四坐标激光加工系统设计(开题报告+说明书+装配图+外文文献) 第2页
有保护膜材料的切割
大多钣金制品都需要经过切断、折弯等工序。而有些制品需要保持美观，表面不能有划伤或污迹。比如说装饰品、厨卫用具、招牌之类。这就需要在材料表面贴上保护膜。对于此类材料直接用激光进行切割时，就会出现图6的现象，从喷嘴喷出的加工气体会把保护膜吹离材料表面，导致无法加工。如果采用2次切割的办法，即先用低功率的激光切开表面的保护膜，然后用大功率的激光切断下面的金属材料。虽然此方法可以保证保护膜不会被吹掉，但是存在加工时间长、烧痕过大的缺点。最近三菱机新开发的新技术(如图8所示)可以完美地解决这个问题，既能一次切割下来，烧痕又微乎其微。
图6 图7 图8纯净打孔
通常对金属材料，尤其是对不锈钢材料进行打孔时，都会出现如图9所示的情况，熔融金属液飞溅在孔的周围，影响喷嘴对材料的接近，常发生喷嘴异常接触的报警。为了避免由此引起的加工不良，只好延长孔到预定加工轨迹的距离，这造成了材料的浪费。采用新技术的打孔可以有如图11所示的效果，进而达到节约材料、美观的目的，切割效果如图11所示。
图9 图10 图11毕业论文http://www.751com.cn/ 论文网http://www.lwfree.com/
三、 四坐标激光加工系统设计方案
1、控制方式选择
加工系统的定位精度与控制方式有关。开环控制伺服系统没有位置检测装置，控制系统发出进给脉冲，通过伺服系统控制部件的移动，对移动部件的实际移动量不进行检测。由于没有检测反馈，其位移精度主要取决于步进电机和传动元件的累计误差。有误差也不能自动纠正。其定位精度一般可达+-0.01~0.03mm。且速度也有一定的限制。
闭环伺服系统有位置检测装置，其定位精度主要取决于检测反馈部件的误差，所以，闭环系统的可以得到很高的精度和速度。其定位精度可达+-0.001~0.003mm。在闭环系统中，机械系统也包括在位置反馈回路之内。因此，系统受机械固有频率、阻尼比和间隙等因素的影响，时常成为系统不稳定的因素，从而增加了系统设计和调试的难度。全闭环系统主要用于精度和速度较高和大型的加工中心系统中。
半闭环伺服系统是从传动链中间部位取出反馈信号，可在传动链的任何部位进行角位移的测量和反馈，测量角位移比测量线位移容易。在半闭环伺服系统中，只补偿回路内部传动链误差，其定位精度比全闭环的稍差，一般可达+-0.005~0.01mm。半闭环伺服系统的稳定性比闭环系统好，且结构比较简单，调整和维护也比较简单，广泛用于各种加工系统。
考虑到稳定性，以及定位精度要求：定位精度+-0.05mm/300mm,重复定位精度+-0.02mm.本激光加工系统采用半闭环伺服系统。
2、电机选择
在确定驱动方式时，一般从输出功率与响应频率两个方面综合选择的。
伺服电机具有以下几个优点：
（1）输出力矩大，能直接驱动丝杠，从而简化了机床结构，降低成本且提高精度；（2）电机过载能力强，可以过载几十分钟；（3）动态响应性能好；（4）低速运转平稳；（5）易于调速等优点。
为了简化机械部分，减少变速机构，提高系统精度，本加工系统采用伺服电机驱动。
3、联轴器的选择
采用薄膜联轴器SFC。
联轴器是联接两轴或轴与回转件在传递运动和动力过程中一同回转而不脱开的装置。联轴器的选择主要考虑所需传递轴转速的高低、载荷的大小、被联接两部件的安装精度等、回转的平稳性、价格等，参考各类联轴器的特性，选择一种合用的联轴器类型。
薄膜联轴器SFC，外形尺寸大，扭转刚度小，故弹性回差也较小，其应用较为广泛，无侧隙、迟滞小、可以实现高精度定位，用于伺服电动机传动系统。
4、丝杠的选择
采用滚珠丝杠螺母。
滚珠丝杠螺母传动的优点：
（1） 摩擦小，效率高。一般情况下他的机械效率在90%以上，约比滑动丝杠的传动效率高2~4倍。
（2） 由于是滚动摩擦，动、静摩擦系数相差小，无论是静止，还是高、低速时，摩擦扭矩几乎不变，因而灵敏度高，传动平稳。
（3） 磨损少，寿命长。
（4） 通过预紧，可消除轴向间隙，提高轴向刚度。
但是滚珠丝杠不能自锁，结构较复杂，工艺性差，成本高。
5、导轨选择
采用滑动导轨。
尽管滑动导轨有着摩擦因数大、磨损快、使用寿命短、低速容易产生爬行等缺点。但结构简单，工艺性好，便于保证精度、刚度，在低速均匀性及定位精度要求不高的机床中，仍然得到广泛地应用。
6、润滑方式
自动定时定量润滑：用液压泵将润滑油抽起，并使其经定量阀周期地送到各润滑部位。其优点是自动化程度较高。
四、 预期效果
本激光加工中心集激光切割、焊接、打孔于一体，相信本产品的投入将会使激光加工带来方便，提高激光加工的自动化程度。对我国激光加工行业的发展将起到促进作用。
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