【正文】 中大量使用三維激光切割機，不僅節(jié)省了樣板及工裝設(shè)備，還大大縮短了生產(chǎn)準備周期；激光束在高硬度材料和復(fù)雜而彎曲的表面打小孔，速度快而不產(chǎn)生破損；激光焊接在汽車工業(yè)中已成為標準工藝，日本Toyota已將激光用于車身面板的焊接，將不同厚度和不同表面涂敷的金屬板焊接在一起，然后再進行沖壓。在工業(yè)發(fā)達國家，激光加工技術(shù)和計算機數(shù)控技術(shù)及柔性制造技術(shù)相結(jié)合，派生出激光快速成形技術(shù)。 到了80年代，YAG激光器在焊接、切割、打孔和標記等方面發(fā)揮了越來越大作用。隨著YAG激光器輸出功率和光束質(zhì)量的提高而被突破。YAG激光器特別適合焊接不允許熱變形和焊接污染的微型器件，如鋰電池、心臟起搏器、密封繼電器等。 目前，國外激光打孔主要應(yīng)用在航空航天、汽車制造、電子儀表、化工等行業(yè)。打孔峰值功率高達30~50kw，打孔用的脈沖寬度越來越窄，重復(fù)頻率越來越高，激光器輸出參數(shù)的提高，很大程度上改善了打孔質(zhì)量，提高了打孔速度，也擴大了打孔的應(yīng)用范圍。科研成果轉(zhuǎn)化為商品的能力差，許多有市場前景的成果停留在實驗室的樣機階段；激光加工系統(tǒng)的核心部件激光器的品種少、技術(shù)落后、可靠性差。 對加工技術(shù)的研究少，尤其對精細加工技術(shù)的研究更為薄弱，對紫外波激光進行加工的研究進行的極少?？偨Y(jié)：激光加工與柔性制造系統(tǒng)有很好的的相容性，把兩者結(jié)合起來形成激光柔性加工系統(tǒng)，在彼此相互配合良好的條件下肯定會收到非凡的效果并取得良好的收益。而對激光切割機其他部件如冷水機、激光器等不作為設(shè)計內(nèi)容要求，只作一般了解。工作臺部件主要構(gòu)件為滾珠絲杠副、滾動直線導(dǎo)軌副、步進電機、工作臺等。圖11 系統(tǒng)原理圖參考數(shù)控激光切割機的有關(guān)技術(shù)資料，確定總體方案如下：采用89C51主控芯片對數(shù)據(jù)進行計算處理，由I/O接口輸出控制信號給驅(qū)動器，來驅(qū)動步進電機，經(jīng)齒輪機構(gòu)減速后，帶動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)進給。滾珠絲杠的生產(chǎn)廠家很多，本設(shè)計參照了漢江機床廠、南京工藝裝備制造廠的樣本資料，力求從技術(shù)性能、價格狀況、通用互換性等各方面因素考慮，最后選用SFK系列滾珠絲杠，即內(nèi)循環(huán)墊片預(yù)緊螺母式滾珠絲杠副。單片機體積小、抗干擾能力強，對環(huán)境要求不高，可靠性高，靈活性好，性價比大大超過了Z80。在使用過程中89C51雖有4K的FLASH（E2PROM），但考慮實際情況需配備EPROM和RAM，并要求時序配備。89C51的讀取時間應(yīng)大于ROM要求的讀取時間。根據(jù)需要，擴展I/O接口8155，因顯示數(shù)據(jù)主要為數(shù)字及部分功能字，為簡化電路采用LED顯示器。為防止強電干擾，采用光電隔離電路。其切削力為零。設(shè)下底座的傳動系統(tǒng)為橫向傳動系統(tǒng)，即X向，上導(dǎo)軌為縱向傳動系統(tǒng)，即Y向。另外由于采取了一系列的消隙、預(yù)緊措施,其產(chǎn)生的負載波動應(yīng)控制在很小的范圍。在切割中需隨時檢測和控制切割表面的不平度，通過伺服電機和滾珠絲桿調(diào)整切割頭的高度，以保證激光聚焦后的焦點在切割板材的表面位置。隨動速度太快會造成切割頭上下震蕩，太慢又造成切割頭跟不上的現(xiàn)象。對加工板材的檢測主要有電容、電感、電阻、激光、紅外等幾種方式。電容式傳感器在運動檢測過程中不發(fā)生摩擦阻力，最適于金屬板材和高速切割加工，而激光和紅外位移傳感器對加工材料的反射率很敏感，僅適用于一些特殊場合的切割加工(如強磁場、強干擾環(huán)境)。割頭具有多種先進的智能和附加功能，如自動調(diào)整激光噴嘴距離、自動清潔噴嘴、同軸噴水機構(gòu)、切割頭轉(zhuǎn)動、切割嘴擺動等。一般來說，普通數(shù)控激光切割機Z軸拖動重量在5kg以上時，應(yīng)采用重力平衡設(shè)施。目前Z軸上的重力平衡設(shè)施使用較多的是采用氣缸托動方式。圖21 Z軸示意圖滾珠絲杠的優(yōu)點：（1）傳動效率高。（2）靈敏度高。（3）定位精度高。（4）使用壽命長。（5）使用、潤滑和維修方便、可靠。（在垂直使用或需急停時，應(yīng)附加自鎖或制動裝置） 相對于梯形絲杠價位偏高，但是性價比還是很好的，目前大部分需要使用絲杠的部位都是用的滾珠絲杠初定導(dǎo)程=4mm軸向負載工作載荷 (21)查表取,則額定動載荷= (22)，查資料選取SFK1004型滾珠絲杠。一端固定的長絲杠可能會發(fā)生失穩(wěn)，可驗算安全系數(shù)s絲杠不失穩(wěn)的臨界載荷 (23)其中E=206GPa l= 取u= 則= 則S= 符合要求 ②長絲杠可能發(fā)生共振，驗證不發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速 要求 符合要求。一種是單支承形式；另一種是兩端支承形式，本設(shè)計選用兩端支承形式中的“雙支點各單向固定”的支承方式。預(yù)緊量由廠家提供。相對普通機床所用的滑動導(dǎo)軌而言，它有以下幾方面的優(yōu)點：①定位精度高直線滾動導(dǎo)軌可使摩擦系數(shù)減小到滑動導(dǎo)軌的1/50。②降低機床造價并大幅度節(jié)約電力采用直線滾動導(dǎo)軌的機床由于摩擦阻力小，特別適用于反復(fù)進行起動、停止的往復(fù)運動，可使所需的動力源及動力傳遞機構(gòu)小型化，減輕了重量，使機床所需電力降低90%，具有大幅度節(jié)能的效果。④可長期維持機床的高精度對于滑動導(dǎo)軌面的流體潤滑，由于油膜的浮動，產(chǎn)生的運動精度的誤差是無法避免的。與之相反，滾動接觸由于摩擦耗能小．滾動面的摩擦損耗也相應(yīng)減少，故能使直線滾動導(dǎo)軌系統(tǒng)長期處于高精度狀態(tài)。所以在結(jié)構(gòu)上選用：開式直線滾動導(dǎo)軌。型號：選用GGB型四方向等載荷型滾動直線導(dǎo)軌副。 　　8． 由于速度正比于脈沖頻率，因而有比較寬的轉(zhuǎn)速范圍 缺點1． 如果控制不當容易產(chǎn)生共振； 　2． 難以運轉(zhuǎn)到較高的轉(zhuǎn)速。降速傳動比i= 取齒輪1齒數(shù) 齒輪2齒數(shù) 模數(shù)m=2d1=m=36 中心距 材料為45號鋼.數(shù)控機床的機械進給裝置中常采用齒輪傳動副來達到一定的降速比和轉(zhuǎn)矩的要求。齒側(cè)間隙會造成進給系統(tǒng)的反向動作落后于數(shù)控系統(tǒng)指令要求，形成跟隨誤差甚至是輪廓誤差。因此，齒輪傳動副常采用各種消除側(cè)隙的措施，以盡量減小齒輪側(cè)隙。本文采用雙片齒輪錯齒調(diào)整法，兩片薄齒輪1和2套裝一起，每片齒輪各開有兩條周向通槽，在齒輪的端面上裝有短柱，用來安裝彈簧。圖23雙片齒輪錯齒調(diào)整法滾珠絲杠上靠近電機端選用圓錐滾子軸承：TIMEN32304d=20mm D=52mm B=21mm另一端選用深溝球軸承中的FAG6204 內(nèi)徑d=20mm D=47mm B=14mm第三章 數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計根據(jù)機械系統(tǒng)方案的要求，可以看出：對機械部分的控制只有進給系統(tǒng)的步進電機的控制和工作臺回轉(zhuǎn)的步進電機控制。另外，居然要控制，就得有輸入和輸出設(shè)備才能對相應(yīng)的運動進行控制。進行相應(yīng)的操作。 主要管腳功能89C51是40腳雙列直插式芯片。②——外部程序存儲器選通端,以區(qū)別讀外部數(shù)據(jù)存儲器。此外ALE以l/6晶振的固定頻率輸出正脈沖,可作為外部時鐘或定時脈沖。⑤89C51中I/O口的介紹P0口——外接存儲器時，此口為擴展電路低八位地址和數(shù)據(jù)總線復(fù)用口；Pl口——用戶使用的I/O口；P2口——外接存儲器時,作擴展電路高八位的地址總線；P3口——雙重功能口；P0—P3口均為八位雙向口。⑥時鐘——XTAL1和XTAL2，使用內(nèi)部時鐘時，二端接石英和微調(diào)電路；使用外部時鐘時，接外部時鐘脈沖信號。數(shù)據(jù)總線DB——數(shù)據(jù)總線為8位，自P0口直接