数控激光切割机床切割头结构设计开题报告

1. 研究目的与意义

通过参照德国通快tl3030型射频激光数控切割机床切割头设计了解聚焦镜片安装机构、高压气体吹气机构、冷却机构等切割头的核心机构部分。同时通过对市场上各种主流材料的综合分析与了解，选择出重量轻、强度高的材料，同时还要设计出合理的结构；同时通过对全部的零件图和装配图设计的过程来强化对相关知识的复习与应用。为将来走上工作岗位能够更好更快的适应相关的技术要求与加工要求来奠定基础。同时利用proe等三维软件来绘制切割头的三维立体图，同时在该软件上完成对切割头进行仿真力学分析；如果实验条件允许的情况下，还可以在实验室完成加工产品最终的力学测试验证。

激光切割机是光、机、电一体化高度集成设备，科技含量高，与传统机加工相比，激光切割机的加工精度更高、柔性化好，有利于提高材料的利用率，降低产品成本，减轻工人负担，对制造业来说，可以说是一场技术革命。

激光切割的适用对象主要是难切割材料，如高强度、高韧性、高硬度、高脆性、磁性材料，以及精密细小和形状复杂的零件。激光切割技术、激光切割机床正在各行各业中得到广泛的应用。因此研究和设计激光切割有很强的现实意义和实用性。

2. 国内外研究现状分析

国外：

目前，国际上有代表性的激光切割机设备制造商有：德国通快trumpf公司，瑞士百超bystronic，意大利prima，美国whitney公司和日本tanaka公司等。这些国际知名公司已陆续开发出了大功率、大幅面、高速、飞行光路，三维立体、数控自动的激光切割机，并且每年都在推出新的机型。

随着激光切割机的逐步普及，市场要求进一步提高切割效率(高速切割)、降低待机时间(自动上下料系统)、扩大应用面(向三维立体切割、厚板、高反射材料发展)、降低运行成本(降低电耗)等。国外激光切割技术发展趋势有：

3. 研究的基本内容与计划

这台切割机床切割头参照德国通快tl3030型射频激光数控切割机床切割头设计。切割头有聚焦镜片安装机构、高压气体吹气机构、冷却机构等。要求重量轻、强度高、结构合理，设计出全部的零件图和装配图，并对切割头进行力学分析，设计出自动调焦机构。

本设计要保证切割头有足够的强度；并实现切割头与机床、伺服电机的连接和精

确的装配；解决切割头自重与强度的关系；切割头的自动调焦机构设计。

4. 研究创新点

1.整个数控激光切割机的设计体积将会有一定程度的减小，同时会查阅相关的工程材料手册，使整体的质量减轻，以提高机床整体的机动性能。

2.就我所设计的切割头来说，我想利用现有所学的知识做出如下的创新：①通快3030激光切割头主要面向对象为CO2激光，而我所设计的激光切割头通过添加特定的机构使其对CO2激光与YGA激光均具有绝佳的兼容性。②通过对尼康单反相机镜头（如：VR-55与18-200镜头等入门机的镜头）的镜头自动调焦的伺服系统的研究来改良通快3030激光切割头的手动调焦系统，进而可以减少手动调焦时手指碰触到喷射激光并造成人身伤害的几率。③如果时间跟精力都允许的情况下，如果老师考虑购买西门子数控系统，那么激光头的设计应当增加适量的距离与光能量密度反馈系统以改良原来的电容距离传感器反馈系统，使之可以在操作台的西门子数控系统完成相关的操作，能够在西门子操作系统上时时检测切割头的核心零件的温度，聚焦在工作台上的光能量密度等参数。（及编写相关的切割头专门的控制页面，进而提高切割头的切割效率）