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激光是上世纪最伟大的发明之一,它一问世,就获得了异乎寻常的飞速发展,被广泛应用于各个领域中,特别是1960年第一台激光器诞生以后,形成了各种激光技术,如激光切割技术、激光雕刻技术、激光焊接技术和激光成像技术等等,其中激光切割技术的应用尤其广泛,促使了金属与非金属激光切割机的出现。本课题研究的就是一种金属激光切割机,它属于板管两用激光切割机,既可以切割金属板材,又可以切割金属管材。如今,金属切割行业中切割对象越来越多样化,同一个加工厂家可能既要切割金属板材,又要切割金属管材等形状复杂的材料,迫切需要一机多用,降低成本。因此,板管两用激光切割机的市场前景越来越大。
本课题通过详细的分析,确定了选用适合板管两用激光切割机结构形式的方向,并通过多种方案对比与研究,确定了板管两用激光切割机的整体结构形式。本板管两用激光切割机采取了悬臂式结构,选用的是YAG固体激光器光路系统,割炬上设有聚焦跟踪系统,X、Y方向都采用的是高精密滚珠丝杠和低噪音直线导轨,设计有切板和切管两种更换容易的工作台,采用DSP微处理器的四轴联动的运动控制卡。选用切板和切管两种控制软件,客户根据不同的切割需求选用不同的切割软件。
首先,本文利用solidworks三维软件对板管两用激光切割的X、Y轴底座、悬臂安装底板、切板工作台和切管工作台等主要机械结构进行了三维设计,解决了切管工作台在工作过程中出现的问题。
其次,本文对X、Y轴的直线导轨、滚珠丝杠和驱动电机的规格确定,进行了详细的分析计算,确定了各组件的规格型号,并完成了各组件的三维设计。
最后,本文研究了板管两用激光切割机的控制系统。对各种激光器进行了详细的介绍与分类,并对固体激光器与CO2激光器进行比较,最终选择了YAG固体激光器,选用了非接触式的电容传感器跟踪系统,保证了切割质量。详细研究并选用了满足切割需求的切板、切管控制软件,对软件的性能特点、软件的组成部分、参数设置和相贯线切割功能进行了详细的研究介绍。
本文研究开发的板管两用激光切割机,切割功能多样,加工范围广,可实现对3mm以下的碳钢板、不锈钢板、铜板、铝板等金属材料进行切割加工,也可对壁厚小于3mm、管径小于300mm的金属管件进行加工,同时可对已成型的机箱、机柜进行开孔修整加工,具有很高的使用价值。