.1.1激光器的組成………………………………………………………5
3.1.2激光切的分類………………………………………………………5
3.2 激光切割設(shè)備……………………………………………………………6
3.2.1激光切割設(shè)備的組成………………………………………………6
3.2.2激光切割用的激光器……………………………………………8
3.2.3激光切割用割炬…………………………………………………9
3.3激光切割頭設(shè)計(jì)…………………………………………………………10
第4章 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………………………………12
4.1 XY工作臺(tái)設(shè)計(jì)…………………………………………………………12
4.1.1主要設(shè)計(jì)參數(shù)及依據(jù)…………………………………………12
4.1.2XY進(jìn)給系統(tǒng)手里分析……………………………………………12
4.1.3初步確定工作臺(tái)尺寸及估算質(zhì)量………………………………12
4.2 Z軸隨動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………………………………13
4.3 滾珠絲趕副設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………… 14
4.3.1滾珠絲桿的特點(diǎn)…………………………………………………14
4.3.2主要參數(shù)…………………………………………………………14
4.3.3導(dǎo)程計(jì)算…………………………………………………………15
4.3.4確定當(dāng)量轉(zhuǎn)速與當(dāng)量載荷………………………………………16
4.3.5初選滾珠絲桿副…………………………………………………17
4.3.6確定允許的最小螺紋底徑………………………………………17
4.3.7確定滾珠絲桿副的規(guī)格代號(hào)……………………………………18
4.3.8確定絲桿副的預(yù)緊力…………………………………………18
4.3.9行程補(bǔ)償值與拉伸力…………………………………………18
4.3.10確定滾珠絲桿副支承用的軸承代號(hào)，規(guī)格…………………19
4.3.11滾珠絲桿副工作圖設(shè)計(jì)………………………………………20
4.3.12傳動(dòng)系統(tǒng)剛度…………………………………………………20
4.3.13剛度驗(yàn)算和精度選擇…………………………………………21
4.3.14驗(yàn)算臨界壓縮載荷……………………………………………22
4.3.15驗(yàn)算臨界轉(zhuǎn)速……………………………………………………23
4.3.16效率驗(yàn)算………………………………………………………23
第5章 導(dǎo)軌的選定…………………………………………………………25
5.1 主要要求及種類…………………………………………………………25
5.1.1對(duì)導(dǎo)軌的基本要求………………………………………………25
5.1.2導(dǎo)軌的技術(shù)要求…………………………………………………25
5.1.3分類及特點(diǎn)………………………………………………………25
5.2 導(dǎo)軌的選用………………………………………………………………26
第6章 步進(jìn)電機(jī)及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的確定…………………………………28
6.1 步進(jìn)電機(jī)的選用………………………………………………………28
6.1.1脈沖當(dāng)量和步距角………………………………………………28
6.1.2步進(jìn)電機(jī)上起動(dòng)力矩的近似計(jì)算………………………………28
6.1.3確定步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率……………………………………29
6.2 齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的確定…………………………………………………29
6.2.1傳動(dòng)比的確定……………………………………………………29
6.2.2齒輪結(jié)構(gòu)主要參數(shù)的確定………………………………………30
6.3 步進(jìn)電機(jī)慣性負(fù)載的計(jì)算……………………………………………30
第7章 傳動(dòng)系統(tǒng)剛度分析…………………………………………………33
7.1 根據(jù)工作臺(tái)不出現(xiàn)爬行的條件來(lái)確定傳動(dòng)系統(tǒng)剛度………………33
7.2 根據(jù)微量進(jìn)給的靈敏度來(lái)確定傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度……………………33
第8章 消隙方法與預(yù)緊……………………………………………………35
8.1 消隙方法………………………………………………………………35
8.1.1偏心軸套調(diào)整法…………………………………………………35
8.1.2錐度齒輪調(diào)整法…………………………………………………35
8.1.3雙片齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法……………………………………………36
8.2 預(yù)緊……………………………………………………………………37
第9章 結(jié)論……………………………………………………………………38
參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………39
致謝…………………………………………………………………………………40
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