新型数控火焰切割机设计
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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。
便携式数控火焰切割机SHD型技术参数
便携式数控火焰切割机SHD型技术参数便携式数控火焰切割机SHD型是一种切割材料的高技术设备，它可以被广泛用于钢材、铝材和黄铜等多种材料的切割过程中。
这种火焰切割机采用了先进的数控技术，使得它可以实现快速、精准的切割，从而为用户创造更高的效率和利润。
技术参数是一个衡量设备功能和性能的关键指标。
下面是便携式数控火焰切割机SHD型的主要技术参数。
1.切割范围便携式数控火焰切割机SHD型可以实现的切割面积为1500×3000mm，切割厚度为3-150mm。
这种机器适用于中小型工作场所，可以满足不同规格和厚度的材料切割需求。
2. 切割精度便携式数控火焰切割机SHD型具有高精度切割的功能，其精度控制在±0.5mm以内，使切割过程更加的精准和高效。
3. 切割速度便携式数控火焰切割机SHD型具有较高的切割速度，最高切割速度可以达到1000mm/分。
在快速切割大量材料时可以节省更多时间和成本，并提高生产效率和利润。
4. 主机电源和控制系统便携式数控火焰切割机SHD型主机的电源采用220V/380V交流电，功率为5.5KW，频率为50/60Hz。
该设备采用数字化控制系统，可以实现选材、画图、缩放、旋转、平移以及操作等功能，方便用户操作。
5. 火焰切割系统便携式数控火焰切割机SHD型具有火焰切割系统，可以实现材料的高温切割。
该系统主要通过气体供应和点火装置来完成。
常用气体供给包括氧气，乙炔，液化石油气等，通过细节设计达到减少材料变形效果。
6. 适用材料便携式数控火焰切割机SHD型主要适用于钢铁、铝材和黄铜等金属材料的切割，可以在不同的切割过程条件下快速完成切割，效率非常高。
需要注意的是，对于不同的切割材料，需要使用不同的火焰切割气体，如切割不锈钢需要采用氮气或氩气等非复合燃气。
在使用便携式数控火焰切割机SHD型时，需要注意保持设备的清洁卫生，定期进行日常维护和检测，避免机器故障或损坏，同时要选择合适的切割气体，以保障切割效果和切割质量。
大悬臂数控火焰切割机型技术参数
大悬臂数控火焰切割机型技术参数简介大悬臂数控火焰切割机是一种常用于金属材料切割的设备。
它采用火焰切割技术，通过喷嘴喷出的高温火焰，将金属材料进行切割。
本文将介绍大悬臂数控火焰切割机型的技术参数。
技术参数切割能力•切割材料：钢板、不锈钢、铝板等金属材料。
•切割厚度：1mm至200mm，根据材料不同可调节。
•最大切割面积：根据机型不同，一般为15平方米至100平方米。
火焰切割系统•火焰切割燃气：一般使用乙炔和氧气混合燃烧产生高温火焰。
•切割喷嘴：采用专用切割喷嘴，由耐高温合金材料制成，耐磨损性能良好。
•切割速度：根据材料厚度和要求，切割速度可调节，一般在100毫米/分钟至1000毫米/分钟之间。
控制系统•数控系统：采用先进的数控技术，可实现自动化切割过程。
•控制方式：触摸屏和键盘双重控制方式，操作简便。
•编程方式：支持CAD/CAM软件编程，实现切割图形的导入和编辑。
机械结构•悬臂结构：大悬臂数控火焰切割机采用悬臂结构，工作台固定不动，火焰切割头在横梁上移动，可实现切割材料的横向和纵向移动。
•横梁导轨：采用进口线性导轨，保证切割精度和稳定性。
•切割台：采用镜面加工的切割台面，减少切割时材料的摩擦阻力。
安全保护•防护罩：设备配备防护罩，减少火焰切割时产生的火花和飞溅。
•紧急停机按钮：设备上设有紧急停机按钮，以确保在紧急情况下能迅速停止切割过程。
•远程控制：设备可以通过远程控制，减少操作人员的接触。
应用领域大悬臂数控火焰切割机型广泛应用于金属加工行业，常见的应用领域包括：1.厚板切割：对于较厚的钢板和金属材料，大悬臂数控火焰切割机能够高效切割，大幅提高切割速度和效率。
2.模具加工：对于一些需要精确切割的模具，大悬臂数控火焰切割机能够实现复杂形状的切割，提高加工质量。
3.钣金加工：大悬臂数控火焰切割机可以对钣金进行切割和开孔，适用于制作车身、机箱等各种钣金制品。
4.建筑装饰：大悬臂数控火焰切割机可以通过切割金属板材制作各种装饰构件，用于建筑装饰。
数控方矩管火焰切割机切割头设计分析
躲 鹱弱 瑟瑟 工艺 ， 工装 ， 堙具 ， 诠断 ， 觞潮 ， 维修 ， 改造
数控方 火焰 矩管 切割机切割头设计 分析
贾 宝 英
（ 浙江杭 萧钢构股份 有限公司 ， 杭州 ３ １３ ） １２ ２
摘
要 ： 发了一种数 控 方矩 管火焰切割机 设备 ， 仅能实现方矩 管切割 研 不 同时 还 可以满 足方矩管 端部 坡 口的加 工要
只能 沿底 板 作横 向
该距离 不 足 以采用 如 文献 ［ ］ 介 绍 的双 向丝 杠 结构 ， １所 而 构 ，以及 齿 轮齿 条
本 文介 绍 的齿 轮齿 条 结构 可 以很 好 地适 应这 种 特 殊 的场
合 过 渡底 座 ２的 卜 与支架 ｌ 螺栓 连接 ， ． 部 用 下部 与底 板
的运 动 ，完 成 夹 紧
定位和松开管具的动作 。
４３ 齿 轮 齿 条 传 动 的 防 尘 问题 ．
为 了防 止灰 尘 等杂 质进 入 齿 轮 齿条 传动 副 中 ，提 高 装置 的使 用 寿命 ， 在底 板 上设置 有 两 个凸 台 ， 螺钉 将 盖 用
板 固定 于其 上 。盖 板两 侧 的 立板 部 分 ，仲 人齿 条 的 槽
关簿 方
求。文中介绍 了该型火焰切割机的整体结 构、 割头 运动轨迹 的控制方法以及切割头跟踪 装置的 具体 结构形式。 切 蘑动豺迹 口 堙 ｜ 雾 ｜｜ 。 ｜蠢ｌ
中图分类号：Ｇ ０ Ｔ ５２
文献标识码： Ａ 。
文章编号 ｉ０ ２ ３ ３ ２ ０ ）０ ０ － ２ ０ ２ ２ ３ （０ ８ ｔ￣ １ ８ ０ １
定 切 割长度 （ 图 ２ 。 见 ）
３ 切 割 头 运 动 轨 迹
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。
数控火焰等离子切割机技术方案
数控火焰等离子切割机技术方案数控火焰等离子切割机是一种将气体燃烧产生的火焰和高温等离子流用于切割金属材料的设备。
它能够快速、准确地切割各种金属材料，广泛应用于机械制造、金属加工和建筑等行业。
下面是一个关于数控火焰等离子切割机技术方案的详细介绍。
一、数控火焰等离子切割机的原理火焰切割是利用火焰在金属材料表面进行燃烧产生高温的原理进行切割，而等离子切割是利用等离子体的高能量来切割金属材料的。
火焰切割适用于厚度较大的金属材料，等离子切割适用于较薄的金属材料。
数控火焰等离子切割机结合了火焰切割和等离子切割的优点，可以适应不同厚度的金属材料。
二、数控火焰等离子切割机的优势1.高效率：数控火焰等离子切割机可以实现高速切割，节省生产时间和成本。
2.高精度：数控系统控制火焰切割机的移动，可以实现精确的切割，减少浪费。
3.多功能：数控火焰等离子切割机可以切割各种金属材料，包括铁、钢、铝、铜等。
4.易操作：数控系统操作简单，可以实现一键切割，减少操作人员的工作强度。
5.环保节能：数控火焰等离子切割机使用气体进行切割，不会产生有害废气和废水。
三、数控火焰等离子切割机的应用1.机械制造：数控火焰等离子切割机可以切割各种金属零件，用于机械设备的制造。
2.金属加工：数控火焰等离子切割机可以切割金属板材、管材等，用于金属制品的加工。
3.建筑：数控火焰等离子切割机可以切割建筑结构中的金属材料，如钢梁、钢板等。
4.汽车制造：数控火焰等离子切割机可以切割汽车零部件，如车身、底盘等。
四、数控火焰等离子切割机的市场前景随着我国制造业的快速发展，对金属材料切割的需求越来越大。
数控火焰等离子切割机具有高效率、高精度和多功能的优势，在金属加工行业具有巨大的市场潜力。
五、数控火焰等离子切割机的发展趋势1.自动化：数控火焰等离子切割机将越来越智能化，实现自动上料、自动切割和自动下料。
2.高精度：数控火焰等离子切割机将越来越精确，可以实现更高水平的切割。
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。
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设计计算
ABSTRACT
Commonly used in the process of machining, sheet cutting method with manual cutting, semi-automatic cutting machine cutting and nc cutter cutting. Flexible cutting by hand, but hand cutting quality is poor, size error is big, big material waste, subsequent processing workload is big, poor working conditions at the same time, the production efficiency is low. Semi-automatic cutting machine, profiling cutting machine, cutting the workpiece quality is better, because it is used for cutting die, is not suitable for single piece and small batch and master pieces cutting. Although other type semi-automatic cutting machine reduces the worker labor intensity, but its function is simple, is only suitable for some rules in the shape of cutting parts. CNC cutting relative to manual and semi-automatic cutting way, sheet can effectively improve the cutting efficiency and cutting quality, reduce the operator labor intensity. At present, some small and medium-sized enterprises in our country and even in some big companies using manual cutting and semi-automatic cutting way is also more common. At present,China's machinery industry steel usage has reached more than 300 million tons, is a large amount of steel cutting; With the development of modern mechanical industry, the plate cutting processing efficiency and product quality requirements also increased at the same time. Therefore nc cutter market potential is very big still, market prospects are optimistic. CNC flame cutting machine, cutting with large thickness carbon steel cutting ability, cut expenses low, but there are cutting deformation, cutting accuracy is not high, and low cutting speed, cutting preheating, perforated time is long, difficult to meet the needs of the full automatic operation. Its applications mainly limited to carbon steel, thickness of plate cutting, in thin carbon steel plate cutting, will gradually replaced by plasma cutting. This paper mainly includes the development of all kinds of cutting machine, cantilever main body structure of the flame cutting machine design as well as designing and calculating the transmission parts.
摘要
在机械加工过程中，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、尺寸误差大、材料浪费大、后续加工工作量大，同时劳动条件恶劣，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。数控切割相对手动和半自动切割方式来说，可有效地提高板材切割地效率、切割质量，减轻操作者地劳动强度。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。目前，我国机械工业钢材使用量已达到3亿吨以上，钢材的切割量非常大；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。因而数控切割机的市场潜力还是很大、市场前景比较乐观。数控火焰切割机，切割具有大厚度碳钢切割能力，切割费用较低，但存在切割变形大，切割精度不高，而且切割速度较低，切割预热时间、穿孔时间长，较难适应全自动化操作的需要。它的应用场合主要限于碳钢、大厚度板材切割，在中、薄碳钢板材切割上逐渐会被等离子切割代替。本文主要包括对各类切割机的发展介绍，悬臂式火焰切割机的主体结构设计以及传动装置的设计计算几部分。