【正文】 逐條執(zhí)行 G 指令， 進行 數(shù)據(jù) 處理和插補運算。 粗插補是 遵循 一定 的 規(guī)律將工件 的 輪廓分 解 成許多小端， 然后 用連結各小段起點和終點的短直線構成的折線來 無限 逼近工件 的 輪廓線。 然后 主 CPU 根據(jù)工件 的 加工程序段給出數(shù)據(jù) 并 進行插補運算， 由 運動控制板依次 發(fā) 送出各段直線的數(shù)據(jù) 從而進行加工 。 機床整體結構設計 便攜式數(shù)控火焰切割機 采用 移植導軌，跑車移動，單臂伸縮式布局 結構。因此總體布局可參照下圖 1。傳動是機器的重要組成部分， 因此 往往也是影響機器性能質(zhì)量的核心因素。 按工作原理，機械傳動可分為摩擦傳動（如： 摩擦輪傳動、 帶傳動）和嚙合傳動（如：齒輪傳動、蝸桿傳動、 螺旋傳動、 鏈傳動 、 同步帶傳動）。例如：摩擦傳動 雖然 不能保證準確的傳動比，故其只 適宜 用 在對傳動比 不 是很 嚴格要求的場合。其次，摩擦傳動 還 會產(chǎn)生靜電，對于 那些 易燃易爆 的 環(huán)境可能 會 危及 個人 安全。帶傳動 和 蝸桿傳動工作 時，其 平穩(wěn)、噪聲小 ， 尤其帶傳動還具有緩沖 和 吸振 的 特點，故適用 在 要求 平穩(wěn) 傳動、 低 噪聲 的 場合。 b) 從技術方面考慮：效率是機械傳動的一個重要指標。所以從節(jié)省能源的角度 來看 ，對于長期 、 連續(xù) 和 大功率的使用場合，應首 — 6— 先 選 擇 齒輪傳動。從 載荷 能力 的 方面考慮，普通齒輪傳動的適 用 范圍 更 廣，傳遞功率幾乎 是 不受限制的 。 c) 從系統(tǒng)內(nèi)傳動布置的合理性、成本等方面考慮：系統(tǒng)內(nèi)傳動布置應盡可能做到簡單、緊湊并努力達到總體協(xié)調(diào)。 所以 選擇 時就 要充分利用其優(yōu)點、避開 其 缺點。 考慮到上述的諸多因素，該設計的火焰切割機的傳動采用齒輪齒條傳動，以達到傳動效率高，保證正確的傳動比，造價低等結構和經(jīng)濟性能的要求。 圖 2 控制組成框圖 (1)控制面板 包括顯示器、輸入設備 (鍵盤和一些操作控制按鈕 ) ,可顯示序段和切割時的割矩位置 ,對切割機進行編程和操作控制?？芍С宙I盤輸入和數(shù)碼管顯示，貯存操作程序，對整個裝置的監(jiān)控 X 向、 Y向電機的驅(qū)動控制。 (4)氣路系統(tǒng) 可控制乙炔、低壓氧、高壓氧的通斷 ,配合切割時的預熱、穿孔和切割工藝等需要。 【 4】 3 主要機械結構設計 該便攜式數(shù)控火焰切割機采用 移植導軌，跑車移動，單臂伸縮式布局 結構。這樣 , 對于割炬而言 , 其運動為縱向和橫向的復合運動 , 所以可以在水平面內(nèi)完成任意平面曲線的運動。為完成割炬的運動 , 需 將縱向驅(qū)動電機和橫向驅(qū)動電機的旋轉運動變?yōu)樾凶哕嚭蜋M梁上割炬的直線運動 , 為此 , 我們選擇了齒輪 — 齒條傳動方式來實現(xiàn)。割炬的提升與下降通過手動調(diào)節(jié)六角鎖緊螺母形式。機床的整體結構設計如圖 3 所示。它 分為方形滾珠 直線導軌 ，雙軸芯滾輪直線導軌，單軸芯直線導軌。 — 8— 直線運動導軌的作用是用來支撐和引導運動部件，按給定的方向做往復直線運動。 直線導軌副一般由導軌、滑塊、反向器、滾動體和保持器等組成，它是一種新 型的作相對往復直線運動的滾動支承，能以滑塊和導軌間的鋼球滾動來代替直接的滑動接觸，并且滾動體可以借助反向器在滾道和滑塊內(nèi)實現(xiàn)無限循環(huán)，具有結構簡單、動靜摩擦系數(shù)小、定位精度高、精度保持性好等優(yōu)點。因為滾動鋼球適應于高速運動、摩擦系數(shù)小、靈敏度高，滿足運動部件的工作要求，如機床的刀架，拖板等。支架包裹著導軌的頂部和兩側面。用于支撐大型的工作部件，支架的數(shù)量可以多于四個。45)176。 （ 2） 具有互換性 由于對生產(chǎn)制造精度嚴格管控，直線導軌尺寸能維持在一定的水準內(nèi)，且滑塊有 保持器 的設計以防止鋼珠脫落，因此部份系列精度具可互換性，客戶可依需要訂購導軌或滑塊，亦可分開儲存導軌及滑塊，以 減少儲存空間。 直線導軌的 工作原理 ： 直線導軌可以理解為是一種滾動 導引，是由鋼珠在滑塊跟導軌之間無限滾動循環(huán)，從而使負載平臺沿著導軌輕易的高精度線性運動，并將摩擦系數(shù)降至平常 — 9— 傳統(tǒng)滑動導引的五十分之一，能輕易地達到很高的 定位精度 。 線性導軌具有將安裝導軌的基礎加工及組裝時產(chǎn)生的垂直度、平面度、平行度等校直誤差平均化后進行吸收的特點。 綜上所述，該機床的 縱向橫向 導軌 都 采用直線導軌。 而 橫向?qū)к壙刹捎门_灣生產(chǎn)的 ABBA 系列 的 BRH15B（圖 5） 直線導軌。 數(shù)控切割機軌距 在 4m 以下的一般采用單邊驅(qū)動， 為實現(xiàn)運動的可靠性 , 兩條縱向 圓 — 11— 導軌分為主動導軌和副導軌，主動導軌上安裝有齒條。方便縱向移動裝置精確移動。導軌安裝時既要保證每列導軌的直線度和水平度還要保證兩列導軌的中心距和相互水平兩列縱向?qū)к壍闹行木嗯c橫向跨度一致。主動導軌上的行走車內(nèi)部安裝有驅(qū)動 步進 電機，并實現(xiàn)橫梁的橫向 移動 , 而副導軌上的行走車為橫向定位 , 以避免由于安裝或者受熱后橫梁的變形而使行走車卡滯。 在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度，稱為 “步距角 ”，它的旋轉是以固定 的角度一步一步運行的。由于脈沖信號數(shù)與步距角的線性關系，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點，使得在速度、位置等控制領域用步進電機來控制變的非常的簡單。快速步進電機的輸出轉距一般為： 。功率步進電機的輸出轉距一般為： 5NM40NM。此外，按勵磁相數(shù)可分為兩相、三相、四相、五相、 等。在本次設計中步進電機作為一種控制用的特種電機，利用其沒有積累誤差 (精度為 100%)的特點，采用開環(huán)控制系統(tǒng)。 步進電機的選擇主要包括三大要素步距角（包括相數(shù)）、靜轉矩、電流等組成。 步進電機的步距角的選擇主要取決于對負載精度的要求，通過將負載分辨率（當量）換算到步進電機的主軸上，每個當量步進電機應該走多少角 度其中包括減速。 — 12— 對于步進電機的力矩的選擇是對其動態(tài)力矩的確定，但這是比較復雜的。靜力矩的選擇是由步進電機的負載來確定的，而負載可以分為慣性負載以及摩擦負載等兩方面。大概分為以下幾點，直接啟動（一般為低速）時，兩種負載都要充分考慮，加速啟動時主要對慣性負載進行考慮，恒速運行是只需考慮摩擦負載。 綜上考慮，本次設計用的步進電機可采用 北京斯達特公司的 型號為 86BYG250B 兩相混合式步進電機 ， 并 采用與其配套的 MZ2H504A 驅(qū)動器， 兩相 相混合式步進電機其相關的參數(shù)如下： 齒條具有加工容易、壽命長、傳動精度高等特點，所以本機縱橫向運動均采用齒條傳動，齒形參數(shù)為模數(shù) m = 2 。 采用直接傳動的方式。 ,采用與其配套的 MZ2H504 驅(qū)動器， 8 細分以后，其歩距角為176。割炬縱橫向步進電 機的負荷是不同的，縱向電機負荷大，起最大靜轉矩 T【 6】 似計算為： idw2??? (式 1) 式中 w—— 切割機總重量（ kg）； 181。 將 w=40 kg , 181。因為 T,這說明電機選擇是合理的。 將 m=2kg， d=mz=40mm， i=1，帶入式（ 2） 中，計算的δ =，與機床數(shù)控系統(tǒng)中所提供的脈沖當量為 誤差約為 %，經(jīng)過實驗證實，這一誤差將使得切割時程序設定距離與割炬實際行走距離有 +%的誤差，因此可通過引入編程距離進行修正。 橫梁組件 1）橫梁的工藝加工要求 橫梁是切割機的關鍵部件 之一， 它的作用是聯(lián)結縱向行走機架并安裝割炬實現(xiàn)橫向運動，是主機的重要部分之一。 橫梁 的 主體結構采用開口矩形 45鋼結構。鋼板下料 的 尺寸 要 合理，機加工 平面度 、 基準面 和 垂直度要求 要 明確。要求 橫梁做高溫時效處理，從而 以保持機體永不變形。其他各焊接 部件 均 應 進行 消 除應力處理， 以 保證整機 有 足夠的 強度、 剛度和良好的動態(tài)平衡性， 從而使設備 可靠性高， 使用壽命長。其上選用導軌和一條齒條，裝在衡量工作基面上 。 由于橫梁上的負載不太大 .故橫梁可采用橫截面為箱形空心的焊接結構。 — 14— 材料選用鑄鐵 HT150， 則材料的抗彎截面系數(shù) )( 703080406 32222 mmbhBHW ??????? (式 3) 橫截面面積 )(1 1 0 070308040 2mmbhBHA ??????? (式 4) 橫梁的慣性矩 I為 )( 7030804012 43333 mmbhBHI ??????? (式 5) 慣性半徑 R= 3) 橫梁的校核 查文獻 [7]得：材料的極限強度δ b=441M Pa，安全系數(shù) n=。橫梁的許用撓度 fmm=，通過計算得橫梁上最大彎矩 M= 4： 受力圖： 剪力圖： 彎矩圖 : 圖 4 懸臂梁受力剪力、彎矩圖 — 15— 將 F1=2362N， F2=4162N， P=1750N， F3=50N帶入解出橫梁上最大彎矩 M= Nm，帶入公式校核的： ][)( 9m a x ?? ????? ? aMPWM (式 8) 則所設計的橫梁滿足抗彎曲應力要求。 。 【 2】 本 次設計的便攜式數(shù)控火焰切割機配有一把割炬， 可以 通過手動調(diào)節(jié)緊定螺釘來 固定割炬，并 且 控制割炬的上下移動。 它由外套和內(nèi)芯 構 成。前芯桿上表面有 18 條側槽， 其 頭部呈圓錐狀。該割嘴 可以 將氣體火焰聚集 并 結合到所需 要 加工的位置， 從而 克服火焰 的 分散現(xiàn)象，既可以 提高切割 的效率 ，又可 以 保證切割 的 質(zhì)量，同時 還可以 節(jié)約氧氣。 其 內(nèi)設鋼芯 不但可以 有效 地 保護氧孔不受磨損， 還可以 提高割嘴 的 使用壽命。 其 噪聲低、 能耗 低，（比普通割嘴節(jié)省 1/3 以上的耗氣量） 而且 工作范圍 大、 切割速度快、切割面光滑、切割順暢、割縫小 、 止回火安全、使用壽命長等特點。 當然也 可選用國 內(nèi) 上海氣割機廠生產(chǎn)的等壓式乙炔 型 快速割嘴或 者 丙烷快速割嘴。 割嘴 是 安裝在絕緣連接機構上 的 ，割嘴是一 個 導電體，割嘴與點火電路的一個點火 — 16— 輸出極 相 連接， 而 切割工作臺 則 與所述點火電路的另一個輸出極 相 連接。 切割氧孔道 采用 拉伐爾噴管 的 形式 ， 因此 具有 很 好的氣動力性能。