【正文】 勞強(qiáng)度進(jìn)行校核 由于最后的設(shè)計(jì)在分度圓直徑、模數(shù)等重要參數(shù)方面大出原設(shè)計(jì)很多，所以在閉式軟齒面的范疇下，其彎曲疲勞強(qiáng)度必定滿足需求。η3==3 各軸轉(zhuǎn)速 T1=9550P1/n1=9550 T2=9550P2/n2=9550 主傳動(dòng)系統(tǒng)的受力分析1 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖3 主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第一級(jí)齒輪計(jì)算 需求分析 配總減速比i=，所以此級(jí)減速比i12=i/i34=按照啟動(dòng)受力分析有傳遞功率P1=P電=，轉(zhuǎn)速n1=n電=，按照工作機(jī)設(shè)計(jì)壽命，15年，雙班制，大小齒輪均懸臂布置。η1η5η7== P2 =P1則橫梁在鋼軌上的直線加速度為：1. 切割機(jī)橫梁在鋼軌上加速運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的慣性力：Q=ma=1200kg2. 直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其額定驅(qū)動(dòng)力P和電機(jī)啟動(dòng)功率、啟動(dòng)扭矩的計(jì)算： 公式中P直線運(yùn)動(dòng)額定力（N）Nd縱向驅(qū)動(dòng)電機(jī)的額定功率（kW）η在計(jì)算速度下，從電機(jī)至直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率（不計(jì)入直線運(yùn)動(dòng) 零件的導(dǎo)軌摩擦可消耗的功率）Vi計(jì)算速度（m/min），該機(jī)定為6m/min 在啟動(dòng)的初期，主傳動(dòng)斜齒輪、齒條在節(jié)徑上所受的切向力P，應(yīng)該大于或等于滾輪與鋼軌之間的摩擦力F，滾輪在鋼軌上啟動(dòng)時(shí)的起始摩擦力T0、橫梁在鋼軌上加速運(yùn)行時(shí)的慣性力Q之和。步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈為600布縱向驅(qū)動(dòng)電機(jī)試選為：130BF04在縱向運(yùn)行速度為Vmax=6000mm/min時(shí)，主傳動(dòng)斜齒輪的轉(zhuǎn)速為：從步進(jìn)電機(jī)到主傳動(dòng)斜齒輪的減速箱的減速比設(shè)為：則步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為：步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行頻率為：f=600=切割機(jī)沿縱向齒條每秒所移動(dòng)的距離為：S=πD或計(jì)算：S=6000mm/min=100mm/s步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)一步切割機(jī)沿縱向移動(dòng)的距離L=S/f=，所需要的時(shí)間，是可以根據(jù)矩頻特性，采用不同的加速脈沖分布圖，如指數(shù)曲線、對(duì)數(shù)曲線、多段直線逼近曲線等，以獲得最佳加速。 SDQ3000(CNC300P)型數(shù)控等離子切割機(jī)驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算： 縱向（x軸）驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算已知切割機(jī)沿縱向運(yùn)動(dòng)，可運(yùn)動(dòng)部分的重量為：G=mg=1200=11760N 切割機(jī)沿縱向運(yùn)動(dòng)的最大速度： V=6000mm/min 鋼軌與滾輪之間的摩擦系數(shù)： f= 切割機(jī)橫梁下的滾輪與鋼軌之間的摩擦力： F=G 空壓機(jī)：系列型號(hào)：，排氣量：,額定壓力：7kg/cm2，轉(zhuǎn)速：1450r/min。 1等離子電源柜，是由變壓器、整流器、接線板、電器元件、水電阻等組成，與等離子切割槍一起形成等離子切割裝置。 步進(jìn)電機(jī)電源柜，它是由變壓器、電壓表、電流表、晶體管、印刷電路、電阻、電容、箱型殼體組成，分別控制著x、y、z三個(gè)坐標(biāo)軸的三臺(tái)步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行。其結(jié)構(gòu)原理圖如圖示所示。 鏈帶，用于夾持和固定風(fēng)管、水管、電纜線。 割炬升降機(jī)構(gòu)，主要通過步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來調(diào)整割炬的高低，保證割炬與被切金屬面間合理的距離，其結(jié)構(gòu)原理如圖 。 輔輪架，也是用鋼板焊接的n形結(jié)構(gòu)，在它的下部安裝一個(gè)行走的輪子。 等離子切割機(jī)總圖1 導(dǎo)軌墊板 2 導(dǎo)軌 3 輔輪架 4 橫梁 5 鏈帶 6 水槽7 鋼板支架 8 橫梁行車 9 割炬升降機(jī)構(gòu) 10 橫向機(jī)構(gòu) 11步進(jìn)電機(jī)12 導(dǎo)軌接頭墊板 13 操縱臺(tái) 14 風(fēng)水管電纜 15風(fēng)水管電纜骨架 16 電源柜17 主輪架 18 主傳動(dòng)系統(tǒng) 19步進(jìn)電機(jī) 20 傳動(dòng)系統(tǒng) 21 步進(jìn)電機(jī) 橫梁是切割機(jī)的主梁，是鏈帶、橫梁行車、操縱臺(tái)等部件的安裝的基礎(chǔ)，為了減輕梁的重量、增加梁的剛度，橫梁采用薄鋼板焊接的箱形結(jié)構(gòu)，橫梁座在主輪架上。 其工作原理，就是由三個(gè)步進(jìn)電機(jī)通過它們各自的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)切割槍沿縱向、橫向、垂直三個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，使切割槍能夠在被切金屬板上切割出所需的幾何圖形。 該機(jī)的用途：主要是用于劃線和切割不銹鋼、鋁、銅、鉻鎳合金、鑄鐵和碳鋼等板材。； 外形尺寸： lbhmm 1148035601810mm； 機(jī)重：運(yùn)動(dòng)部分 ； 性能： 具有人機(jī)對(duì)話的功能；有切割速度的調(diào)節(jié)和瞬時(shí)速度顯示功能；有手動(dòng)控制與自動(dòng)控制的功能；可切割直線、圓、橢圓、二次曲線及各種曲線組成的圖形。在滿足國內(nèi)用戶的基礎(chǔ)上，積極尋找出口機(jī)會(huì)，將產(chǎn)品推向世界。其售價(jià)自然是分檔論價(jià)。中檔機(jī)將以步進(jìn)電機(jī)、中型計(jì)算機(jī)、較精密的機(jī)械傳動(dòng)和結(jié)構(gòu)組成，面向中等企業(yè)。若能推廣到全國，每年可為國家節(jié)省數(shù)千萬元的外匯。是我國一般的中小廠家無力購買。而數(shù)控等離子切割機(jī)，發(fā)展還剛起步，所以，設(shè)計(jì)開發(fā)等離子切割機(jī)是適時(shí)的。近年來，北京機(jī)床研究所引進(jìn)了日本FANUC直流伺服控制系統(tǒng)，上海機(jī)床研究所引進(jìn)了美國的GE交流伺服控制系統(tǒng)，遼寧精密儀器廠引進(jìn)了美國的DYNAPATH系統(tǒng)，是我國的數(shù)控技術(shù)前進(jìn)了一步，但價(jià)格都比較昂貴。 我國，在60年代開始出現(xiàn)數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，70年代以前多用分離元件，以后用微機(jī)，南京微分電機(jī)廠，用單片機(jī)控制、改造舊設(shè)備取得了成效。爾后，日本小池酸素株式會(huì)社、美國林特公司、瑞典伊薩公司等，也相繼從事氣體切割機(jī)的研制和生產(chǎn)?，F(xiàn)在已達(dá)到多功能的綜合控制，高性能控制的系統(tǒng)，如直流伺服控制系統(tǒng)、交流伺服控制系統(tǒng)等。1965年，出現(xiàn)了商品化集成電路數(shù)控裝置，縮小了體積，減少了功耗，可靠性提高了，進(jìn)入了第三代產(chǎn)品。經(jīng)過三年的研究時(shí)間，于1952年試制成功了世界第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床的試驗(yàn)性樣機(jī)，這是一臺(tái)來用脈沖乘法器原理的直線插補(bǔ)三坐標(biāo)連續(xù)控制銑床。2 主傳動(dòng)系統(tǒng)概要設(shè)計(jì) 國內(nèi)外數(shù)控機(jī)床的發(fā)展概況 1948年，美國帕森斯公司，承擔(dān)了一項(xiàng)加工直升飛機(jī)螺旋槳葉輪輪廓用的檢查樣板的加工設(shè)備。水路中的水流發(fā)電器是必須的元件，其作用是在無水或水流過小的情況下自動(dòng)切斷電源使電弧不能引燃或切割，以保護(hù)噴嘴和電極等不至被燒壞。冷卻水流量Q同常可按下述公式計(jì)算，即：式中 P——等離子弧電功率，kw； ——冷卻水的許可溫度升高值，176。另一種是要求強(qiáng)烈冷卻的大功率等離子弧割炬對(duì)噴嘴和電極分別進(jìn)行冷卻，以延長電極和噴嘴的使用壽命，這種方法通常采用水泵供水。根據(jù)冷卻電極的方式冷卻水路通常有兩種。如果選用其他氣體，可采用瓶裝氣體經(jīng)減壓后供切割時(shí)使用。氣體混合筒用于使兩種氣體混合均勻，如果采用三種氣體做工作氣體，則應(yīng)先將兩種氣體混合均勻后，在同第三中氣體混合。（4）供氣系統(tǒng)供氣系統(tǒng)應(yīng)保證穩(wěn)定、連續(xù)的向割炬供給工作氣體。由于等離子弧割炬在極高的溫度下工作，割炬上的零件是易損件。鎢的熔點(diǎn)雖高，但一旦氧化，其熔點(diǎn)迅速下降，在電極的高溫作用下迅速溶化，故純鎢一般作為電極材料。等離子弧切割用的電極符合下列基本要求：具有足夠的電子發(fā)射能力，逸出功要??；導(dǎo)電、導(dǎo)熱性良好；熔點(diǎn)高，在高溫下耐燒損。表3為推薦的割嘴的主要形狀參數(shù)： 等離子弧切割用割嘴的主要形狀參數(shù)噴嘴孔徑/mm孔道比L0/d0壓縮角（ 176。水在壓縮等離子弧切割的噴嘴通常由上部銅噴嘴和下部陶瓷噴嘴（也有其他絕緣材料）組合而成，以防止產(chǎn)生“雙弧”。噴嘴的壁厚一般為2~3mm，不宜太薄或太厚，大功率等離子弧切割用的可適當(dāng)增厚些。噴嘴的結(jié)構(gòu)形式同工作氣體的種類及其在割炬腔體內(nèi)的流動(dòng)方式、電極材料和形狀有關(guān)。自動(dòng)割炬噴嘴至工件的距離可以控制在所需的數(shù)值范圍之內(nèi)，有些自動(dòng)切割設(shè)備在切割過程中可以將該割炬噴嘴至工件的距離調(diào)整至最佳數(shù)值。手工割炬的操作因割炬的樣式而有所不同，有的手工割炬需操作者保持噴嘴至工件的距離，而有的割炬噴嘴至工件的距離是固定的。等離子弧割炬按操作方式分為手工割炬及自動(dòng)割炬。割炬的具體結(jié)構(gòu)形式取決于切割電流的等級(jí)，一般60A以下的割炬多采用風(fēng)冷結(jié)構(gòu)，即利用高壓對(duì)噴嘴及槍體冷卻及對(duì)等離子弧進(jìn)行壓縮，切割電流為60A以上的割炬多采用水冷結(jié)構(gòu)。等離子弧用的割炬大體上與等離子弧焊炬相似，只是割炬的壓縮噴嘴及電極不一定都采用冷結(jié)構(gòu)。這種電源的輸出電流是不可調(diào)節(jié)的，但有的電源采用抽頭式變壓器，用切換開關(guān)調(diào)節(jié)二檔或三檔的輸出電流。切割電源有幾種類型。國產(chǎn)電源的空載電壓都在200V以上，水壓縮等離子切割弧切割電源的空載電壓為400V。 等離子弧切割設(shè)備（1） 切割電源等離子弧切割采用陡降或恒流外特性的直流電源，大多數(shù)切割都采用轉(zhuǎn)移弧。2）電極和噴嘴易損耗，使用壽命短，需經(jīng)常更換?？諝獾入x子弧切割的主要缺點(diǎn)：1）切割面上附有氮化物層，焊接時(shí)焊縫中會(huì)產(chǎn)生氣孔。采用銅鋯鑲嵌電極時(shí)，陰面斷面的直徑應(yīng)大于陰極鑲嵌件直徑的25倍，而鑲嵌件的直徑應(yīng)小于噴嘴的孔徑。： 空氣等離子切割 空氣等離子弧切割存在的問題是：作為陰極的鎢棒氧化燒損嚴(yán)重，這種切割方法的電極受到了強(qiáng)烈的氧化腐蝕，因?yàn)榭諝鈱?duì)高溫狀態(tài)的鎢產(chǎn)生氧化反應(yīng)，因此一般采用鑲嵌式鋯、鉻合金作為電極，不能采用純鎢電極或氧化物電極，如果把鎢換成鋯，則它在空氣中工作時(shí)表面將形成一層鋯的氧化物，兩者均易發(fā)射電子，可作為陰極，且有利于電弧的穩(wěn)定。充分電離了的空氣等離子弧的熱焓值高，因而電弧的能量大，切割速度高，切割質(zhì)量好，特別適宜于切割厚30mm以下的碳鋼，也可以切割銅、不銹鋼、鋁及其他材料。（3）空氣等離子弧切割空氣等離子切割一般使用壓縮空氣作等離子氣。5）煙塵量和噪音低，弧光輻射少。3）因噴射水的冷卻作用，工件的熱影響區(qū)小，熱變形幾乎為零，尺寸精度高。水再壓縮等離子弧切割與其他等離子弧切割相比具有以下特點(diǎn)：1）切割速度快。割口傾斜角度小，割口質(zhì)量好。一方面強(qiáng)烈壓縮等離子弧，使其能量密度提高；另一方面，由于等離子弧高溫而分解成氫和氧，構(gòu)成切割氣體的一部分，分解成氧氣對(duì)切割碳鋼更有利，加強(qiáng)了碳鋼的燃燒。水還能冷卻工件，使割口平整和割后工件熱變形小，割口寬度也比一般等離子弧切割的割口窄。水再壓縮等離子弧切割的水噴濺嚴(yán)重，一般在水槽中進(jìn)行，工件位于水下面200mm左右。水再壓縮等離子弧切割時(shí)，由割槍噴出的工作氣體外，還伴隨著告訴流動(dòng)的水束，共同迅速的將溶化金屬排開。切割時(shí)同時(shí)噴出大氣流的氣體排除溶化金屬。缺點(diǎn)：看不到切割狀況，電功率消耗大目前常用的是一般等離子弧切割、水再壓縮等離子弧切割和空氣等離子切割（1）一般等離子弧切割： 一般等離子弧切割機(jī) 一般等離子弧不用保護(hù)氣體，所以工作氣體和切割氣體從同一個(gè)噴嘴內(nèi)噴出。切割性能尚好，切割速度很快、易獲得無粘渣的切割面，切口較窄、熱變形小缺點(diǎn)：切割面較粗糙，可能切割的厚度有限，煙塵量多，電極和噴嘴損耗快。切割性能尚好，切割速度較快、易獲得無粘渣的切割面，工作氣體易取得，氣體成本較低。切割性能尚好，切割速度快、不易沾渣，切割工藝參數(shù)易設(shè)定，氣體價(jià)格較氬氣便宜，操作成本較低。切割不銹鋼、鋁及鋁合金切割性能優(yōu)良，切割面光潔，呈金屬光澤，焊接性好、煙塵量較少、切口較窄，適合切割很厚的工件。切割性能優(yōu)良，切口質(zhì)量好，上緣呈銳角，下緣無粘渣，切割面傾斜角小，能獲得垂直面、熱影響區(qū)小，熱變形小，能抑制弧光，有害氣體和煙塵。切割性能優(yōu)良，切割速度很快，切口質(zhì)量好，無粘渣無氮化層，切口寬度窄熱變形小，切割后可直接進(jìn)行焊接。切割性能差，切割面有氮化物層、氣體成本稍高，一般不采用。按等離子氣分為氬等離子弧，氮等離子弧，氧等離子弧和空氣等離子弧等切割方法，按對(duì)電弧壓縮情況分為一般等離子弧切割，和水再壓縮等離子弧切割兩類。按等離子弧的類型可分為轉(zhuǎn)移型等離子切割和非轉(zhuǎn)移型切割。兩種割槍分別在引弧時(shí)都是用高頻引弧器引弧，但除了使用高頻引弧器外，有的割槍上的電極可能是移動(dòng)的，此類割槍可以使用電極回抽法引弧，引弧時(shí)將割槍上的電極與噴嘴短路后迅速分離，引燃電弧。： 等離子切割槍的基本構(gòu)造； ； ； 嘴到工件的距離； ； ； ；用等離子弧切割時(shí)只采用直流正接的電流極性，即工件接電源正極。等離子弧割槍的基本設(shè)計(jì)與等離子電焊槍相似，用于焊接時(shí)，采用低速的離子氣流溶化母材以形成焊接接頭；用于切割時(shí)，采用高速的離子氣流溶化母材并吹掉熔融金屬而形成切口。這種方法誕生于20世紀(jì)50年代，最初用與切割氧乙炔火焰無法切割的金屬材料，如鋁合金及不銹鋼等。 等離子弧切割的工作原理切割用等離子電弧溫度一般在10000~14000度之間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過所有金屬和非金屬的熔點(diǎn)。多割炬設(shè)備需要為每個(gè)割炬附加電源和控制箱。等離子弧切割用的最多的是機(jī)械式的自動(dòng)化設(shè)備，割炬和其他附件與手工等離子弧切割所用的相同，行走系統(tǒng)是自動(dòng)化的。通常使用氬或氮及氫的混合氣體，割炬必須用水冷卻。根據(jù)被切割的材料及厚度，所需的功率在25~200kw之間。切割用的等離子弧是利用特種割炬對(duì)電弧進(jìn)行壓縮形成的。等離子弧的切割特點(diǎn)主要有：①能切割氧氣難以切割的各種金屬材料（利用等離子弧還能夠切割某些非金屬材料）；②切割厚度不大的金屬時(shí)，切割速度較快，尤其在切割碳素鋼薄板時(shí)，速度可達(dá)氣割法的5~6倍；③切割面光潔，熱變形小，尤其適合加工各種成形零件；④切口寬度和切割面斜角較大，但切割薄板時(shí)采用特種切割割炬或工藝可獲得接近垂直的切割面；⑤切割厚板的能力不如氣割；等離子弧切割的缺點(diǎn)是：切割公差大，切割過程中產(chǎn)生弧光輻射、煙塵及噪聲等。為了保證切口的側(cè)面平行，需要專門的割嘴。等離子弧切割方法具有切割厚度大、機(jī)動(dòng)靈活