1、第一章 绪论11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）中的一个重要工序，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 、 自动 切割技术的发展， 切割技术 代 机械加工，大大 了工 ，还 金属 料的利用 。气体火焰切割是热切割
2、中 被 用和 用的工艺方法， 种切割方法设备 、 方 、 用 、切割 等特。是能切割各种形状的currency1件和大“工件等一特 自进fi工业领域 来一fl为工业生产中切割 和金的 方法而被广泛 用。而 的数火焰切割机”是在 切割机的 近年来 速发展的 机技术被广泛应用于工业领域的实设的一种新 切割设备。火焰切割是 的热切割方，切割金属“ 1 1，是需要切割的绝大多数 “在20 ，应 用 切割方。火焰切割是利用 过 中产生的 来切割 ，火焰割 的设为 了 的 气， 的切割 。 火焰切割设备的成 是切割金属 一经济有 的 ，是在切割方面有足。 等离子 来，火焰切割的热 要大 多热 形 大。为了
3、切割 有 ， 需要有 技术能在切割过 中 金属的热 形。 火焰切割方法有割 切割和切割机切割两种。 割 切割 割 又 火焰枪。 用的 气同，构造也同。 用的是 一乙炔火焰枪。乙炔压力为0.01012MPa， 气压力为0.50l.0MPa。两种气体 别通过各自的通路在火焰枪内混 ，喷的火焰大小和性 调节 工 持火焰枪进行切割，通 用于大管坯和坯轧后的切断或用于 矫fl后去除缺陷的补 切割。 切割机切割 由工 原理类似于火焰枪的切割 、定尺机构和切缝清理装置组成。定尺机构有机械、脉冲和光电， 实现自动定尺。切缝清理装置专门清理切缝I口粘附的残渣， 防 轧制 的表面 。清理方法有用刮刀刮掉粘渣的也有
4、用一组 速旋转的尖角锤头打掉粘渣和毛刺的。火焰切割机多 为连铸机后坯的在切割设备，切割大断面方坯、坯 大管坯，还用来切割“大于50mm的成品。112数控火焰切割简介121 火焰切割 数火焰切割技术火焰切割”是利用气体火焰的热能将工件切割金属预热 一定 “后，喷 速切割 气流 预热的金属 放热 实现切割的方法。 见的气体切割是 -乙炔火焰切割。 的气割是利用气体火焰（ 预热火焰）将 表面加热 能在 气流中 的 “（即 ），然后送进 纯“， 流速切割 ， 中的 在 氛围中 生成 熔渣，同 放大 热，借助 些 热和熔渣断加热 的 层和切口边缘， 也达 ，fl至工件的底 。 此同 ，切割 流把 熔渣吹
5、掉， 而形成切口将 切割开。数火焰切割机是应用机数字 序制（Computer Numerical programControl）的全自动 切割设备， 们借助机辅助设 序，把所要切割currency1件的形状、尺寸、切割顺序 切割过 中的各项辅助功能按一定的语言 序规则进行编 ，然后输fi制机，经运后发运动制 辅助功能指令，再有伺服行走统和切割执行机构协调动 ， 而完成所需currency1件的切割。数火焰切割机的特：功能齐全，自动 “ 具有割 自动升降和自动调 、自动火、自动穿 、自动切割、喷 、喷 字 、喷 冷 、割缝自动补 、 火 重割、动形 等功能，实现了切割全过 的自动制。 置多个割
6、工 ， 去了制 和 的工 ，生产 用 料 序， 利用 。能理 定切割工艺 数 切割路 ， 小热 形，加工 “ ，切割，能 后 打 和装焊工 。切割 于备、和 。机运行定 currency1， 方 。122 国内外数火焰切割技术的发展国外工业发达国，“国、 、fi等，fl 开发各种新 切割设备（特别是数切割机）和新的切割工艺。开发了各种速割 和 速切割方法，“ 压 速割 、 压 流割 、 压 ”速割 、层 ”割 ， 多割 组 速切割方法等。国外数火焰切割机的生产要 中在国、国和 要有国的 （E SAB）、（MESSER） 的中（TANAKA）小（KOIKE），国的（L-TEC）、（LINDA）等
7、。而能代表数等离子切割技术 的 中在国，国 的数切割机是 品种全、功能 多、 、几 包括了所有非接切割 的数切割机。国外数火焰切割机的生产要 中在国、国和 要有国的 （E SAB）、（MESSER） 的中（TANAKA）小（KOIKE），国的（L-TEC）、（LINDA）等而能代表数等离子切割技术 的 中在国，国 的数切割机是 品种全、功能 多、 、几 包括了所有非接切割 的数切割机。我国数切割技术的开发工 开于2080年代， 是数火焰切割机。 了2090年代，在数火焰切割技术 于成 ，国内一些数切2割机产品在 多方面已形成自 有的特，实现了 自动 ，多功能和 currency1性 。在 些方
8、面，产品的技术性能 至过了国外的产品。在此，国内的生产 业又通过 接引fi国先进的等离子切割统， 引进和自开发 的方法，开展了数等离子切割机的 制。 经20多年， 于 了 的成”，目前国产数等离子、火焰切割机门类和规已齐全，中 产品在技术性能指 和功能已接近或达 国 ，产业 进展顺利，已具备一定的经 规 。目前国内生产数火焰切割机的要有切割焊接有 ， 有 ， 焊切成 设备有 ， 数机械制造有 ， 利 数切割设备有 ，无 焊割设备， 达 技有 等几。现在国产数火焰切割机 国外产品的 距已经大，性能也 定，只是国产切割机为 ，一些要 件“电磁气阀、 压阀、交流伺服统等 用进口件，目前产品的 仍然定
9、。总，无论 切口 、损件的耐用“等国产 进口的仍有一定的 距，因此要完全 代进口还需一 间。123 数火焰切割机的 场 发展数火焰切割机是一种将电脑制、 密机械传动、 、 气切割三者技术的 、 “、 currency1的热切割设备。适用于造船工业，重 机械， 工设备，锅炉制造，机车车辆，石油 工等制造行业的 “热切割的新自动 设备。现代金属制造 业“：造船、压力容、工 机械、电站设备、桥梁和 构等行业为优 产品的 构性能， 产品更经济，生产周更短，在国 场更具竞争力”必须对原有的制造技术和生产工艺 新的设想和要求，首先要彻底 往 工和 自动切割的 状，广泛 用数切割设备，只有 能 根 缓解了我
10、国机械制造业飞速发展所带来的和 金属 切割 急剧增大的巨大压力，为 后在整个制造业大应用数等离子、火焰切割机和应对未来国外同类 业的挑战打 了。目前，我国机械加工行业中 料普遍 用 工乙炔切割， 种现象仅在于小规 件生产的小 业，也在于大批 生产的大 业中，而国外 业的 料工序大 用了数 乙炔或数等离子切割方法，仅 料利用 ，而 善了产品 ，优 了工 环境， 工 了 。所 数 料能在我国普 要有三个方面原因： 金问题设备故障维护问题、 问题。因此 制功能是很强大 ，性能 currency1价对 宜的实用 的火焰切割机”迫在眉睫 也”意味着目前设和制造经济 数火焰切割机在国内将有广阔 场。34第
11、二章 总体方案2.1总体方案的确定数火焰切割机的 构有龙门、鼠笼、龙、车、兔、壁仿行、壁虎等 多形。 课题总体布局 用龙门 构，龙门 构框架专门设横梁，龙门框架的顶梁亦即横梁切削头安装在垂fl方向进给的溜，横向溜沿横梁导轨 横向进给运动，割 沿垂fl方向导轨 垂fl进给运动。由于该火焰切割机切割工件 反切削力几 为currency1，纵向进给运动 由工 台来完成，所 纵向 用电机fl接驱动工 台来完成。 课题所设的切割机整体 构“ 2.1所 。1xxxxxxxxxxxx预热氧预热氧 预热氧预热氧切 割氧 切割 氧乙炔 乙炔52.1 数火焰切割机2.2控制及传动系统的选用纵向、横向和垂fl三个方
12、向的进给运动由 进电动机驱动的开环制统电动机 用反应 进电动机， 类电动机 距角小，工 频 ，制功 小，输转矩大，无励磁 具有转矩定位的优。横向、纵向和垂fl进给运动 用滚珠丝杠传动。滚珠丝杠的摩擦数小于丝杠， 而 各个进给总体刚“值增大， 传动 ，综 定总体方案为： 用机对数据进行理，由I/O接口输脉冲给 进电动机带动滚珠丝杠实现纵向、横向和垂fl方向的进给运动。三个方向的进给运动是 课题设的重，将在 面 阐述。第三章 驱动部分设计3.1电动机的选择设要求 引 功 为750W，为数车 纵向运动驱动，要求转速定 足间断工 ， 动转巨 小功 要求 。 机械设表16.2 电机为Y801-2电动机，
13、要 数为：定功 ：0.75KW 转速：2825r/ min定转矩：2.2 大转矩：2.2定电压：380V 接方：Y3.2 减速器设计数火焰切割机的性要求 ，纵向运行速“ ，要求 速机体小，传动 围 大， 短间断工 ，功 小。 NGWN-3Z（I） 速机， 传动 为i=74。该 速机 构 ，传动 围大，6制造安装 。适于短间断工 、小功 动力传动。 a 输 ，i 大于 一值后3Z（I） 传动将产生自 。3.3 各级传动转速、功率、转矩计算速机输fi各 一 为 、 、 各 转速1 2825 /minn r=2 1/5.1 553.7 /minn n r= = (3-1)3 1/74 38.2 /m
14、inn n r= = (3-2)各 功 0.75op kw= 1 0 1 2 0.75 0.98 0.97 0.713p p kwh h= * * = =创 (3-3)2 1 2 3 0.713 0.98 0.97 0.68p p kwh h= * * = =创 (3-4)各 矩1 0 09550 / 9550 0.75/2825 2.56T P n N m= * = 2 1 19550 / 9550 0.713/553.7 12.3T P n N m= * = 3 2 29550 / 9550 0.68/38.2 170T P n N m= * = (3-5)将 数据表“ 表3 1 各 数转
15、速 输功 输 矩 22 2 3 13 12 3 3 2 1 73.4行星齿轮减速器齿轮校核设计3 1行currency1 里 用3Z（ ）行currency1传动机构，该机构要fl “必须 足 个件：传动 件 中论a输fi ，设给定的传动 为 baXi ，内的数为Zb中 的数为Za，则述三个 足 fi( )( )111 1bxa b c eb ab ap ae xb ceb a c e b dc ezz z z zi zi iz zi z z z z zz z+ +-= = = =- -(3-6)同 件 ( ) ( )/2 /2b c e dm Z Z m Z Z- = -即 b c e dZ
16、 Z Z Z- = - (3-7)装 件 为 各行currency1 fl 布在中 的周围，而 能 的装fi两中 间实现fl “，则必须 足两中 的数和 行currency1 的数目 值为整数，即( )/a b pZ Z n r+ = （整数）接件 行currency1机构在运动过 中，行currency1 间能发生，要 两currency1 的中距大于两行currency1 顶 值和，即2 acLc r (3-8)/2 sinac acpd a np (3-9)根据 个件 定 、内 行currency1 的数3 2一对行currency1 的已：输fi功 0.713KW 转速553.7r/m
17、in输转速n=38.2r/min 料热理工艺 制造工艺的 定 和行currency1 的 料为45，表面”火理，表面“为5761HRC。 面接 1450HLim MPad = ：8 1450HLim MPad =行currency1 1450HLim MPad =形为开 ， 加工为 ， “为。内的 料为20CrMnTi 调制理，“为262302HBS形加工为， “等为7。 定各要 数行currency1 传动 用NGW 行currency1机构行currency1 数目 3pn =fl数kp： 用 动和行currency1架动的在机构， 1.15pk =： 数 18aZ =内数 74bZ =
18、整 74行currency1 数 28cZ = 数按 中距：( )32lim483 1 AaKTa uuf d潮 (3-10)综数K=2.1 个 传的转矩Ta=T*Kp/n=2.56x1.15/282.5=0.01N (3-11)数 u=Zc/Za=1.56 数 1.1af =定中距：将 数据代fi 28.67ca 整数28mm 数m9( )2 / 1.3c a cm a z z mm= + = m=1.25mm (3-12)未 位中距aa=1/2x1.25x（18+28）=28.75mm (3-13) 位数ac传动“角cos( cos20) 23.46ac aar awa = = (3-14
19、)总 位数( )2tan20 acZa Zcx inv inva a+= - (3-15)=0.9234中距 动数y：28.75 28.67 0.061.25wa aym- -= = = (3-16)顶降数0.8626 0.06 0.8026y x yD = - = - = (3-17)位数:： 1 0.35x = 2 0.5126x =cb传动“ 角cos( cos20) 23.46cb aa ar aw= =总 位数( ) 0.9682tan20 acZb Zcx inv inva a-= - =中距 动数y：y wa am-= = 28.75 28.671.25- =0.06 10acacba
