300X400数控激光切割机设计论文
300X400数控激光切割机设计
300X400数控激光切割机设计数控激光切割机是一种高精度、高效率的切割设备，广泛应用于金属材料的切割加工领域。
在设计一台300X400数控激光切割机时，需要考虑以下几个方面：结构设计、光学系统设计、运动控制系统设计和安全设计。
1.结构设计：数控激光切割机的主要结构包括机床、激光器、切割头和控制系统。
机床的设计应尽可能稳定，采用高强度材料制造，以保证切割过程中的精度和稳定性。
机床的尺寸为300X400，适中的工作台尺寸，方便搬运和操作。
2.光学系统设计：激光光学系统是数控激光切割机最关键的部分之一，决定了切割效果的质量。
光学系统包括光束传输途径、聚焦透镜、辅助气体和调整装置。
在设计中，需要根据切割材料选择合适的聚焦透镜和辅助气体，以达到最佳的切割效果。
3.运动控制系统设计：数控激光切割机的运动控制系统是整个设备的核心部分，主要包括伺服系统和运动控制卡。
伺服系统可以控制机床的运动，实现高精度的切割动作。
运动控制卡负责接收来自数控系统的指令，并将其转换成适合伺服驱动器的信号。
在设计中，需要考虑运动控制系统的精度和速度，以满足不同切割需求。
4.安全设计：数控激光切割机的操作过程中存在一些潜在的安全风险，设计中需要采取一些安全措施。
例如，添加光栅保护装置，当有人员靠近切割区域时，自动停止激光切割机的运动；添加烟雾排出系统，及时排出切割过程中产生的有害气体等。
总之，设计一台300X400数控激光切割机需要综合考虑结构设计、光学系统设计、运动控制系统设计和安全设计等方面的因素。
通过合理的设计和工艺优化，可以提高切割效率和精度，满足客户的不同切割需求。
【精品毕设】数控激光切割机设计论文
毕业设计（论文）
论文题目：数控激光切割机设计
教学中心：电子科技大学网络教育重庆学习中心
指导老师：职称：
学生姓名：段凯淋学号: v*********** 专业：电子信息工程
2010年02月5日
毕业设计（论文）任务书
题目：数控激光切割机设计
任务与要求：本文设计了一台单片机控制的数控激光切割机床，主要完成了：机床整体结构设计，Z轴、XY轴的结构设计计算、滚珠丝杠、直线滚动导轨的选择及其强度分析；以步进电机为进给驱动的驱动系统及其传动机构的分析设计计算；以89C51为主控芯片的数控系统硬件电路设计、系统初始化设计及系统软件方案设计和步进电机的控制程序设计。
时间：2010 年3月10 日至2010年 5 月13 日共周
办学单位：电子科技大学网络教育重庆学习中心
学生姓名：段凯淋学号：V10648142131
专业：机械设计与制造及其自动化
指导单位或教研室：重庆科创职业学院
指导教师：职称：
2010年2月5日。
数控激光切割机设计
数控激光切割机设计首先，数控激光切割机的设计需要考虑以下几个关键因素：激光源选择、光学系统设计、控制系统设计、运动系统设计。
在激光源选择方面，可以采用CO2激光器或纤维激光器。
CO2激光器适用于切割非金属材料，而纤维激光器适用于切割金属材料。
根据不同的应用需求选择不同的激光源。
光学系统设计是数控激光切割机中非常关键的一步，它包括激光束的聚焦、对准和传输等。
通过使用透镜和反射镜来调整激光束的焦距和能量密度，以实现切割材料的最佳效果。
控制系统设计是实现数控激光切割机自动化运行的核心。
通过与计算机连接，将设计好的图纸输入到控制系统中，并通过控制系统对激光源的开关、运动平台的移动进行精确的控制。
同时，控制系统也可以集成一些高级功能，例如自动辨别切割路径和自动调整切割参数等。
运动系统设计是数控激光切割机中用于控制激光头在材料上移动的部分。
它通常包括一个运动平台、一个传动系统和一个控制系统。
运动平台上安装的激光头可以在X、Y、Z三个方向上进行运动，以实现对材料的切割。
传动系统可以采用步进电机、伺服电机或线性驱动器等，以保证激光头的准确定位和平稳运动。
在数控激光切割机的设计中，还需要考虑一些安全性能。
例如，激光切割过程中会产生大量的热量和气体，需要通过冷却系统和排气系统进行有效处理。
此外，激光切割机还需要具备防护装置，以防止激光辐射对人体和环境的伤害。
总结起来，数控激光切割机的设计是一个复杂而综合的过程。
要设计出高效、安全、稳定的激光切割机，需要充分考虑激光源选择、光学系统设计、控制系统设计和运动系统设计等关键因素。
通过合理的设计和优化，可以实现高精度、高速度、高效率的切割过程，满足不同材料的切割需求。
毕业论文（设计）激光切割机机械系统设计
【摘要】面对高韧性、高强度材料和精密细小的零件，普通机床难以胜任，于是激光切割机就诞生了。
相比于传统切割机省去了刀具的磨损，更换等不可避免环节，优势较明显。
所以激光切割机在未来制造业中将扮演越来越重要的角色，对其的研究也是有积极意义的。
此次设计了一台数控激光切割机，就是在原有普通切割机基础上升级完成了改装。
完成了一台由单片机控制的激光切割机，并加上以前机床没有的切屑处理装置，这次采取的是Z轴浮动模式，工作平台XY轴向移动的基础设计。
没有采用Z轴全动模式主要考虑到激光发射源的高能性，倘若Z轴激光源同时进行XY方向运动的话，势必对高能激光源带来一些不确定性，所以我这次决定用集中控制分别驱动的模式。
此外还进行了受力分析，强度计算，滚珠丝杠的选择，以及电机的驱动系统设计计算。
本设计主要针对机床机械系统进行了分析设计,主要包括机床整体结构,受力等方面.其次，这次还对机床切屑处理进行结构设计，在切屑处理细节上取得了一定成果。
在步进电机选用上下了很多功夫，因为这是一个系统的心脏。
所以对电机起动力矩进行了反复验算，对步距角进行了严格控制，因为动力驱动系统的好坏是决定整个系统的好坏的关键。
此外，我还对传动系统的刚度进行了验算，确定工作台不出现爬行状态，确保机床安全有效运行。
【关键词】激光切割机床，结构设计，Z轴浮动Mechanical engineering and automation 【ABSTRACT】In the face of high toughness, high strength material and fine fine parts,common machine tool is not competent, so laser cutting machine was born. Compared with the traditional cutting machine, the wear and tear of the tool is avoided, and the advantages are obvious.. So laser cutting machine in the future manufacturing will play an increasingly important role, and its research is also active.The design of a CNC laser cutting machine, is the original general cutting machine based on the upgrade completed a modification. Completed a controlled by single chip microcomputer, laser cutting machine, and before the machine is not the chip treatment device, this is Z axis floating mode, XY axial movement of platform based design. Without the use of Z axis moving mode mainly take into account the high energy of laser emission source, if Z axis laser source at the same time the direction of movement of the XY is bound to the high-energy laser source bring some uncertainty, so this time I decided to use centralized control separately driven mode. In addition, the strength analysis, the strength calculation, the choice of the ball screw and the design and calculation of the drive system of the motor are also carried out.. This design mainly for the mechanical system of the machine tool were analysis and design, mainly includes the overall structure of the machine, force etc.. Secondly, the on machine to ol chip processing for structural design in chip details of the deal has made some achievements. The selection of the stepper motor with a lot of effort, because this is the heart of a system. So the motor starting torque were repeatedly checked, the strict control of step angle, because the quality of the power driven system is the key to determine the quality of the whole system. In addition, I have the stiffness of the transmission system checked, determine the working table does not appear crawling state, to ensure the safe and effective operation of the machine tool.【Key words】laser cutting machine tools, Mechanical systemdesign，Z floating axle目录1 绪论 (1)1.1课题背景与现实意义 (1)1.2现实意义 (2)1.3设计任务 (3)1.4总体设计方案与模拟图 (4)2 机械部分XY工作台与Z轴基本结构设计 (5)2.1 XY工作台设计 (5)2.1.1主要设计依据及其参数 (5)2.1.2 XY工作台部件的系统受力分析 (5)2.1.3确定XY工作台尺寸与估算重量 (6)2.2 Z轴随动系统的设计 (6)3 滚珠丝杠传动系统的设计计算 (7)3.1 强度计算 (7)3.2 滚珠丝杠副的传动效率 (7)4 直线滚动导轨的选型 (8)5 步进电机及其传动机构的确定 (9)5.1 步进电机的选用 (10)5.1.1 脉冲当量和步距角 (10)5.1.2步进电机上起动力矩的近似计算 (10)5.1.3确定步进电机最高工作频率 (11)5.2齿轮传动机构的确定 (11)5.2.1传动比的确定 (11)5.2.2齿轮结构主要参数的确定 (11)5.3步进电机惯性负载的计算 (12)6 传动系统刚度的论证 (14)6.1 工作台不出现爬行的条件 (14)6.2根据微量进给的灵敏度来确定传动系统刚度 (14)7 消隙的方法与预紧 (15)7.1消隙方法 (16)7.1.1偏心轴套调整法 (16)7.1.2锥度齿轮调整法 (17)7.1.3双片齿轮错齿调整法 (17)7.2预紧 (18)8 关于切割过程中产生切屑的处理办法 (19)结论 (20)参考文献 (21)致谢 (22)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，自1960年问世就引起了科学家的高度重视.激光加工技术一直以来都是国家“十二五”规划中将高端装备制造业列为重要的新兴产业，这对激光加工产业无疑是良好的契机，也势必对激光加工机床制造和产品升级带来巨大商机。
数控激光切割机设计开题报告
数控激光切割机设计开题报告毕业设计开题报告题目 300x400数控激光切割机设计姓名教育层次学号省级电大专业机械设计制造及自动化分校指导教师教学点论文(设计)题目 300X400数控激光切割机设计文献综述:1. 课题目的、意义激光切割的适用对象主要是难切割材料，如高强度、高韧性材料以及精密细小和形状复杂的零件，因而数控激光切割在我国制造业中正发挥出巨大的优越性。
本文设计了一台单片机控制的数控激光切割机床，主要完成了:机床整体结构设计，Z轴、XY轴的结构设计计算、滚珠丝杠、直线滚动导轨的选择及其强度分析;以步进电机为进给驱动的驱动系统及其传动机构的分析设计计算;以89C51为主控芯片的数控系统硬件电路设计、系统初始化设计及系统软件方案设计和步进电机的控制程序设计。
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。
2. 相关研究动态，国内外现状: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高了10倍。
这是激光表面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。
激光切割机造型设计研究 (2)
激光切割机造型设计研究
激光切割机的造型设计研究是一个涉及机械设计、工业设计和人机交互等多个领域的
综合性课题。
下面是一些常见的激光切割机造型设计研究内容：
1. 功能性设计：激光切割机的主要功能是实现对工件的精确切割，因此设计中需要考
虑切割机的结构强度、精度、切割范围和切割速度等参数，以及适应不同材料和工艺
的切割头设计。
2. 安全性设计：激光切割机在工作时会产生高能量激光，因此设计中需要考虑对激光
辐射的遮挡和防护，以及对烟雾和废料的排放处理等安全性要求。
3. 外观设计：激光切割机通常是一种大型的工业设备，外观设计需要考虑其整体造型、线条流畅度、色彩搭配和品牌识别等因素，以提升产品的视觉效果和商业价值。
4. 人机交互设计：激光切割机需要与操作员进行交互，因此设计中需要考虑对控制面板、触摸屏和操作界面等的人性化设计，以提升操作的便捷性和用户体验。
5. 硬件与软件设计：激光切割机除了机械结构的设计外，还需要考虑驱动系统、光学
系统和控制系统等硬件设计，以及切割参数的调整和切割路径的优化等软件设计。
需要指出的是，激光切割机的造型设计研究不仅仅是美学层面的考量，更重要的是能
够满足激光切割机的功能要求和用户需求，提升产品的性能和竞争力。
因此，在进行
激光切割机造型设计研究时，需要充分考虑到其实际应用环境和使用场景，结合机器
的功能和性能要求来进行综合设计。
300X400数控激光切割机设计
0.160
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10°45
9°05
7°58′
6°51′
5°49′
5°09′
4°34′
4°00′
4 直线滚动导轨的选型
导轨主要分为滚动导轨和滑动导轨两种，直线滚动导轨在数控机床中有广泛的应用。相对普通机床所用的滑动导轨而言，它有以下几方面的优点：
摘要………………………………………………………………………………………Ⅰ
ABSTRACT……………………………………………………………………………………Ⅱ
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高了10倍。这是激光表面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。
数控激光切割机结构设计
数控激光切割机结构设计作者：田敬党来源：《中国新技术新产品》2018年第10期摘要：数控激光切割机是具有高精度、高效率、高质量和高集成的特点，技术起点比较高，该产品采用模块化方式设计，功能全面，性能稳定，节能环保，可根据用户的不同要求，组成不同规格、型号的产品，实现对不同板材、管材的加工。
关键词：数控激光切割机；结构；可靠性中图分类号：TP485 文献标志码：A1 结构简介产品整体采用开放式悬臂结构设计，使操作者可以从3个方向接近工作区域，方便机床操作。
光路采用飞行式光路设计，工件不动，激光焦点在加工区域内移动，保证加工精度。
集成化设计整机占地面积小，减少用户的场地投入。
2 机床结构2.1 “铸造大理石床身如图1所示，大理石床身铸造工艺先进，常温下冷浇铸，无内应力。
刚性高、抗震性能好。
电气控制柜集成于床身后侧空腔内，占地面积小。
2.2 变截面航空铸铝悬臂如图2所示，变截面铸铝悬臂具有如下特点：多方向接近加工区域，开放性好，易于上下料，方便操作与维护。
单电机驱动，无双边同步驱动误差。
工作台与主机分离，切割时工作台受热变形，不会影响主机精度。
柔性强，可方便移除工作台，配套旋转切管辅机。
移动设备时，悬臂可折叠，免拆卸，便于更改场地3 F轴切割头上安装了一个专门用于移动透镜位置的数控聚焦轴-F轴。
自动调节激光焦点位置，切割不同的材料或者切割同一材料不同厚度板材时。
无需手动调整焦点与喷嘴表面间的距离。
可以大大缩短切割厚板或高反射材料时的穿孔时间和穿孔质量（在切割时穿孔质量是非常重要的）如图3所示。
因此，F轴技术有如下突出特点：（1）切割不同的材料或者切割同一材料不同厚度时，无需操作者人工调整焦点与喷嘴表面间的距离。
（2）各种材料的切割工艺参数完全实现数控调节，使机床的使用更加简单、安全，同时，降低了对操作者的专业知识要求。
（3）可以大大缩短切割厚板或高反射材料时的穿孔时间和穿孔质量。
可以在激光穿孔和切割过程中实现自动调节焦点位置。
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目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)1 绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2现实意义 (1)1.3设计任务 (1)1.4总体设计方案分析 (2)2 机械部分XY工作台及Z轴的基本结构设计 (4)2.1 XY工作台的设计 (4)2.1.1主要设计参数及依据 (4)2.1.2 XY工作台部件进给系统受力分析 (4)2.1.3初步确定XY工作台尺寸及估算重量 (4)2.2 Z轴随动系统设计 (5)3 滚珠丝杠传动系统的设计计算 (6)3.1 强度计算 (6)3.2 滚珠丝杠副的传动效率 (6)4 直线滚动导轨的选型 (8)5 步进电机及其传动机构的确定 (9)5.1 步进电机的选用 (9)5.1.1 脉冲当量和步距角 (9)5.1.2步进电机上起动力矩的近似计算 (9)5.1.3确定步进电机最高工作频率 (10)5.2齿轮传动机构的确定 (10)5.2.1传动比的确定 (10)5.2.2齿轮结构主要参数的确定 (10)5.3步进电机惯性负载的计算 (11)6 传动系统刚度的讨论 (13)6.1 根据工作台不出现爬行的条件来确定传动系统的刚度 (13)6.2根据微量进给的灵敏度来确定传动系统刚度 (13)7 消隙方法与预紧 (15)7.1消隙方法 (15)7.1.1偏心轴套调整法 (15)7.1.2锥度齿轮调整法 (16)7.1.3双片齿轮错齿调整法 (16)7.2预紧 (17)8 数控系统设计 (18)8.1 确定机床控制系统方案 (18)8.2 主要芯片配置 (18)8.2.1主要芯片选择 (18)8.2.2 主要管脚功能 (18)8.2.3 EPROM的选用 (19)8.2.4 RAM的选用 (20)8.2.5 89C51存储器及I/O的扩展 (20)8.2.6 8155工作方式查询 (21)8.2.7状态查询 (22)8.2.8 8155定时功能 (22)8.2.9 芯片地址分配 (23)8.3 键盘设计 (24)8.3.1键盘定义及功能 (24)8.3.2 键盘程序设计 (24)8.4 显示器设计 (28)8.4.1显示器显示方式的选用 (28)8.4.2显示器接口 (29)8.4.3 8155扩展I/O端口的初始化 (29)8.5 插补原理 (30)8.6光电隔离电路 (31)8.7越界报警电路 (31)8.8总体程序控制 (31)8.8.1流程图 (30)8.8.2总程序 (30)9 步进电机接口电路及驱动 (34)结论 (38)参考文献 (39)致谢 (40)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高了10倍。
这是激光表面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。
1.2现实意义激光切割机是光、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。
1.3设计任务本次设计任务是设计一台单片机（89C51主控芯片）控制激光切割机床，主要设计对象是XY工作台部件及89C51单片机控制原理图。
而对激光切割机其他部件如冷水机、激光器等不作为设计内容要求，只作一般了解。
单片机对XY 工作台的纵、横向进给脉冲当量0.001mm/ pluse。
工作台部件主要构件为滚珠丝杠副、滚动直线导轨副、步进电机、工作台等。
设计时应兼顾两方向的安装尺寸和装配工艺。
1.4总体设计方案分析参考数控激光切割机的有关技术资料，确定总体方案如下：采用89C51主控芯片对数据进行计算处理，由I/O接口输出控制信号给驱动器，来驱动步进电机，经齿轮机构减速后，带动滚珠丝杠转动，实现进给。
其原理示意图1.1。
图1.1 系统总体原理图微机控制线路图参考MCS－51系列单片机控制XY工作台线路图。
步进电机参照RORZE株式会社的产品样本选取，以保证质量和运行精度,同时驱动器也选用RORZE的配套驱动器产品。
滚珠丝杠的生产厂家很多，本设计参照了汉江机床厂、南京工艺装备制造厂的样本资料，力求从技术性能、价格状况、通用互换性等各方面因素考虑，最后选用南京工艺装备厂的FFZD系列滚珠丝杠，即内循环垫片预紧螺母式滚珠丝杠副。
本设计弃用Z80，而选用单片机。
单片机体积小、抗干扰能力强，对环境要求不高，可靠性高，灵活性好，性价比大大超过了Z80。
比较后选用89C51为主芯片。
在使用过程中89C51虽有4K的FLASH（E2PROM），但考虑实际情况需配备EPROM和RAM，并要求时序配备。
选晶体频率为6MHz，89C51读取时间约为3t，则t＝480ns ,常用EPROM读取时间约为200~450ns。
89C51的读取时间应大于ROM要求的读取时间。
89C51的读写时间约为4T，则TR＝660ns，TW=800ns，常用RAM读写时间为200ns左右，均满足要求。
根据需要，扩展I/O接口8155，因显示数据主要为数字及部分功能字，为简化电路采用LED显示器。
键盘采用非编码式矩阵电路。
为防止强电干扰，采用光电隔离电路。
2 机械部分XY工作台及Z轴的基本结构设计2.1 XY工作台的设计2.1.1主要设计参数及依据本设计的XY工作台的参数定为：①工作台行程：横向320mm，纵向450mm②工作台最大尺寸（长×宽×高）：1100×900×300mm③工作台最大承载重量：120Kg④脉冲当量：0.001mm/pluse⑤进给速度：60平方毫米/min⑥表面粗糙度：0.8～1.6⑦设计寿命：15年2.1.2 XY工作台部件进给系统受力分析因激光切割机床为激光加工,其激光器与工件之间不直接接触,因此可以认为在加工过程中没有外力负载作用。
其切削力为零。
XY工作台部件由工作台、中间滑台、底座等零部件组成,各自之间均以滚动直线导轨副相联,以保证相对运动精度。
设下底座的传动系统为横向传动系统，即X向，上导轨为纵向传动系统，即Y向。
一般来说,数控切割机床的滚动直线导轨的摩擦力可忽略不计,但滚珠丝杠副,以及齿轮之间的滑动摩擦不能忽略,这些摩擦力矩会影响电机的步距精度。
另外由于采取了一系列的消隙、预紧措施,其产生的负载波动应控制在很小的范围。
2.1.3初步确定XY工作台尺寸及估算重量初定工作台尺寸(长×宽×高度)为:1200×950×70mm，材料为HT200，估重为625N (W1)。
设中托座尺寸(长×宽×高度)为:1200×520×220mm，材料为HT200，估重为250N（W2）。
另外估计其他零件的重量约为250N (W3)。
加上工件最大重量约为120Kg（1176N）(G)。
则下托座导轨副所承受的最大负载W为:W=W1+W2+W3+G＝665+250+250+1176＝2301N2.2 Z 轴随动系统设计激光切割机对Z 轴随动机构要求非常高。
在切割中需随时检测和控制切割表面的不平度，通过伺服电机和滚珠丝杆调整切割头的高度，以保证激光聚焦后的焦点在切割板材的表面位置。
由于激光焦点至板面的距离将影响割缝宽窄及质量，因此，要求Z 轴的检测精度高于0.010mm ：同时，随动速度应大于5m/min 。
随动速度太快会造成切割头上下震荡，太慢又造成切割头跟不上的现象。
目前。
对加工板材的检测主要有电容、电感、电阻、激光、红外等几种方式。
电感式和电阻式属于传感器，激光、红外及电容式属于非接触式传感器。
电容式传感器在运动检测过程中不发生摩擦阻力，最适于金属板材和高速切割加工，而激光和红外位移传感器对加工材料的反射率很敏感，仅适用于一些特殊场合的切割加工(如强磁场、强干扰环境)。
所以在选择传感器时，应注意检测精度和对切割材料的适应性，同时安装时还需要注意采取抗干扰措施。
割头具有多种先进的智能和附加功能，如自动调整激光喷嘴距离、自动清洁喷嘴、同轴喷水机构、切割头转动、切割嘴摆动等。
这些功能机构的增加,不可避免地增加了切割头的重量，成切割头的动态性能不好,随动机构反应不灵敏。
一般来说，普通数控激光切割机Z 轴拖动重量在5kg 以上时，应采用重力平衡设施。
而高性能数控激光切割机的Z 轴拖动重量在2kg 以上就必须施加重力平衡设施，特别是在高速飞行光路设计中,这一点尤为重要。
目前Z 轴上的重力平衡设施使用较多的是采用气缸托动方式(图2.1)。
该方式重量轻、体积小、易安装，还可根据要求调整气缸的平衡力。
反光镜平衡气缸直线导轨切割头Z 轴丝杆Z 轴电机图2.1 Z 轴随动机构3 滚珠丝杠传动系统的设计计算（一） 根据机床的受力情况及结构尺寸，参照南京工艺装备厂的产品系列，选用FFZD 内循环垫片预紧螺母式滚珠丝杆，具体型号如下：X 向： FFZD 2504-3/490×500 Y 向： FFZD 2504-3/500×1100（二） 因X 向的滚珠丝杆比Y 向的滚珠丝杆所受的负载大，现只计算X 向丝杆的相关数据，Y 向根据X 向的结果相同选用即可满足要求。
（三） 具体计算如下。
3.1 强度计算轴向负荷计算公式：a F =F+UW 式（3.1）式中F —— 切削力，F=0W ——工件重量加工作台重量 W=2301NU ——滚动导轨上的滚动摩擦系数（约为0.003-0.004），取U=0.004 则根据式（3.1）：a F = 0.004×2301=92N激光切割机滚珠丝杠是在低速条件下工作的。