2激光切割机所能实现的两种功能及特点
2.1激光切割
采用激光切割技术切割金属板材时，由于对板材无作用力，且热形变很小，所以适合切割精度要求较高的零件。
激光切割术的加工原理是用凸透镜将激光器发出的激光束聚焦在工件表面上产生的高温使工件表面融化或气化，在由激光头处喷出的辅助气体将残留物吹走从而达到切割工件的目的。
激光切割技术具有以下优点：
1、在加工精度要求较高的工件时，加工效果较好。
2、切缝窄：激光束经过聚焦镜聚焦后，加工部位的温度瞬间升至上千摄氏度，工件材料瞬间融化或气化，蒸发后形成切缝。由于焦点小，加工速度快，切缝的宽度往往能达到0.3mm以内。
3、切割面完整：由于激光在切割工件时，刀头并不直接作用于工件表面，无切削力作用，所以能做到切割面无毛刺。
4、加工速度快：直线切割速度可达700mm/s，相比线切割，激光切割的速度明显更快。
5、工件加工质量好：刀头与工件无接触，不划伤工件，加工速度快切面受热形变量小，加工精度高，基本一次成型，不需要重复加工。
6、可加工材料广泛：激光可根据激光器种类的不同可以对钢板、铝合金板、木板、布料、皮革和有机玻璃等进行加工。
7、节约成本：加工零件时，相比于冲压加工，激光切割不需要配套模具，无须修理模具，降低了生产成本，适合钣金件的加工。
8、缩短产品制造周期：新产品研发时，随时会改动,激光切割技术可在电脑端随时改，随时加工，极大的节约了时间。
3激光切割机结构设计
3.1 激光切割机的组成部分
（1）外壳部分
外壳的组成部分有：上盖、主体机壳、后盖、废料仓、地脚。
（2）传动系统
传动系统的组成部分有：步进电机（动力来源）、传动轴、齿轮减速机构、皮带、定滑轮。
（3）光路系统
激光管处反射镜、X轴反射镜、Z轴反射镜、激光头（内置聚焦镜）、光路保护装置。
（4）激光发生系统
激光发生系统的组成部分有：60W二氧化碳激光管、60W激光电源（5）数控系统
数控系统的组成部分有：配电盘、数控机床运动控制卡、控制面板、泊楚CypTube激光切割控制系统。
（6）水泵、风机、气泵。
3.2 外形尺寸
此次设计的数控激光切割机采用卧式结构，根据市场上已有的同类型激光切割机外形参数，本激光切割机的外形尺寸定为：2500mm×1780mm×1235mm
3.3 光路设计
图3.1激光切割机光路原理图
飞行光路是激光切割机光路设计中普遍采用的激光传导方式。是指在激光加工中，将激光器固定，通过镜面反射来改变激光的传输路径，通常采取的措施是反射镜。激光器出光位置不变，通过步进电机带动反射镜运动和聚焦镜运动，达到使激光器稳定输出的目的[[[4] 朱秀芹.激光切割技术在生产中的推广应用[J].宁波:衡器，2003.1:11-14]]。
圆偏振反射镜片、线偏振反射镜片以及聚焦透镜是激光切割机光路的基本组成部分。
4工作台的设计
4.1工作台的类型
由于激光切割属于特种切割，在机床工作的过程中，由激光头射出的高能激光束聚焦在代加工材料表面使之融化或气化来达到切割的目的。若采用的工作台存在缺陷，极易引起加工材料起火、破损等。故而，在小型激光切割机加工台面的设计上，多采用蜂窝铝箔台面。
优点：1、重量轻、承载能力大2不易变形3、耐高温4、拆卸简单，便于更换5、抗风化、抗化学腐蚀6、寿命长。
基于合金蜂窝铝箔台面的特点，本次激光切割机的台面选择合金蜂窝铝箔台面为工作台。
4.2工作台基本尺寸的初步确定和重量估算
结合设计需求，工作台的基本参数定为:
1、工作台行程:横向900mm,纵向600mm;
2、工作台最大尺寸(长×宽×高):950mm×650mm×650mm;
3、工作台最大负载:200N;
4、台面粗糙度:1.0~1.8;
5、使用寿命:10年。
5导轨的选择
直线导轨的种类有三种：1、滚轮直线导轨2、圆柱直线导轨3、滚珠直线导轨。在数控机床中选择合适的导轨来支撑和引导运动部件是十分重要的。[[[7] 陈树明.激光切割技术现状及发展[J].济南:锻压机械，2002.2:3-5]]其中，滚珠直线导轨由于具有诸多特点，在数控机床研发领域得到的大量运用。
图5.1滚动直线导轨结构图
滚珠直线导轨自1970年出现以来, 逐步改进迭代进而形成了一种具有结构简单、摩擦力小、定位精度高及精度保持性好等优点的滚动支承机构。 [[[8] 花银群，陈瑞芳，张永康，杨继昌.激光切割表面质量比照判别与控制方法[J].北京:金属热处理，2001.3:3-5]]它的特性主要有；
摩擦特性：
滚珠直线导轨副的摩擦因数一般控制在0.002 到0.005之间,而滑动导轨则要高出50倍左右。在速度变化时,摩擦力因数稳定，采用滚珠直线导轨的机床运动速度更快也更加灵活,[[[9] 大舟.激光切割成功的应用[J].长春:光机电信息，1995.5:14-17]]在高速运作下仍十分平稳，所以特别适合激光切割机这种高精度加工机床。
6步进电机的选型及齿形带
6.1步进电机的和齿形带的特点
步进电机是将电脉冲信号转变为直线位移的可变换式电动机。是现代多数精密设备的主要驱动部件。[[[12] 宋威廉.激光加工技术的发展[J].北京:机械工社，2008.3:755-758]]在通常情况下电动机转过的角度只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受其他方面的影响,接收一个脉冲信号,步进电机驱动器就驱动步进电机转动一个固定的角度,称为“步距角”。电动机转过的角度由脉冲数控制，由于脉冲数是可控的，所以步进电机的运动可以做到精确定位。通过控制脉冲频率可以控制步进电机的转速和加速度[[[13] 曾智江，朱三根.微细技工技术的研究[J].北京:高等教育出版社，2007.9-14]]。
图6.1步进电机实物图
步进电机的结构和工作原理不同于普通直流电机，它具有下列特点：
定位精度很高：
步进电机的精度是只与生产时的误差有关，而与正常使用中的其他因素无关，在不超过负载时，步距角只与脉冲数有关。
锁定功能 ：
当电机通电且没有输入脉冲信号时，电机会产生锁定力矩限制转子转动。
控制简单 ：
只需控制对步进电机驱动器发出的脉冲信号就可实现对步进电机的精准控制。
13激光切割机安全操作注意事项
1、遵守数控机床安全操作规程;
2、激光切割机操机前应参加专业培训，熟悉设备的结构、性能以及操作流程后才可使用设备;
3、穿戴防护用具，调光时眼睛不可与激光束水平，以免灼伤;
4、分清材料是否可以加工，以免加工时发生危险;
5、设备在工作时，加工者不得擅自离开，应当断电或停机，以免发生火灾;
6、机床附近应摆放灭火器;
7、机床加工工件时，周围不可堆放杂物，以防着火;
8、若加工过程中出现异常状况，应立即停机，及时排除故障后才可继续使用;
9、谨防触电;
10、开机后低速开动机床，检查设备是否撞刀或有异响;
11、切割工件前，应先试切，检查设备运行情况;
12、需要使用机床时，应注意机器是否平稳，以免发生机床摇晃碰撞的情况;
13、定期检查、维护、保养。
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