激光切割机控制系统软件设计

激光切割机的设计

摘要 

激光加工技术是一种跨时代的制造技术，激光属于光的一种，与在地球上普 通的电发光是一样的，激光不仅仅可以由光来形成，还可以由辐射来形成。激光

虽然属于光，但是激光还是和太阳所给我们带来的光有着不同，激光只是在一开

始以特别短的时间里面通过辐射来产生的，在此之后的所有过程是通过激辐射来

完成的，因此激光显示的颜色几乎是完全纯正的，基本上没有向外扩散方向的可

能性。通过激光器反射再由反射镜传递最后经由聚集镜照射反映在物体上是激光

的另一形成方式。强劲的热能覆盖在物体表面上，会使得物体的表面温度迅猛增 加，进而激光聚焦成的一个点会被融化甚至是汽化，最终再结合激光头的运行轨

迹达到预期的加工目的。激光切割被包含在激光的加工领域中，在现在先进的切

割工艺中，激光切割技术也有幸填列其中。因为激光切割的制造很精密，它的切

割也是柔性的，它还可以通过不规则的方式来进行加工，它的成型很快并且只需

要一次，最重要的是它的效率很高。所以在许多工业生产中，都会运用激光切割

技术来解决普遍的难题。对于大部分的金属材料，亦或是非金属材料，我们都可

以经过激光切割技术来对这些材料进行切割。

关键词：激光切割技术 辐射 制造

Abstract

Laser processing technology is a cross-era manufacturing technology. Laser is a 

kind of light. It is the same as ordinary electroluminescence on the earth. Laser can be 

formed not only by light, but also by radiation. Laser is light, but it is different from 

the light that the sun brings us. Laser is only produced by radiation in a very short 

time at the beginning. After that, all the processes are completed by radiation. 

Therefore, the color of laser display is almost pure, and there is basically no 

possibility of diffusing outward. Laser reflection is then transmitted by a mirror and 

reflected on the object by an aggregating mirror. Strong thermal energy covering the 

surface of the object will make the surface temperature of the object increase rapidly, 

and then a point focused by the laser will be melted or even vaporized, and finally 

combined with the trajectory of the laser head to achieve the desired processing 

purposes. Laser cutting is included in the field of laser processing. In the current 

advanced cutting technology, laser cutting technology is also fortunate to be included. 

Because laser cutting is very precise and flexible, it can also be processed in an 

irregular way. Its forming is very fast and only needs one time. Most importantly, its 

efficiency is very high. Therefore, in many industrial production, laser cutting 

technology will be used to solve common problems. For most metal materials, or 

non-metal materials, we can cut these materials by laser cutting technology.

Keywords: laser cutting radiation make

目录 

第一章 引言................................................................. 1

1.1 激光切割机的课题背景及意义.............................................. 1

1.2 激光切割机发展趋势和应用领域............................................ 1

1.3 激光切割机的技术特点.................................................... 4

第二章 激光切割机的总体结构................................................. 5

2.1 激光切割机气动系统...................................................... 5

2.1.1 气体的选用.......................................................... 5

2.1.2 切割头的选用........................................................ 7

2.2 激光切割机系统 ......................................................... 8

2.2.1 系统组成............................................................ 8

2.2.2 主要规格和技术指标 .................................................. 9

2.3 激光切割机电气系统...................................................... 9

2.3.1 主电源电路.......................................................... 9

2.3.2 激光电源电路........................................................ 9

2.3.3 操作面板........................................................... 10

2.3.4 驱动系统........................................................... 10

2.4 激光切割机光学系统..................................................... 10

2.5 激光切割机水冷系统..................................................... 11

2.6 激光切割机控制系统..................................................... 11

2.6.1 控制系统硬件结构 ................................................... 11

2.6.2 控制系统软件功能分析 ............................................... 18

第三章 激光切割机控制系统软件设计.......................................... 20

3.1 编程语言简介 .......................................................... 20

3.2 自动器调试系统 ........................................................ 21

3.2.1 激光控制........................................................... 21

3.3 机器人控制系统 ........................................................ 22

3.3.1 控制模块程序流程图 ................................................. 22

3.4 控制系统软件设计 ...................................................... 22

3.5 切割工件成品简介 ...................................................... 26

总结........................................................................ 27

参考文献.................................................................... 29

毕业设计附录目录............................................................ 30

第一章 引言 

1.1 激光切割机的课题背景及意义 

激光技术是最重大的发明之一，它起源于二十世纪，激光技术的产生响应了

全世界，并且引发了众多科学家的兴趣与研究，给人类世界带来重大影响。这些

影响表现在减少人力劳动，减轻人们工作负担，因为是机器切割，所以相比于人 力切割就会更加精确。对于同一材料的切割，激光切割可以一次到位，这就更加

大大的提高了效率。美国通用汽车公司在 1971 年 11 月进行了激光辐射的试验，

这个试验的目的是为了提高材料的耐磨性，这个是第一个对激光辐射作试验的国

家。该公司通过不断的试验，成功的完成了激光淬火工艺研究，并运用在汽车转 向器壳内表面上，试验完成后，它的淬硬部件的耐磨性能提高了十几倍，这是我

们第一次成功的运用了激光技术，并且结果十分良好。从激光被发现至今，全世

界的各个国在在研究激光器、激光加工设备和激光加工上花费了大量的人力和财 力，因为这样，激光技术的发展一日千里，经济效益和社会效益非常的大。就比

如在中国，已经运用了激光技术的就有工业、农业、医学和军工等地方。因为激

光技术的大量运用，国家将其列入“九五”重点项目之一。在另一方面，“十五”

的主要工作也包含了促进激光技术的发展。 1.2 激光切割机发展趋势和应用领域 

一、发展趋势

激光切割可以运用在很多领域，因为它拥有很多其他技术所没有的特性，所 以已经广泛地应用在汽车行业与机车车辆的制造行业。其中轻工、化工、航空、

电器与电子、火油和冶金等工业部门也十分依赖激光切割。在最近几年中,由于

激光切割技术的急速发展,在国际上以每年 20%～30%的速度疯长。自从 1985 年

以来,我国更是以每年 25%以上的速度增长。但是因为我国的激光工业基础不比

世界发达国家，所以激光加工技术不能运用在我们的生活中。我国的激光加工水 平还不是很高，而外国的激光加工水平比较高，两者之间的差距还是很大的。但 1是，我们国家一旦遇到这种高科技产物，就会不断地去研究和发展，想我泱泱大

国难道还不能解决激光加工技术么。所以我相信我国的激光技术必将会一飞冲

天，激光技术不单是加工的一种手段，它可以运用在钣金的加工中。它对各个领 域都有着影响，它的市场必然开阔，最关键的是，激光加工的发展必然是飞跃般

的，它的“体型”成长是可以用肉眼看到的，为了激光切割加工技术的发展，所 有有能力对它有作为的工作者都会入魔般的去对它探索，把它神秘的面纱揭开，

它的发展方向有以下几点：

(1) 激光器的发展方向必然是从小功率到大功率，从低性能的伺服系统到 达高性能的伺服系统，从低功率到高功率，它的加工速度会从低速加工到达高速

加工并无误差,热影响区从大到小，热畸变从有到无。激光切割机的产生必然可 以提高切割材料的板厚程度，低功率激光器想要到达高功率激光器可以通过很多

方式来完成，例如：Q 开关和加载脉冲波。

(2)人们为了改变加工的工艺，想到了许多的改变方法，例如：如果需要切

割熔渣的话，是可以通过增加气体的方式来增加吹力；如果需要提高熔体的流动

性的话，是可以通过加入造渣剂的方式来提高流动性；如果需要郑家吸收率更为

高的激光切割的话，是可以通过增加辅助的能元和改善能量的耦合的方式来提 高。

(3)激光切割的发展之大就像天空一般，它的发展必将朝着自动实施、机器

人操作的方向。使用人工智能的激光切割是接下去需要研究的，我们还可以研制

出其他的加工系统。

(4)加工速度是可以被控制的，其中，激光功率和激光模式也是由它来完成

控制的，如果需要提高激光切割的整机性能，我们可以从建立工艺数据库和专家

使用系统这两个方面来提高。

(5)激光加工中心的功能越来越齐全，其中:激光切割和激光焊接的发展方向

已经朝着激光加工中心去靠拢，它的加工工序特别多。激光加工的热处理方式是

需要工序来进行反馈，它可以通过反馈来结合各道工序，通过这个，可以让激光

加工物尽其用。毕业设计附录目录

1. 激光切割机工作原理图

2. 光学系统原理图

3. 键位功能图

4. 主界面分析图

5. 激光切割机工作流程图

6. 产品 CAD 图纸

7. 任务书

8. 开题报告

9. 中期检查表

参考文献 [1]董锋.陆雅娟.激光切割工艺及设备[J]CAD/CAM 与制造业信息化.2003(04)

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