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（图纸+论文）数控火焰切割机的设计（全套完整）

量为，则有则如果两个齿轮同方向各转过个齿，则丝杆的轴向位移为例当，时，。可以达到很高的调整精度。滚珠丝杆螺母副的安装滚珠丝杆螺母副所承受的主要是轴向载荷。它的径向载荷主要是卧式丝杆的自重。安装时，要保证螺母座的孔与工作螺母之间的良好配合，并保证孔与端面的垂直度等。这时主要是根据载荷的大小和方向选择轴承。另外安装和配置的形式还与丝杆的长短有关，当丝杆较长时，采用两支撑结构当丝杆较短时，采用单支撑结构。滚珠丝杠两端支撑形式图端固定，端自由适用于短丝杆及垂直丝杆。图端固定，端浮动端同时承受轴向力和径向力，另端径向力，当丝杆受热伸长时，可以通过端做微量的轴向浮动。图两端固定的支撑形式通常在它的端装有碟形弹簧和调整螺母，这样既能对滚珠丝杆施加预紧力，又能在丝杆热变形后保持不变的预紧力纵向滚珠丝杠副的设计及电机的选择.滚珠丝杠精度由于本系统要求达到的定位精度,根据此要求查阅滚珠丝杠样本,对于级精度丝杠,任意内导程允许误差为.,级精度丝杠的导程允差为.。初步设计时先设丝杠的任意行程内的行程变动量为定位精度的,即,因此,取滚珠丝杠精度为级,即级精度丝杠。.滚珠丝杠选择滚珠丝杠的名义直径滚珠的列数和工作圈数，应按当量动载荷选择。丝杠的最大载荷，为切削时的最大进给力加摩擦力最小载荷即摩擦力。由于此机床采用火焰切割所以切屑力忽略不计。本参数可估计工作台及能加工工件的最大重量为则钢的密度查表可得为。动的摩擦系数效率磨损寿命抗爬行性能传动精度和轴向刚度等虽比静压螺旋传动稍差，但远比滑动螺旋传动为好。滚动螺旋传动的效率般在以上。它不自锁，具有传动的可逆性但结构复杂，制造精度要求高，抗冲击性能差。它已广泛地应用于机床飞机船舶和汽车等要求高精度或高效率的场合。滚动螺旋传动的结构型式，按滚珠循环方式分外循环和内循环。外循环的导路为导管,将螺母中几圈滚珠联成个封闭循环。内循环用反向器，个螺母上通常有个反向器，将螺母中滚珠分别联成个封闭循环，每圈滚珠只在本圈内运动。外循环的螺母加工方便，但径向尺寸较大。为提高传动精度和轴向刚度，除采用滚珠与螺纹选配外，常用各种调整方法以实现预紧。在中，将滚动螺旋传动称为滚珠丝杆副。该标准规定，滚珠丝杆副分为定位滚珠丝杆副称类和传动滚珠丝杆副称类。前者是通过旋转角度和导程控制轴向位移量的滚珠丝杆副，后者是与旋转角度无关用于传递动力的滚珠丝杆副。滚珠丝杠副的工作原理及特点滚珠丝杠螺母副是数控机床中回转运动转换为直线运动常用的传动装置。它以代替丝杆螺母副中的滑动，摩擦力小，具有良好的性能。组成及工作滚珠的滚动原理滚珠丝杠螺母副的结构原理图•组成主要由丝杆螺母滚珠和滚道回珠器螺母座等组成。•工作原理在丝杆和螺母上加工有弧行螺旋槽，当它们套装在起时便形成螺旋滚道，并在滚道内装满滚珠。而滚珠则沿滚道滚动，并经回珠管作周而复始的循环运动。回珠管两端还起挡珠的作用，以防滚珠沿滚道掉出。特点•传动效率高机械效率可高达。•摩擦力小主要是用滚珠的滚动代替了普通丝杆螺母副的滑动。•轴向间隙可消除也是由于滚珠的作用，提高了系统的刚性。经预紧后可消除间隙。•使用寿命长制造成本高主要采用优质合金材料，表面经热处理后获得高的硬度。滚珠丝杆螺母副的消隙•双螺母垫片调隙修磨垫片厚度消隙滚珠丝杆螺母副采用双螺母结构类似于齿轮副中的双薄片齿轮结构。通过改变垫片的厚度使螺母产生轴向位移，从而使两个螺母分别与丝杆的两侧面贴合。拟解决的主要问题中型火焰切割机设计最困难,使用时可靠性最差的要害在于轴的驱动，可有以下几种方案以供选择方案大型加工中心数控机床上常用的设计是采用长滚动导轨与长滚珠丝杠主要问题在长滚珠丝杠的制造成本极高，安装上难度很大。方案二采用精密齿轮齿条传动满足长行程的需要，中捷友谊厂为上海磁悬浮项目提供的大型加工中心就采用该方案。齿条固定齿轮安装在龙门架上，由伺服电机通过同步带减速驱动齿轮。该方案也是目前大型火焰切割机的常用方案。当支撑龙门架的两根导轨问距很大时，般采用双驱动，可靠性不高。由上面两种方案的对比，加上滚珠丝杠副的特长动力更省驱动力矩仅为滑动丝杠副的，具有较高的运动效率，可以更加省电。高精度的保证滚珠丝杠副都是由高水平的机械设备连贯生产出来的，制作精度更高。微进给可能滚珠丝杠副由于是利用滚珠运动，所以启动力矩极小，不会出现滑动运动那样的爬行现象，能保证实现精确的微进给。无侧隙刚性高滚珠丝杠副可以加预压，由于预压力可使轴向间隙达到负值，进而得到较高的刚性。高速进给滚珠丝杠副由于运动效率高发热小，所以可实现高速进给运动。可得出在追求设计出台高精度，高性能数控机床，方案比较好。.控制及传动系统选用数控火焰切割机的主要技术参数纵向导轨长度跨距有效切割宽度.有效切割长度切割厚度切割精度．最高行动速度，．割炬组数单割炬割炬升降范围定位精度.根据本紧急系统定位精度的要求,应选用全闭伺服系统。从产品目录中查得伺服电机的最高转速为或。如果伺服电机通过联轴节与丝杠接，即。工作台快速进给的最高速度要求达到。取电机的最高转速,则丝杠的最高转速也为。基本丝杠导程综上所述，采用螺母丝杠副作为传动，全闭环伺服系统进行控制。第章火焰切割机传动装置设计.螺旋传动利用螺杆和螺母的啮合来传递动力和运动的机械传动。主要用于将旋转运动转换成直线运动，将转矩转换成推力。按工作特点，螺旋传动用的螺旋分为传力螺旋传导螺旋和调整螺旋。传力螺旋以传递动力为主,它用较小的转矩产生较大的轴向推力,般为间歇工作,工作速度不数控,火焰,切割机,设计,毕业设计,全套,图纸摘要本课题所设计的数控火焰切割机是种中型切割设备，它可以很方便的对金属材料进行直线或曲线切割，可广泛应用于机械建筑化工航天等行业。首先，本文通过对火焰切割技术及数控火焰切割机的国内外研究现状的分析，对火焰切割机的总体结构进行了设计，整体采用龙门式结构，纵向横向和垂直三个方向进给运动均选用电动机带动滚珠丝杠传动的开环控制系统。其次，由于火焰切割机切割工件时无切削力，所以纵向进给运动采用电机直接驱动来完成。最后，为了加工制造的方便还绘制了切割机的所有零部件和装配体的工程图。关键词数控火焰切割机，龙门式，结构设切割技术的种类及发展．数控火焰切割简介火焰切割及数控火焰切割技术国内外数控火焰切割技术的发展数控火焰切割机的市场及发展第二章机床总体设计．总体方案的确定．控制及传动系统选用第三章火焰切割机传动装置设计．螺旋传动滚珠丝杠副的工作原理及特点.纵向传动滚珠丝杠支撑件的设计计算及电机的选择横向垂直向滚珠丝杠支撑件的设计计算及电机的选择第四章导轨．导轨设计第五章机床的维护.结论参考文献致谢附录附录附录.第章绪论.切割技术的种类及发展切割是焊接生产备料工序的重要加工方法，包括冷热两类切割，而热切割又有气体火焰切割电弧切割等离子切割和激光切割等各种工艺方法。目前各种金属和非金属切割已经成为现代工业生产特别是焊接生产中的个重要工序，被焊工件所需要的几何形状和尺寸，绝大多数是通过切割来实现的。切割技术被广泛的应用在国民经济建设的各个领域里。近年来，由于机械工业飞速发展的需求和国外先进技术的引进，我国切割技术无论在新工艺的开发方面，还是在新能源的利用方面都有了长足的发展。自动化半自动化切割技术的发展，使得切割技术可以代替部分机械加工，大大提高了工作效率，还可以提高金属材料的利用率。气体火焰切割是热切割中最早被采用和最常用的工艺方法，这种切割方法设备简单操作方便灵活投资费用少切割质量好等特点。尤其是能够切割各种含曲线形状的零件和大厚度工件等系列特点使得它自进入工业领域以来直作为工业生产中切割碳钢和低合金钢的基本方法而被广泛采用。而本文介绍的数控火焰切割机就是在早期切割机的基础上结合近年来高速发展的微型计算机技术被广泛应用于工业领域的实际情况设计出的种新型切割设备。.数控火焰切割简介火焰切割及数控火焰切割技术火焰切割就是利用气体火焰的热能将工件切割处金属预热到定温度后，喷出高速切割氧气流使预热处的金属燃烧并放出热量实现切割的方法。最常见的气体切割是氧乙炔火焰切割。钢材的气割是利用气体火焰称预热火焰将钢材表面加热到能够在氧气流中燃烧的温度即燃点，然后送进高纯度，高流速切割氧，使钢材中的铁在氧氛围中燃烧生成氧化铁熔渣，同时放出大量热，借助这些燃烧热和熔渣不断加热钢材的下层和切口边缘，使之也达到燃点，直至工件的底部。与此同时，切割氧流把氧化铁熔渣吹掉，从而形成切口将钢材切割开。数控火焰切割机是应用计算机数字程序控制的全自动化切割设备，人们借助计算机辅助设计程序，把所要切割零件的形状尺寸切割顺序及切割过程中的各项辅助功能按定的语言程序规则进行编程，然后输入控制机，经运算后发出运动控制及辅助功能指令，再有伺服行走系统和切割执行机构协调动作，从而完成所需零件的切割。数控火焰切割机的特点．功能齐全，自动化程度高．具有割炬自动升降和自动调高自动点火自动穿孔自动切割喷粉画线喷印字码喷水冷却割缝自动补偿熄火返回重割动态图形跟踪显示等功能，实现了切割全过程的自动控制。．可配置多个割炬工作，省去了制作样板和划线的工时，生产效率高．采用套料程序，提高钢板利用率。．能合理选定切割工艺参数及切割路径，可减小热变形，加工精度高，切割质量好，能够减少后续打磨和装焊工时。．切割信息易于准备修改和保存。．机器运行稳定可靠，操作方便国内外数控火焰切割技术的发展随着科学技术的发展，数控技术和微型计算机技术也迅猛发展，数控机床数控切割机等已被人熟悉和利用。年之后，数字控制技术已经作为生产自动化的强有力手段得到了迅速推广，并且也引入到庞大而繁杂的造船工业之中了。年，英国氧气公司首先试制成功了世界上第台数控切割机，并于年正式投入挪威斯托德造船厂的造船生产使用中，随后不少造船工业发达国家相继开展了数控切割机的研制热潮。到了六十年代中后期，己有相当数量的数控切割机投产使用。它们编程简单操作方便加工质量稳定，大大减轻了劳动强度，降低加工周期，增加经济效益和社会效益，发展前景广阔。进步开展微机控制机床的研究和生产工作，将是我国机械工业改造旧设备，研制新机型的个经济有效的途径。数控切割机在造船工业中的应用是造船工艺的项重大改革，是实现船厂现代化改造的个重要内容。数控火焰切割机属于对金属结构件进行切割下料的气割设备。在机械船舶压力容器冶金行业中，各种形状的厚钢板的切割下料工作量非常大。随着国民经济的发展，数控技术已应用于国民经济的各个部门，切割设备也不例外。目前，国内许多大型结构件企业为减轻工人的劳动强度，提高产品质量和劳动效率，不惜耗资以每台五六十万元的价格从国外购进数控切割设备。国内生产的该类设备般每台也在三四十万元以上，这样的价位对于中小金属结构件企业来说望尘莫及。因此，面向中小企业，开发种经济型数控火焰切割机床，有很大的市场潜力，必将取得明显的社会效益和经济效益。目前国外的