文档介绍：数控切割机曲线坡口切割枪架设计
绪论
数控切割机的发展趋势
随着国内经济形势的蓬勃发展以及以焊代铸趋势的加速,数控切割的优势正在逐渐为人们所认识。数控切割不仅使板材利用率大幅度提高,产品质量得到改进,而且改善了工人的劳动环境,劳动效率进一步提高。经过几十年的发展,数控切割机在切割能源和数控控制系统两方面取得了长足的发展,切割能源已由单一的火焰能源切割发展为目前的多种能源(火焰、等离子、激光、高压水射流)切割方式;数控切割机控制系统已由当初的简单功能、复杂编程和输入方式、自动化程度不高发展到具有功能完善、智能化、图形化、网络化的控制方式; 驱动系统也从的步进驱动、模拟伺服驱动到今天的全数字式伺服驱动。
随着现代机械加工业地发展,对切割的质量、精度要求的不断提高,对提高生产效率、降低生产成本、具有高智能化的自动切割功能的要求也在提升。数控切割机的发展必须要适应现代机械加工业发展的要求。从现在几种通用数控切割机应用情况来看,数控火焰切割机功能及性能已比较完善,其材料切割的局限性(只能切割碳钢板),切割速度慢,生产效率低,其适用范围逐渐在缩小,市场不可能有大的增加。
等离子切割机具有切割范围广(可切割所有金属材料),切割速度快,工作效率高等特点,未来的发展方向在于等离子电源技术的提高、数控系统与等离子切割配合问题,如电源功率的提升可切割更厚的板材;精细等离子技术的完善和提高可提高切割的速度、切面质量和切割精度;数控系统的完善和提高以适应等离子切割,可有效提高工作效率和切割质量。
激光切割机具有切割速度快,精度和切割质量好等特点。激光切割技术一直是国家重点支持和推动应用的一项高新技术,特别是政府强调要振兴制造业,这就给激光切割技术应用带来发展机遇。在国家制定中长远期发展规划时,又将激光切割列为关键支撑技术,因为它涉及国家安全、国防建设、高新技术的产业化和科技前沿的发展,这就把激光切割提升到很高的重视程度,也必将给激光切割机的制造和升级带来很大的商机。前几年,国内在销的激光切割机大部分为国外进口产品,国内产品所占份额甚小。随着用户对激光切割技术特点的逐步深入了解和示范性采用,带动了国内企业开发、生产激光切割机。
研发数控切割机的目的和意义
目前,我国金属加工行业使用的数控切割机是以火焰和普通等离子切割机为主,但纯火焰切割,已不能适应现代生产的需要,而目前市场需求的数控切割机多为数控等离子切割机,该类切割机可满足不同材料、不同厚度的金属板材的下料以及金属零件的加工的需要,因此需求量将会越来越大,但与国外的差距仍极为明显,主要表现为:发达国家金属加工行业90%为数控切割机下料,仅10%为手工下料;而我国数控切割机下料仅占下料总量的10%,其中数控等离子切割下料所占比例更小。究其原因,较高的设备成本、复杂
的维护和操作制约了数控切割在我国的进一步普及。因此国内数控切割机生产厂家引进了国外控制系统技术,经过二次开发后运用到了切割领域中,设计出了适合我国国情的数控切割机。我国数控切割市场发展潜力是巨大的。
数控曲线坡口切割机的概述
数控曲线坡口切割机采用齿轮传动或平面行连杆机构,是一种多用的典型切割设备。该机可在板材上进行V、X、Y型曲线坡口切割,在船体、压力容器和其它曲面上常用的变角度曲线坡口切割。也可对H型、T型等多种截面的型材进行切割,以及对管材进行相贯线切割。被广泛应用于大、中型金属材料的加工制造企业。本课题所研究的数控曲线坡口切割机具有切割范围广(可切割所有金属材料),切割速度快,工作效率高等特点。未来的发展方向在于等离子电源技术的提高、数控系统与等离子切割配合问题,如电源功率的提升可切割更厚的板材;精细等离子技术的完善和提高可提高切割的速度、切面质量和切割精度;数控系统的完善和提高以适应等离子切割,可有效提高工作效率和切割质量。
因此,研究本课题具有重要的意义。
2 模型及割具运动分析
切割模型
数控曲线坡口切割机是一种多用的典型切割设备。该机即可在板材上进行V、X、Y型曲线坡口切割,又可在材料上进行变角度的曲线坡口切割(如图2-1),也可对H型、T型等多种截面的型材进行切割,以及对管材进行相贯线切割(如图2-2)。
图2-1 板材变角度曲线图2-2 空间相贯线曲线
割具运动分析
若被切物体保持不动,割枪沿摆动轴摆动,割炬体以旋转轴为中心旋转,通过数控系统实现摆动轴和旋转轴联动。切割机整体通过支架可以实现X、Y、Z3个自由度的运动,这样,按照一定的数学关系联动,就能切出所需的曲线。
图2-3割炬运动分析
3 设备总体方案及布局
机床总体方案
对数控曲线坡口切割机的设计有2个方案:
方案1:采用平面平行连杆机构;整个连杆机构铰接于一固定轴上