专利名称：简易数控等离子切割装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种简易数控等离子切割装置。
背景技术：
等离子切割是利用高能量密度的等离子和高速的等离子流，将溶化的金属从割口处吹走，形成连续割口。大型切割机切割范围大，精度和效率高，但是造价昂贵，占用场地，保养复杂，移动性差，特别是其昂贵的价格使许多资金实力不足的用户望而却步，限制了其应用范围。近年来出现的便携式数控切割机正是在这样的背景下应运而生的。与大型数控切割机的控制系统相比，便携式切割机虽然功能较少、通用性不强，但其具有结构简单、重量轻、体积小、集成度高、移动方便、适合室内外作业，尤其是其低廉的价格，非常适合目前购买力不高但又迫切需求自动化切割的用户。但许多系统通用性较强而灵活性不足，对一些用户的特殊切割工艺要求，则需重新开发软件和功能升级，而这一过程又相当费时。而手提式等离子切割机由于人为操作，工作效率低，加工精度难以保证，对操作工有一定技术要求，且长期工作对人体有一定程度的伤害。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种控制简单且成本低的，采用单片机控制的简易数控等离子切割装置。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:一种简易数控等离子切割装置，包括机架以及设置在机架上的工作台、同步带传动机构、丝杠传动机构以及夹持装置，所述的同步带传动机构包括同步带、第一电机以及由该第一电机驱动的同步带轮，所述的丝杠传动机构包括丝杠螺母座、第二电机以及由该第二电机驱动的丝杠，所述的第一电机和第二电机的控制端与一单片机连接，在所述的夹持装置内设置有割枪，所述的机架上设置有第一直线导轨，在所述的丝杠传动机构上设置第二直线导轨，所述的丝杠传动机构设置在所述的第一直线导轨上并与所述的同步带传动机构的同步带连接，所述的夹持装置设置在所述的第二直线导轨上并与所述的丝杠传动机构连接。所述的同步带轮为齿形带轮，所述的同步带为同步齿形带。所述的同步带传动机构还包括:电机连接轴、电机轴支撑架、齿形连接板和第一电机支撑架，所述的第一电机通过联轴器与电机连接轴相连，电机连接轴安装在电机轴支撑架上，齿形连接板固定在所述的齿形带上，所述的丝杠传动机构与所述的齿形连接板连接。所述的丝杠传动机构还包括:丝杠螺母座、两个支承座、两个支承座垫块、第二电机支撑架、前端连接板以及后端连接板，所述的第二电机通过联轴器与丝杠相连，丝杠两端分别与支承座配合，在两个支承座上分别固定所述的前端连接板和后端连接板，该前端连接板和后端连接板均设置在所述的第一直线导轨上，在所述的前端连接板和后端连接板之间固定所述的第二直线导轨。所述的夹持装置包括顶板、锁紧螺栓、前板以及固定在前板上的V块和螺栓连接块，所述的顶板通过所述的锁紧螺栓与所述的螺栓连接块连接，所述的割枪固定在所述的V块与顶板之间，所述的前板设置在所述的第二直线导轨上并与所述的丝杠螺母座连接。所述的夹持装置还包括夹持连接板、推拉电磁铁、压块、微型直线导轨、复位弹簧以及后板，所述的推拉电磁铁设置在所述的夹持连接板上，所述的微型直线导轨设置在所述的后板上，该后板也固定在所述的夹持连接板上，所述的压块设置在所述的推拉电磁铁下端并与所述的前板连接，所述的前板设置在微型直线导轨上，所述的复位弹簧设置在后板的下端与压块之间。两个锁紧螺栓将割枪固定在与之间，由于在启动时需要控制割枪的枪头与工件之间的距离足够得小，故启动时通过控制推拉电磁铁得电，使与其相连的压块向下运动，带动连接在微型直线导轨上的前板整体向下，下压的距离可调，待推拉电磁铁失电后，在复位弹簧的作用下复位，保持与工件一定距离，以允许工件有一定的不平度。所述夹持装置通过夹持连接板与丝杠螺母座和第二直线导轨相连。本实用新型简易等离子切割装置控制系统，由PC机和单片机系统组成。基于手提式等离子切割机，改造成简易的数控等离子切割装置，用廉价的51系列单片机作为主控制器，通过串口接收上位机仿真数据控制X、Y方向电机进行插补运动，代替了较为昂贵的数控系统。本实用新型所要解决的技术问题在于，设计一个简单可行的简易等离子切割装置机械结构，开发一套上位机仿真软件，同时设计一个以51单片机为核心的控制电路板，带动手提式等离子切割机割枪工作。本实用新型不仅比手动装置提高了工作效率和加工精度，而且大大简化了市场上数控等离子切割装置的技术和结构，进而达到降低成本的目的，可以提供给广大高校和部分厂家。在要求不高的情况下，本实用新型可实现对板材以及小型零件的切割。本实用新型的研究亦可带动对数控等离子切割机简化的进一步研究。
图1、简易数控等离子切割装置的机械结构图。其中:1一工作台，2—后端连接板，3—夹持装置，4一X轴直线导轨，5—限位开关，6-同步齿形带传动机构，7-滚珠丝杠传动机构，8-Y轴直线导轨，9-直线导轨垫块，10-前端连接板，11-割枪，38-机架。图2、同步带传动机构放大图。其中:12—齿形带，13—齿形连接板，14一齿形带轮，15—电机轴支撑架，16 一电机连接轴，17—X轴电机，18—X轴电机支撑架。图3、丝杠传动机构放大图。其中:19一Y轴电机支撑架，20 — Y轴电机，21—丝杠螺母，22—丝杠螺母座，23—支承座，24一支承座塾块，25一滚珠丝杠。图4、夹持装置放大图。其中:26—螺栓连接块，27—顶板，28 — V ±夹，29—压块，30—推拉电磁铁，31—夹持连接板，32—电磁铁固定架，33—微型直线导轨，34 —后板，35 —前板，36—锁紧螺栓，37—复位弹簧。图5、简易数控等离子切割装置的控制原理图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本实用新型作进一步详细说明。实施例1、如图1、2、3、
4、5所示，本实用新型简易数控等离子切割装置主要由机架38、工作台1、同步传动机构6、丝杠传动机构7、夹持装置3以及割枪11组成。I)、所述的同步齿形带传动机构6主要包括:齿形带12、两个齿形带轮14、电机连接轴16、电机轴支撑架15、齿形连接板13、X轴第一电机(17)和X轴第一电机支撑架18。X轴电机17通过联轴器与电机连接轴16相连，电机连接轴16安装在电机轴支撑架15上，并固定在工业铝型材搭建的机架38 —侧。齿形带12通过与齿形连接板13配合并固定到前端连接板10上，前端连接板10与X方向的直线导轨4连接，实现X方向的导向作用。2)、所述的滚珠丝杠传动机构7主要包括:滚珠丝杠25、丝杠螺母座22、两个支承座23、两个支承座垫块24、Y轴第二电机20和Y轴第二电机支撑架19。Y轴第二电机20通过联轴器与滚珠丝杠25相连，滚珠丝杠 25两端分别与支承座3配合通过支承座垫块24连接到前端连接板10和后端连接板2上，同时连接到X轴第一直线导轨4滑块上。3)、所述的夹持装置3通过两个锁紧螺栓36将割枪11固定在V块28与顶板27之间，由于在启动时需要控制割枪11的枪头与工件之间的距离足够得小，故启动时通过控制推拉电磁铁30得电，使与其相连的压块29向下运动，带动连接在微型直线导轨33上的前板35整体向下，下压的距离可调，待推拉电磁铁30失电后，在复位弹簧37的作用下复位，保持与工件一定距离，以允许工件有一定的不平度。所述夹持装置3通过夹持连接板31与丝杠螺母座22和Y轴第二直线导轨8相连。本实用新型简易等离子切割装置控制系统，由PC机和单片机系统组成。在PC机上使用Delphi编程软件设计插补仿真界面，同时存储待发送的插补数据。单片机系统的主控制器是51系列单片机，其协议如下:
权利要求1.一种简易数控等离子切割装置，其特征在于:包括机架(38)以及设置在机架(38)上的工作台(I)、同步带传动机构(6)、丝杠传动机构(7)以及夹持装置(3),所述的同步带传动机构(6)包括同步带、第一电机(17)以及由该第一电机(17)驱动的同步带轮，所述的丝杠传动机构(7)包括丝杠螺母座(22)、第二电机(20)以及由该第二电机驱动的丝杠(25)，所述的第一电机(17)和第二电机的控制端与一单片机连接，在所述的夹持装置(3)内设置有割枪(11)，所述的机架(38)上设置有第一直线导轨(4)，在所述的丝杠传动机构(7)上设置第二直线导轨(8)，所述的丝杠传动机构(7)设置在所述的第一直线导轨(4)上并与所述的同步带传动机构(6)的同步带连接，所述的夹持装置(3)设置在所述的第二直线导轨(8)上并与所述的丝杠传动机构(7)连接。
2.根据权利要求1所述的简易数控等离子切割装置，其特征在于:所述的同步带轮为齿形带轮(14)，所述的同步带为同步齿形带(12)。
3.根据权利要求2所述的简易数控等离子切割装置，其特征在于:所述的同步带传动机构(6)还包括:电机连接轴(16)、电机轴支撑架(15)、齿形连接板(13)和第一电机支撑架(18)，所述的第一电机(17)通过联轴器与电机连接轴(16)相连，电机连接轴(16)安装在电机轴支撑架(15)上，齿形连接板(13)固定在所述的齿形带(12)上，所述的丝杠传动机构(7)与所述的齿形连接板(13)连接。
4.根据权利要求1或2所述的简易数控等离子切割装置，其特征在于:所述的丝杠传动机构(7 )还包括:丝杠螺母座(22 )、两个支承座(23 )、两个支承座垫块(24)、第二电机支撑架(19)、前端连接板(10)以及后端连接板(2)，所述的第二电机(20)通过联轴器与丝杠(25)相连，丝杠(25)两端分别与支承座(23)配合，在两个支承座(23)上分别固定所述的前端连接板(10)和后端连接板(2)，该前端连接板(10)和后端连接板(2)均设置在所述的第一直线导轨(4)上，在所述的前端连接板(10)和后端连接板(2)之间固定所述的第二直线导轨(8)。
5.根据权利要求4所述的简易数控等离子切割装置，其特征在于:所述的夹持装置(3)包括顶板(27)、锁紧螺栓(36)、前板(35)以及固定在前板上的V块(28)和螺栓连接块(26)，所述的顶板(27)通过所述的锁紧螺栓(36)与所述的螺栓连接块(26)连接，所述的割枪(11)固定在所述的V块(28)与顶板(27)之间，所述的前板(35)设置在所述的第二直线导轨(8)上并与所述的丝杠螺母座(22)连接。
6.根据权利要求5所述的简易数控等离子切割装置，其特征在于:所述的夹持装置(3)还包括夹持连接板(31)、推拉电磁铁(30)、压块(29)、微型直线导轨(33)、复位弹簧(37)以及后板(34)，所述的推拉电磁铁(30)设置在所述的夹持连接板(31)上，所述的微型直线导轨(33)设置在所述的后板(34)上，该后板(34)也固定在所述的夹持连接板(31)上，所述的压块(29)设置在所述的推拉电磁铁(30)下端并与所述的前板(35)连接，所述的前板(35)设置在微型直线导轨(33)上，所述的复位弹簧(37)设置在后板(34)的下端与压块(29)之间。
专利摘要本实用新型公开了一种简易数控等离子切割装置，包括机架以及设置在机架上的工作台、同步带传动机构、丝杠传动机构以及夹持装置，同步带传动机构包括同步带、第一电机以及由该第一电机驱动的同步带轮，丝杠传动机构包括丝杠螺母座、第二电机以及由该第二电机驱动的丝杠第一电机和第二电机的控制端与一单片机连接，夹持装置内设置有割枪，机架上设置第一直线导轨，在丝杠传动机构上设置第二直线导轨，丝杠传动机构设置在的第一直线导轨上并与同步带传动机构的同步带连接，夹持装置设置在第二直线导轨上并与丝杠传动机构连接。本实用新型不仅比手动装置提高了工作效率和加工精度，而且大大简化了数控等离子切割装置的技术和结构，降低了成本。
文档编号B23K10/00GK202963764SQ201220099380
公开日2013年6月5日 申请日期2012年3月16日 优先权日2012年3月16日
发明者韩良, 魏栋, 李洁 申请人:东南大学