数控激光切割机床开发及其关键技术分析
数控激光切割机的加工原理及其结构组成分析
72研究与探索Research and Exploration ·工艺流程与应用中国设备工程 2023.12 （上）度加强质量管控，在确保施工安全的前提与基础之上，让市政道路交通的运行需求得到恢复和保障。
第一，施工单位需要加强对现场施工管理的建立健全，现场人员需要按照相关的制度和规范展开现场管理的实施，防止出现材料被冒领或者偷工减料、以次充好的情况出现，让施工质量得到安全保障。
第二，施工单位需要根据我国道路交通路桥施工的相关标准做好对不同环节与节点的验收，在验收的时候，相关人员需要有理有据，及时对质量问题予以发现并解决。
第三，施工单位需要根据路桥施工可能会存在的隐蔽性特点，找到施工安全死角，不断地深化施工管理的过程，做好对隐蔽工程的质量监控，要隐蔽工程的运行，具有安全性，提高隐蔽工程的整体施工质量，让市政道路交通工程的整体安全性和质量得到保障，除此以外，需要加强安全管理，安全管理是非常重要的一项内容，施工单位需要提高整体施工人员的安全意识，排除安全隐患，找到可能会影响安全施工的相关要素，确保整体施工环境整洁安全，同时现场施工管理者还要加强自身安全意识的培养，对现场施工的原材料选择的工序和设备展开不定期检查，确保施工现场有序，管理不混乱。
4.4 做好设备管理在设备管理工作中，第一，要完善采购制度，在采购制度建设时，要明确每个采购工作人员需要负怎样的责任，需要按照市场调查的要求分析设备的规格与型号，同时还要考虑设备的使用周期、维修难度等多方面要素，主要目的是要选择适合企业未来使用，方便各方面发展的设备，要注意对设备软件的更新和升级，同时要加强对机械管理制度的完善。
施工企业在展开正式项目建设之前，需要加强对机械设备具体情况的了解，明确操作标准和规章制度，优化设备管理内容，明确管理模式，在施工阶段需要根据设备的不同特点和使用寿命制定相互匹配的管理制度和操作守随着国家大力发展钢结构建筑的趋势和政策指引，钢结构的加工体量持续加大，而钢构件的切割是钢结构加工极为重要的一项技术。
数控激光切割机设计论文
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
故本处的Go=（0.2-0.3）， =18.4-27.6N。对照样本参数,这里的Go非常小，选定导程为4的滚珠丝杠副。
3.2 滚珠丝杠副的传动效率
滚珠丝杠副的传动效率为:
式中ψ—滚珠丝杠的螺纹升角
ρ＇—当量摩擦角
根据当量摩擦系数和当量摩擦角关系（见表3.1），前面已经定v=1m/s，材料选择灰铸铁HRC≥45。
KeywordsCNC,laser cutting machine tools, architecture, design
摘要………………………………………………………………………………………Ⅰ
ABSTRACT……………………………………………………………………………………Ⅱ
1 绪论
1.1课题背景
toco13hzu1绪论111课题背景112现实意义113设计任务114总体设计方案分析22机械部分xy工作台及z轴的基本结构设计421xy工作台的设计4211主要设计参数及依据4212xy工作台部件进给系统受力分析4213初步确定xy工作台尺寸及估算重量422z轴随动系统设计53滚珠丝杠传动系统的设计计算631强度计算632滚珠丝杠副的传动效率64直线滚动导轨的选型85步进电机及其传动机构的确定951步进电机的选用9511脉冲当量和步距角9512步进电机上起动力矩的近似计算9513确定步进电机最高工作频率1052齿轮传动机构的确定10521传动比的确定10522齿轮结构主要参数的确定1153步进电机惯性负载的计算116传动系统刚度的讨论1361根据工作台不出现爬行的条件来确定传动系统的刚度1362根据微量进给的灵敏度来确定传动系统刚度137消隙方法与预紧1571消隙方法15711偏心轴套调整法15712锥度齿轮调整法16713双片齿轮错齿调整法1672预紧178数控系统设计1881确定机床控制系统方案1882主要芯片配置18821主要芯片选择18822主要管脚功能18823eprom的选用19824ram的选用2082589c51存储器及io的扩展208268155工作方式查询21827状态查询228288155定时功能22829芯片地址分配2383键盘设计24831键盘定义及功能24832键盘程序设计2484显示器设计28841显示器显示方式的选用28842显示器接口298438155扩展io端口的初始化2985插补原理3086光电隔离电路3187越界报警电路3188总体程序控制32881流程图32882总程序329步进电机接口电路及驱动34结论38参考文献39致谢401绪论11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
简单介绍数控激光切割机的加工原理及其结构组成
简单介绍数控激光切割机的加工原理及其结构组成数控激光切割机，是一种特殊的数控机床，其加工原理是利用激光束以高速稳定地向加工件表面发出高能定向光束，利用激光能量的密度与大小在一定参数范围内迅速切割加工件，以达到加工效果。
它的结构组成包括：激光源、反射镜系统、切割头、驱动系统、数控系统和操作系统。
激光源是数控激光切割机最重要的部分，它的工作原理是利用激光束以高速稳定的方向发射出高能的光束然后经过反射镜系统组合后，以一定的参数发射到加工件表面，从而切割加工件。
常用的激光源有CO2激光源、Nd：YAG激光源和激光二极管激光源等。
反射镜系统是激光源的核心部分，由放大镜、反射镜和折射镜等组成，它可以控制光束的发射方向和数量，达到光束的最佳聚焦，提高切割效率。
切割头主要用于接受来自激光源的光束，并将它们聚焦成点，然后通过传动系统进行智能控制，实现精确的切割加工件。
驱动系统主要由伺服电机、减速机和机器人等组成，用于实现切割头以及其他辅助设备的高速运动，来实现切割加工件目标的聚集与移动。
数控系统是数控激光切割机的核心，它由专业的控制程序、放大器、内外环PLC控制器组成，可以实现将激光的发射参数数字化，以实现对激光的智能控制，极大地提高了切割效率。
操作系统是数控激光切割机的人机界面，它具有操作简单、易用性强等优点，它可以通过一个操作界面实现激光切割机的机器参数调整和运行状态调整。
从上述内容可以看出，数控激光切割机是一种先进的、高效的切割加工设备，它具有加工速度快、切割面积大、切割精度高、节能环保等优势，已被广泛应用于汽车、航空航天、机械件制造等行业。
在实际应用中，数控激光切割机还需要良好的安全措施，保证操作人员的安全。
此外，设备的维护应该定期进行，以保证设备的稳定性和正常使用寿命。
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。
激光切割加工中的参数优化与工艺分析
激光切割加工中的参数优化与工艺分析引言激光切割技术作为一种非接触式的加工方式，具有高精度、高效率、无污染等优点，广泛应用于金属加工领域。
而激光切割加工的质量和效率则受到各种参数的影响。
因此，对激光切割加工过程中的参数进行优化与工艺分析，对于提高加工质量和效率具有重要意义。
一、激光切割加工中的常用参数1. 激光功率：激光功率是激光切割中最基本的参数之一。
激光功率的大小直接影响切割速度和切割深度。
一般来说，功率过大容易造成切割过度熔化，功率过小则会导致切割效率低下。
2. 扫描速度：扫描速度是激光束在工件表面移动的速度。
扫描速度的选择直接影响切割速度和切割表面质量。
过高的扫描速度会导致切割不完整，过低则会导致切割速度过慢。
3. 焦点位置：焦点位置是指激光束在工件上的聚焦位置。
不同的焦点位置会对切割质量产生影响。
如果焦点位置过高或过低，将会影响切割线的质量和精度。
4. 气体类型与流量：在激光切割过程中，常用的气体有氮气、氧气和惰性气体等。
不同的气体类型和流量对切割质量起到重要作用。
例如，氮气可以防止切割过程中的氧化反应，而氧气可以提高切割速度。
二、参数优化与工艺分析方法1. 基于试验和经验的方法：通过在实际加工中调整参数并进行试验，观察切割效果和质量，得到合适的参数组合。
在此基础上，结合经验，不断优化参数，提高加工效果和质量。
2. 基于数学模型和仿真的方法：通过建立激光切割加工的数学模型，并借助仿真软件进行模拟，对不同参数组合下的切割效果进行评估。
通过分析仿真结果，优化参数组合，找到最佳的加工工艺。
3. 基于人工智能的方法：利用机器学习、深度学习等人工智能技术，对激光切割加工的数据进行分析和处理。
通过大量的数据训练和优化，实现对参数组合的智能优化，提高切割效率和质量。
三、激光切割加工中的参数优化与工艺分析案例1. 参数优化案例：以不锈钢材料为例，通过试验和经验的方法，确定合适的功率、扫描速度、焦点位置和气体流量等参数。
数控激光切割机
数控激光切割机数控激光切割机是一种高质量的切割机器，它主要用于切割金属材料，例如钢铁、铝等。
数控激光切割机的工作原理是利用激光光束将金属材料进行切割，动态控制激光束的位置、大小和形状来实现不同的切割过程。
数控激光切割机在制造、建筑和航空工业等领域得到广泛应用，它具有切割速度快、精度高、操作简单等特点。
数控激光切割机的工作原理数控激光切割机的主要组成部分包括机身、光学系统、激光发生器、数控系统和冷却系统等。
通过数控系统控制激光器的输出功率和焦点位置，使激光束集中在工件表面上，产生高温和高压的热分解反应，将工件表面的金属材料蒸发或熔化，然后通过高压气体将蒸发或熔化的金属材料吹走，从而完成切割过程。
数控激光切割机的优势1. 高精度数控激光切割机采用数字化控制系统和高精度激光光束，可实现0.1mm以下的精度，同时还能保证切口的光滑度和精细度。
2. 切割速度快数控激光切割机采用高功率激光器，切割速度快，同时还可以实现复杂图形的切割，生产效率高。
3. 切割效果好数控激光切割机采用非接触式切割，不会产生机械损伤，同时还可以保证切割过程中的材料不会发生变形、开裂等问题，切割效果非常好。
4. 操作简单数控激光切割机采用数字化控制技术，可以通过电脑或手持控制器进行操作，非常方便和易于掌握。
5. 应用广泛数控激光切割机在制造、建筑和航空工业等领域得到广泛应用，可以切割钢铁、铝等金属材料以及各种合金材料等。
数控激光切割机的应用场景1. 金属制造业金属制造业是数控激光切割机的主要应用领域之一，包括钢铁制造业、航空航天制造业和汽车制造业等。
数控激光切割机可以快速、高效、精确地进行切割和加工各种金属材料，例如钢板、合金材料等。
2. 建筑业建筑业在使用金属材料中，数控激光切割机也得到了广泛的应用。
建筑业可以利用数控激光切割机来切割和加工各种钢材和铝材，例如门窗、楼梯和栏杆等。
3.制造业数控激光切割机还广泛应用于制造业，特别是在机械制造、船舶制造、造纸、塑料等领域的加工和切割。
数控激光切割机项目可行性研究报告
数控激光切割机项目可行性研究报告一、项目背景和目标：随着经济的不断发展和科技的进步，数控激光切割技术逐渐成熟，已广泛应用于金属材料的切割加工领域。
本项目旨在建立一条高效、精确的数控激光切割机生产线，以满足市场对高精度金属材料切割的需求。
二、市场分析：1.市场规模：随着工业化进程的不断加快，金属材料的需求量持续增长。
而数控激光切割机由于其高效、精确的特点，在金属材料切割加工过程中具有广泛的应用前景。
2.竞争环境：目前，国内数控激光切割机市场竞争激烈。
虽然已有较多企业涉足该领域，但由于技术要求较高，高端数控激光切割机产品几乎完全依赖进口。
因此，建立一条具备自主设计和制造能力的高端数控激光切割机生产线，具有很大的市场竞争力。
三、技术可行性：1.核心技术：数控激光切割机的核心技术是激光切割技术。
激光切割技术具有非接触性、切割速度快、切割精度高等优势。
我公司已拥有多项激光切割技术专利，并具备自主研发和制造能力。
2.生产设备：数控激光切割机需要使用到激光发生器、数控系统、切割头等设备。
我公司已经购置了国内一流的激光设备和生产线，并有一支技术强大的研发团队提供技术支持。
四、项目投资估算：1.固定投资：包括场地购置、生产设备购置和装修等费用。
预计固定投资为XXX万元。
2.流动资金：包括原材料采购、服务费用和人员开支等费用。
预计流动资金为XXX万元。
3.项目总投资：固定投资+流动资金，预计总投资为XXX万元。
五、预期效益：1.市场占有率：通过自主设计和制造高端数控激光切割机的生产线，可以提高产品的质量和稳定性，提高市场竞争能力，并逐步扩大市场占有率。
2.经济效益：预计项目年产值为XXX万元，预计年净利润为XXX万元。
根据市场需求的增长和本项目的竞争优势，预计项目从第三年起将产生较为可观的经济效益。
3.社会效益：数控激光切割技术的应用可以提高金属材料的切割质量和效率，为相关工业领域的发展提供支持。
项目的成功实施将促进相关产业的发展，提升我国在该领域的技术实力和国际竞争力。
激光切割设备的技术进步与创新
激光切割设备的技术进步与创新随着科技的快速发展和工业制造的不断升级，激光切割设备作为一项重要的智能制造技术，在制造业中发挥着越来越重要的作用。
激光切割技术凭借其高效、精准以及大规模自动化生产的特点，正逐渐取代传统的机械切割工艺，成为现代制造业中不可或缺的技术手段。
在近年来，激光切割设备经历了持续的技术进步和创新，为各行各业带来了巨大的变革和提升。
首先，激光切割设备的技术进步体现在其切割速度和效率的大幅提升。
传统机械切割工艺需要通过刃具与被加工材料的直接接触来实现切割，因此受到材料硬度和强度的限制，切割速度有限。
而激光切割设备利用高能量密度的激光束直接作用于材料表面，通过快速加热使材料瞬间融化或蒸发，实现切割。
激光切割的速度快、效率高，可以大大缩短生产周期，提高生产效率。
其次，激光切割设备的切割质量和精度得到了显著提升。
激光切割技术采用非接触式的切割方式，避免了传统切割中由于刃具磨损或振动引起的质量损失。
激光束具有高度集中和聚焦的特性，切割速度快、热影响区域小，能够实现高精度的切割，保证产品的尺寸稳定性和质量一致性。
同时，激光切割还能实现复杂形状的切割、孔洞的穿孔和微细加工，满足了对产品精度和细节要求更高的市场需求。
此外，激光切割设备的智能化和自动化水平持续提升。
随着人工智能、大数据和云计算等技术的发展和应用，激光切割设备逐渐实现了数字化、自动化控制。
通过激光切割机器人系统的应用，实现切割过程的自动化操作，大大提高了生产效率和品质。
同时，激光切割设备的自动化控制系统还可以实现实时监测和反馈，对加工过程进行智能调整和优化，保证产品质量和稳定性。
激光切割设备的创新也表现在适应多种材料的切割需求上。
传统机械切割工艺对材料有一定的限制，无法切割一些特殊材料，如高硬度材料、薄膜材料等。
而激光切割技术具有良好的适应性，可以切割各种金属和非金属材料，包括钢铁、铝合金、铜、金、陶瓷、塑料等。
激光切割的切割能力强大，不仅可以实现对常规材料的切割，还可以应对不同材料的特殊切割需求，为不同行业提供了更多选择和解决方案。
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实 践 证 明 这 种 改进 方 案 可 行 且 稳 定 性 较 好
关 键 词 ：激 光 切 割 ；光 机 联 动 数 控 激 光 切 割 机 床 ： 关键 技 术 ：安 全 防 护 中 图 分 类 号 ：Ｔ ６ Ｇ８ 文 献 标 识 码 ：Ａ ｄ ｉ ０３ ６ ／．ｓ ． ０ — ６ ３２ １ ．３ ７ ｏ： ． ９ｉ ｓ １ ２ ６ ７ ． １０ ． １ １ ９ ｉｎ ０ ０ ０
ｃ ｔｉ ｏ ｌ，ｉ ｈａ ｅ ｂ ｔｅ ｅ ｉｉｔ ｎ ｄ ｐ ａ ｉｔ ｎ ｔ ｏｃ ｓｉｇ， ｈ ｔＳｍ ｏ ｅ ｉ ｌｏ ｈ ｖｅｈｉ ｓ ｅ ｎｄ ｅ ｃｅ ｃ ｕｔｎｇｔ ｏｓ ｔ ｖ ｅｔｒｆ ｘｂｌ ａ ｄ ａ ａ ｔｂｌ ｉ ｈｅｐｒ ｅｓｎ ｗ ａ ｒ ，ｔａ ａ ｐｅ ｄ ａ ｆ ｉｎ ｙ，ｎ ｉ ａｔｏ ｎｄ ｌ ｉ ｙ ｉ ｙ ｓ ｉ ｏ ｖｂｒｉ ｎ ａ
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无 刀 具磨 损 、环 境 污染 小 等优 点 ，国际 上 每年 以 ２ ％～ ： 整 机 性 能 。 ０
３ ％的速度增长 ，我国 自 １８ ０ ９５年以来 ，每年以 ２ ％以 ｌ ５
（ ）向激 光切 割 、激 光 焊接 以及热 处理 等 工 序集 成 ４
上的速度增长圈 但 由于我国激光工业基础差 ，激光加工 ｌ 在一 起 的激光 加 工 中心发 展 ，充分 发挥 激光 加 工 一机 多 ，
（ｃ ｏ ｌ ｆＭｅ ｈｎｃｌｎ ｕｏ ｔ ｅＥ ｇｎ ｅｉｇ Ｈｅｅ ｉｅｓｙｏ Ｔｅｈ ｏｏ ｙ Ｓｈ ｏ ｏ ｃ ａ ｉ ｄＡ ｔｍｏ ｖ ｎ ｉｅｒ ， ｆｉ ｖ ｒ ｔ ｆ ｃ ｎ ｌｇ ，Ｈｅｅ Ａｎ ｕ ２ ０ ０ ， ｉａ ａａ ｉ ｎ Ｕｎ ｉ ｆｉ ｈ ｉ ３０ ９ Ｃｈｎ ）
Ｖｏｌ ４Ｎｏ３ ＿ ． ． ２
Ｍａ ． ｙ。 ２０１ １
数 控 激 光切 割 机床 开发 及 其关 键 技 术 分 析
余 先 照 ，朱 华 炳 ，冯 霄 ，罗祖 平
（ 合肥 工业 大 学 机 械 与 汽车 工 程 学 院 ，安徽 合 肥 ２ ００ ） ３０ ９
摘
要 ：数控 激光 切 割机床 是 近 十几年 来发 展 较 为迅 速 的金 属成 型 设备 。与传 统切 割机 床 相 比具 有 更好 的加 工 柔性 并 且 加 工速 度 快 、效 率 高 、无振 动 及 噪 声等 。本 文 主要 介 绍 了激光 切 割发 展 方 向、
Ａｂｓｒ ｔ ｔａｃ ：ＣＮ Ｃ ａｅ ｕ ｔ ｏ ｌｗｈ ｃ ｉ ｎｅｏ ｅａ ｏｍ ｉ ｇ ｅ ｕｉ ｅ ｔｈ ｓｒｐｄ ｄ ｖ ｌ ｍ ｅ ｎ ｔ ｅ ｐ ｓ ０ｙｅｒ，ｃ ｍｐａｅ ｉ ｔ ｒ ｌｓｒｃ ｔ ｎｇｔ ｏ ｉｈ ｓｏ ｆｍ ｔｌｆ ｒ ｎ ｑ ｐｍ ｎ ａ ａ ｉ ｅ ｅｏｐ ｎｔｉ ｈ ａｔ１ ａｓ ｏ ｉ ｒ ｄ ｗ ｔ ｏｈｅ ｈ
技 术在 工厂 中的应用 尚不普 遍 ，整 体水 平与 发达 国家相 ： 用 的功能 。 比有 一定差 距 。作为 ２ １世纪 钣金 加工 不 可缺 少 的手段 ， ｛ （ ）随 着 网 络技 术 的发 展 ，建 立 基 于 ＷＥ 的 网络 ５ Ｂ
第 ２ ４卷 第 ３期 ２ １ ０ １年 ５月 文 章 编 号 ：１０ — ６ ３ （０ １ ３ １ ６ ０ ０２ ６ ７ ２ １ ）０ — ７ — ３
机 电产 品开 崖 与钏 新
Ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ＆ Ｉ ｎ ｖ ｔ ｎ ｏ ｃ ｉｅｙ ＆ Ｅ ｅ ｔ ｃ ｌ ｒ ｄ ｃｓ ｎ ｏ ａｉ ｆＭａ ｈｎ ｒ ｏ ｌｃｒ ａ Ｐ ｏ ｕ ｔ ｉ
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０ 引言
ｌ
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研制 出高 度 自动化 的多功 能激 光加工 设备 。
（ ）通 过建 立工 艺数 据 库和 自适 应 控制 系 统来 调 节 ３
激 光切 割具 有 可控 性 好 、ห้องสมุดไป่ตู้ 工 过程 无 振 动 和 噪声 、 ｌ 不 同加工 速度 下 激光 器 的输 出功率 ．从 而提 高 激 光切 割
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