[发明专利]一种具有自动定位功能的激光切割机

说明书

技术领域

本发明属于机械加工制造领域，具体涉及一种金属材料切割设备，特别涉及一种具有自动定位功能的激光切割机。

背景技术

机械加工过程中常需要切割板材，常见的切割方式包括手工切割、数控切割机切割、半自动切割机切割。手工切割方便灵活，但切割误差较大、质量较差、材料浪费多、后续工作量大，且生产效率较低。半自动切割机切割工件质量较好，但不适合单件、大工件、小批量切割。相对来说，数控自动切割机切割质量、效率高，能大幅减轻操作者的劳动强度，是更加理想的切割方式。目前，在我国的一些中小企业甚至在一些大型企业中使用手工切割和半自动切割方式还较为普遍。

激光切割是板材下料过程中的重要加工方式。与传统切割方法(火焰切割、线切割等)相比，激光切割具有高速、高精度和高适应性的特点，同时还具有割缝细、热影响区小、切割面质量好、切割时无噪声、切割过程容易实现自动化、加工成本低等优点，因而在工程上得到广泛应用。

目前，激光切割机价格昂贵，切割费用高，不适合于薄板切割、精度要求高的场合。这些产品仍然存在着或是成本偏高，或是效率低，或是可靠性不足的问题。我国的激光切割设备仍然停留在低端产品阶段，与国外激光切割机相比，国产激光切割机表现出切缝宽，切割表面质量、整机的稳定性、柔性较差，更重要的是关键技术如数控系统大多依靠国外引进。因此，在激光切割机的主要器件如激光器，光学件等都可以实现自主的供给的情形下，当务之急是对激光切割机控制技术进行研究，提出满足实际要求的控制策略，以提高激光切割机的精度和稳定性，进一步提高国产激光切割机的竞争力。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种采用步进电机驱动避免了传统机械传动驱动机构复杂的缺点，采用十字结构丝杠传动使滑块只能进行X、Y方向进行直线运动，避免了传统工字型结构不能够实现左右两边丝杆进给运动同步问题的具有自动定位功能的激光切割机。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种具有自动定位功能的激光切割机，包括上位机通信系统、单片机最小系统、触摸屏系统、步进电机控制系统、机械驱动系统、机床和激光切割机系统，机床包括机床床身和机床导轨，机床导轨安装在机床床身上，触摸屏系统安装在机床床身侧面的触摸屏控制台上，激光切割系统安装在机床床身上，机械驱动系统安装在机床内部的轴承座之间，上位机通信系统、单片机最小系统和步进电机控制系统安装在机床床身侧面的电气箱中，单片机最小系统分别与上位机通信系统、触摸屏系统和步进电机控制系统相连，步进电机控制系统与机械驱动系统相连。

具体地，所述的激光切割机系统包括激光切割机底座、激光切割机机身、Z向步进电机、激光反射器、激光头外壳和激光头，激光切割机底座通过激光切割机滑块安装在机床导轨上，激光切割机机身固定在激光切割机底座上，激光头外壳通过连接器与激光切割机机身固定连接，激光头外壳顶部设有Z向步进电机和激光反射器，激光头外壳底部设有激光头。

所述的步进电机控制系统包括AT89C51单片机、X向步进电机驱动器、Y向步进电机驱动器、X向步进电机和Y向步进电机，X向步进电机驱动器的一端通过1C、2C、3C、4C端口与X向步进电机的A、B、C、D线圈连接，另一端通过1B、2B、3B、4B端口与AT89C51单片机的P1.0、P1.1、P1.2和P1.3端口连接；Y向步进电机驱动器的一端通过1C、2C、3C、4C端口与Y向步进电机的A、B、C、D线圈连接，另一端通过1B、2B、3B、4B端口与AT89C51单片机的P1.4、P1.5、P1.6、P1.7端口连接，AT89C51单片机的P3.4/T0端口与步进电机运行控制键SW2相连。

具体地，所述的机械驱动系统包括工作平台、Y向滚珠丝杆驱动装置和X向滚珠丝杆驱动装置，Y向滚珠丝杆驱动装置由Y向滚珠丝杆、Y向滚珠丝杆螺母座、Y向滚珠轴承、Y向轴承座和Y向联轴器组成，X向滚珠丝杆驱动装置由X向滚珠丝杆、X向滚珠丝杆螺母座、X向滚珠轴承、X向轴承座和X向联轴器组成；

工作平台通过工作平台底座安装在Y向滚珠丝杆螺母座之上，工作平台上设置有螺旋夹紧机构，工件通过螺旋夹紧机构固定在工作平台上，Y向滚珠丝杆螺母座通过螺母座连接杆安装在X向滚珠丝杆螺母座上，Y向滚珠丝杆通过Y向滚珠轴承安装在Y向轴承座之间，Y向轴承座外侧设有Y向轴承端盖，Y向滚珠丝杆的末端通过Y向联轴器与Y向步进电机连接，X向滚珠丝杆通过X向滚珠轴承安装在X向轴承座之间，X向轴承座外侧设有X向轴承端盖，X向滚珠丝杆的末端通过X向联轴器与X向步进电机连接。