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第一章 绪论
1．1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。自动化、半自动化切割技术的发展，使得切割技术可以代替部分机械加工，大大提高了工作效率，还可以提高金属材料的利用率。
气体火焰切割是热切割中最早被采用和最常用的工艺方法，这种切割方法设备简单、操作方便灵活、投资费用少、切割质量好等特点。尤其是能够切割各种含曲线形状的零件和大厚度工件等一系列特点使得它自进入工业领域以来一直作为工业生产中切割碳钢和低合金钢的基本方法而被广泛采用。而本文介绍的数控火焰切割机就是在早期切割机的基础上结合近年来高速发展的微型计算机技术被广泛应用于工业领域的实际情况设计出的一种新型切割设备。
火焰切割是最老的热切割方式，其切割金属厚度从1毫米到1米，但是当您需要切割的绝大多数低碳钢钢板厚度在20毫米以下时，应采用其他切割方式。
火焰切割是利用氧化铁燃烧过程中产生的高温来切割碳钢，火焰割炬的设计为燃烧氧化铁提供了充分的氧气，以保证获得良好的切割效果。
火焰切割设备的成本低并且是切割厚金属板唯一经济有效的手段，但是在薄板切割方面有其不足之处。与等离子比较起来，火焰切割的热影响区要大许多,热变形比较大。为了切割准确有效，操作人员需要拥有高超技术才能在切割过程中及时回避金属板的热变形。
火焰切割方法有割炬切割和切割机切割两种。
割炬切割
割炬又称火焰枪。采用的燃气不同，构造也不同。常用的是氧一乙炔火焰枪。乙炔压力为0.01～012MPa，氧气压力为0.50～l.0MPa。两种气体分别通过各自的通路在火焰枪内混合燃烧，喷出的火焰大小和性质可调节人工手持火焰枪进行切割，通常用于大管坯和板坯轧后的切断或用于钢材矫直后去除缺陷的补充切割。
切割机切割
由工作原理类似于火焰枪的切割炬、定尺机构和切缝清理装置组成。定尺机构有机械式、脉冲式和光电式，可以实现自动定尺。切缝清理装置专门清理切缝I口粘附的残渣，以防影响轧制时钢材的表面质量。清理方法有用刮刀刮掉粘渣的，也有用一组高速旋转的尖角锤头打掉粘渣和毛刺的。火焰切割机多作为连铸机后钢坯的在线切割设备，切割大断面方坯、板坯及大管坯，还用来切割厚度大于50mm的成品钢板。
1．2数控火焰切割简介
1．2．1 火焰切割及数控火焰切割技术
火焰切割就是利用气体火焰的热能将工件切割处金属预热到一定温度后，喷出高速切割氧气流使预热处的金属燃烧并放出热量实现切割的方法。最常见的气体切割是氧-乙炔火焰切割。
钢材的气割是利用气体火焰（称预热火焰）将钢材表面加热到能够在氧气流中燃烧的温度（即燃点），然后送进高纯度，高流速切割氧，使钢材中的铁在氧氛围中燃烧生成氧化铁熔渣，同时放出大量热，借助这些燃烧热和熔渣不断加热钢材的下层和切口边缘，使之也达到燃点，直至工件的底部。与此同时，切割氧流把氧化铁熔渣吹掉，从而形成切口将钢材切割开。
数控火焰切割机是应用计算机数字程序控制（Computer Numerical program Control）的全自动化切割设备，人们借助计算机辅助设计程序，把所要切割零件的形状、尺寸、切割顺序及切割过程中的各项辅助功能按一定的语言程序规则进行编程，然后输入控制机，经运算后发出运动控制及辅助功能指令，再有伺服行走系统和切割执行机构协调动作，从而完成所需零件的切割。
数控火焰切割机的特点：
⑴．功能齐全，自动化程度高．具有割炬自动升降和自动调高、自动点火、自动穿孔、自动切割、喷粉画线、喷印字码、喷水冷却、割缝自动补偿、熄火返回重割、动态图形跟踪显示等功能，实现了切割全过程的自动控制。
⑵．可配置多个割炬工作，省去了制作样板和划线的工时，生产效率高．
采用套料程序，提高钢板利用率。
⑶．能合理选定切割工艺参数及切割路径，可减小热变形，加工精度高，切割质量好，能够减少后续打磨和装焊工时。
⑷．切割信息易于准备、修改和保存。
⑸．机器运行稳定可靠，操作方便。
1．2．2 国内外数控火焰切割技术的发展
国外工业发达国家，如德国、日本、瑞典等，正积极开发各种新型切割设备（特别是数控切割机）和新的切割工艺。相继开发出了各种快速割嘴和高速切割方法，如高压扩散型快速割嘴、高压细氧射流割嘴、高压氧帘快速割嘴、双层氧帘割嘴，以及多割嘴组合高速切割方法等。
国外数控火焰切割机的生产厂家主要集中在德国、美国和日本．其主要厂家有德国的伊萨（E SAB）、梅塞尔（MESSER）日本的田中（TANAKA）小池（KOIKE），美国的（L-TEC）、林德（LINDA）等。而能够代表数控等离子切割技术最高水平的厂家集中在德国，德国伊萨的数控切割机是当今世界上品种最全、功能最多、水平最高、几乎包括了所有非接触式切割手段的数控切割机。
国外数控火焰切割机的生产厂家主要集中在德国、美国和日本．其主要厂家有德国的伊萨（E SAB）、梅塞尔（MESSER）日本的田中（TANAKA）小池（KOIKE），美国的（L-TEC）、林德（LINDA）等．而能够代表数控等离子切割技术最高水平的厂家集中在德国，德国伊萨的数控切割机是当今世界上品种最全、功能最多、水平最高、几乎包括了所有非接触式切割手段的数控切割机。
我国数控切割技术的开发工作开始于20世纪80年代初，起步是数控火焰切割机。到了20世纪90年代，在数控火焰切割技术趋于成熟，国内一些数控切割机产品在许多方面已形成自身独有的特点，实现了“自动化，多功能和高可靠性”。在某些方面，产品的技术性能甚至超过了国外的产品。
在此基础上，国内的生产企业又通过嫁接引入国际上先进的等离子切割系统，采取引进和自主开发相结合的方法，开展了数控等离子切割机的研制。历经20多年，终于取得了可喜的成就，目前国产数控等离子、火焰切割机门类和规格已相当齐全，其中部分产品在技术性能指标和功能上均已接近或达到国际水平，产业化进展顺利，并已具备一定的经营规模。
目前国内生产数控火焰切割机的厂家主要有梅塞尔切割焊接有限公司，上海伊萨汉考克有限公司，哈尔滨华威焊切成套设备有限公司，哈尔滨四海数控机械制造有限公司，深圳市博利昌数控切割设备有限公司，无锡华联焊割设备厂，北京百惠宏达科技有限公司等几家。
现在国产数控火焰切割机与国外产品的差距已经不大，性能也比较稳定，只是国产切割机为保证质量，一些主要部件如电磁气阀、减压阀、交流伺服系统等均采用进口件，目前产品的质量仍然不稳定。总之，无论从切口质量、易损件的耐用度等国产与进口的仍有一定的差距，因此要完全替代进口还需一段时间。
1．2．3 数控火焰切割机的市场及发展
数控火焰切割机是一种将电脑控制、精密机械传动、氧、燃气切割三者技术相结合的高效率、高精度、高可靠的热切割设备。它适用于造船工业，重型机械，化工设备，锅炉制造，机车车辆，石油化工等制造行业的高精度钢板热切割的新型自动化设备。
现代金属制造企业如：造船、压力容器、工程机械、电站设备、桥梁和钢结构等行业为优化其产品的结构性能，使得产品更经济，生产周期更短，在国际市场更具竞争力就必须对其原有的制造技术和生产工艺提出新的设想和要求，首先要彻底改变以往手工和半自动切割的低效率状况，广泛采用数控切割设备，只有这样才能从根本上缓解了我国机械制造业飞速发展所带来的钢板和其他金属板材切割量急剧增大的巨大压力，为今后在整个制造业扩大应用数控等离子、火焰切割机和应对未来国外同类企业的挑战打下了基础。
目前，我国机械加工行业中钢板下料普遍采用手工—乙炔切割，这种现象不仅存在于小规模单件生产的小型企业，也存在于大批量生产的大型企业中，而国外企业的下料工序大部分采用了数控氧—乙炔或数控等离子切割方法，不仅可提高材料利用率，而且改善了产品质量，优化了工作环境，使人员工作效率得到了提高。之所以数控下料不能在我国普及主要有三个方面原因：资金问题、设备故障维护问题、操作问题。因此研制功能不是很强大但操作简单，性能可靠，价格相对便宜的实用型的火焰切割机就迫在眉睫．这也就意味着目前设计和制造经济型数控火焰切割机在国内将有广阔市场。
第二章 总体方案
2.1总体方案的确定
数控火焰切割机的结构有龙门式、鼠笼式、龙式、车式、兔式、壁式仿行、壁虎式等许多形式。本课题总体布局采用龙门结构，龙门式结构框架不专门设横梁，龙门式框架的顶梁亦即横梁．切削头安装在垂直方向进给的溜板上，横向溜板沿横梁导轨作横向进给运动，割嘴沿垂直方向导轨作垂直进给运动。由于该火焰切割机切割工件时反切削力几乎为零，纵向进给运动可由工作台来完成，所以纵向采用电机直接驱动工作台来完成。本课题所设计的切割机整体结构如图2.1所示。
图2.1 数控火焰切割机
2.2控制及传动系统的选用
纵向、横向和垂直三个方向的进给运动均由步进电动机驱动的开环控制系统。电动机采用反应式步进电动机，这类电动机步距角小，工作频率高，控制功率小，输出转矩大，无励磁时具有转矩定位的优点。
横向、纵向和垂直进给运动选用滚珠丝杠传动。滚珠丝杠的摩擦系数小于丝杠，从而使各个进给总体刚度值增大，且传动比较平稳，综上可确定其总体方案为：采用微机对数据进行计算处理，由I/O接口输出脉冲给步进电动机带动滚珠丝杠实现纵向、横向和垂直方向的进给运动。
三个方向的进给运动是本课题设计的重点，将在下面继续阐述。
第三章 驱动部分设计
3.1电动机的选择
设计要求牵引部功率为750W，为数控车床纵向运动驱动，要求转速稳定并满足间断工作，启动转巨较小其功率要求不高。查机械设计表16.2选取电机型号为Y801-2电动机，主要参数为：
额定功率：0.75KW 满载转速：2825r/ min
额定转矩：2.2 最大转矩：2.2
额定电压：380V 接线方式：Y
3.2 减速器设计
数控火焰切割机的平稳性要求较高，其纵向运行速度较慢，要求减速机体积较小，传动比范围较大，并且短期间断工作，其功率较小。选取NGWN-3Z（）型减速机，选取其传动比为i=74。该型号减速机结构紧凑，传动比范围大，制造安装较复杂。适于短期间断工作、小功率动力传动。且a轮输出时，大于某一值后3Z（）型传动将产生自锁。
3.3 各级传动转速、功率、转矩计算
从减速机输入各轴一次命名为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 轴
⑴各轴转速计算
(3-1)
(3-2)
⑵各轴功率计算
(3-3)
(3-4)
⑶各轴扭矩计算
(3-5)
将以上数据列表如下
表3.1 各轴参数
轴号
转速 r/min
输出功率 KW
输出扭矩 N•m
Ⅰ
2825
0.75
2.56
Ⅱ
553.7
0.713
12.3
Ⅲ
38.2
0.68
170
3.4行星齿轮减速器齿轮校核设计
3.4.1行星齿轮配齿计算
这里采用3Z（Ⅰ）行星传动机构，该机构要正确啮合必须满足下四个列条件：
⑴传动比条件 当中心论a输入时，设给定的传动比为，内齿圈的齿数为Zb中心轮的齿数为Za，则上述三个量满足以下关系
(3-6)
⑵同轴条件
即 (3-7)
⑶装配条件 为保证各行星齿轮均匀分布在中心轮的周围，而且能准确的装入两中心轮齿间实现正确啮合，则必须满足两中心轮的齿数和与行星轮的数目比值为整数，即
（整数）
⑷邻接条件 行星机构在运动过程中，行星轮之间不能发生干涉，既要保证两星型轮的中心距大于两行星轮齿顶圆半径值之和，即
(3-8)
(3-9)
根据以上四个条件初步确定太阳轮、内齿圈以及行星轮的齿数
3．4.2第一对行星齿轮的计算
已知：输入功率0.713KW 转速553.7r/min
输出转速n=38.2r/min
㈠齿轮材料热处理工艺及制造工艺的选定
太阳轮和行星轮的材料为45，表面渗火处理，表面硬度为57～61HRC。
试验齿轮齿面接触疲劳极限
试验齿轮齿跟弯曲疲劳极限：
太阳轮
行星轮
齿形为渐开线齿轮，最终加工为磨齿，精度为六级。内齿圈的材料为20CrMnTi 调制处理，硬度为262~302HBS
齿形加工为插齿，精度等级为7级。
㈡确定各主要参数
⑴行星齿轮传动比
采用NGW型行星机构
⑵行星轮数目
⑶载荷不均匀系数kp：采用太阳轮浮动和行星架浮动的均在机构，取
⑷配齿计算：
太阳轮齿数
内齿圈齿数圆整取74
行星轮齿数
⑸齿轮模数
按公式计算中心距：
(3-10)
综合系数K=2.1
太阳轮单个齿轮传递的转矩
Ta=T*Kp/n=2.56x1.15/282.5=0.01N (3-11)
齿数比u=Zc/Za=1.56
取齿宽系数
初定中心距：将以上数据代入计算公式得
取整数28mm
计算模数m
取m=1.25mm (3-12)
未变位中心距a
a=1/2x1.25x（18+28）=28.75mm (3-13)
⑹计算变位系数
ac传动
啮合角
(3-14)
总变位系数
(3-15)
=0.9234
中心距变动系数y：
(3-16)
齿顶降低系数
(3-17)
分配变位系数:
查图可知：
cb传动
啮合角
总变位系数
中心距变动系数
y：
y0.06
齿顶降低系数
分配变位系数:
已知：
3.4.3第二对行星齿轮计算
已知：输入功率0.68KW 转速552.3r/min
输出转速n=38.2r/min
㈠齿轮材料热处理工艺及制造工艺的选定
太阳轮和行星轮的材料为45，表面渗火处理，表面 硬度为57～61HRC。
试验齿轮齿面接触疲劳极限
试验齿轮齿跟弯曲疲劳极限：
太阳轮
行星轮
齿形为渐开线齿轮，最终加工为磨齿，精度为六级。内齿圈的材料为20CrMnTi 调制处理，硬度为262~302HBS
齿形加工为插齿，精度等级为7级。
㈡确定各主要参数
⑴采用NGW型行星机构
⑵行星轮数目
⑶载荷不均匀系数：采用太阳轮浮动和行星架浮动的均在机构，取
⑷配齿计算：
取齿数差为Zp=3
则Ze=Zb-Zp=74-3=71 (3-19)
Zd=Zc-Zp=28-3=26 (3-20)
内齿圈齿数Ze=71
行星轮齿数Zd=25
3.4.4行星齿轮配齿验算
⑴第一对行星齿轮
传动比条件
(3-21)
28=（74-18）/2满足
安装条件
（Za+Zb）/=整数 满足同轴条件; (3-22)
18+28=74-28 满足邻接条件：
(3-23)
即3<180/38.98=4.6 满足
⑵第二对行星齿轮
①传动比条件
满足 (3-24)
安装条件
整数 满足 (3-25)
同轴条件;74-28 =71-25 满足
邻接条件：
(3-26)
即3<180/37.2=4.9满足
3.4.5几何尺寸计算
分度圆： (3-27)
齿顶圆： (3-28)
齿根圆： (3-29)
基圆直径： (3-30)
齿顶高系数 太阳轮，行星轮
内齿轮
顶系系数 太阳轮，星型轮
内齿轮
代入上组公式计算如下：
第一对太阳轮：
d=1.25x18=22.5mm
=22.5+2x1.25x（1+0.35-0.415）=24.8mm
=18-2x1.25x（1+0.4-0.35）=19.9mm
=22.5xcos20=21.15mm
行星轮：
d=1.25x28=35mm
=35+2x1.25x（1-0.512+0.415）=37.26mm
=35-2x1.25x（1+0.4+0.512）=30.22mm
=35xcos20=32.9mm
内齿轮：
d=1.25x74=92.5mm
=92.5-2x1.25x（0.8+0.4024-0.415）=90.5mm
=92.5+2x1.25x（0.8+0.4-0.4024）=94.5mm
=92.5xcos20=87mm
第二对行星轮：
d=1.25x25=31.25mm
=31.25+2x1.25=33.75mm
=31.25-2x1.25x（1+0.4）=27.75mm
=31.25xcos20=29.4mm
内齿圈：
d=1.25x71=88.75mm
=88.75-2x1.25=86.25mm
=88.75+2x1.25x（1+0.25）=91.88mm
=88.75xcos20=83.43mm
第一对太阳轮齿宽b
取则
b=1.1x22.5=24.75取b=25
则
第二对太阳轮齿宽b
取b/d1=1.1则
b=1.1x22.5=24.75取b=25
则
3.5输入轴的设计计算
⑴计算作用在齿轮上的力
转矩T1=9.55P1/n12535N •mm
轴上齿轮分度圆直径d=22.5mm
圆周力
径向力
轴向力
⑵初步估算轴的直径
选取轴的材料为40Cr，调制处理。由以下公式估算，由表查得A，取A=105，加大3%考虑键的影响。
(4-1)
⑶轴的结构设计
确定轴的结构方案
左右轴承分别从轴的左右两侧装入，由轴肩轴向定位。齿轮从左边装入，齿轮右侧端面轴肩定位，齿轮与轴承之间有轴套，齿轮和半联轴器采用普通平键轴向定位。
采用深沟球轴承和弹性柱销联轴器。结构如下：
图3.1 中心齿轮轴
① 确定各轴段直径和长度
1. 根据圆整取d1=10mm。由T2和n2根据GB/T5843-1986选择联轴器型号为YL1联轴器轴孔直径d（H7）=10mm，轴孔长度(Y型)L=25mm。第1段长度L1=30mm
2 为便于联轴器和轴承装拆，并符合标准轴承内径，查表GB/T276-1994暂选轴承型号为：661801，d=12mm，其宽度T=5mm，取端盖宽度为10mm端盖与联轴器距离为20mm，轴承距箱体内壁距离为5mm，则L2=15mm。轴承润滑方式选择：,考虑脂润滑。
3 本段为齿轮所在段，d3=d2+2mm 取d3=14mm。L3上有齿轮，取L3=37mm。
4 该段直径d4=16mm,长度L4=20mm
5 该段直径d5=14mm，长度L5 =12mm
6段 该段为轴承所在段，并采用双轴承，则取直径d6=10，长度 L=15mm，确定轴承所在位置L1=21.5mm L2=98.5mm，L3=108.5mm。
求轴的弯矩和扭矩
⒈两轴承对称，支反力
已知Ft=227N
H水平面 R=313 R=86
V垂直面R=31 R=113
2．齿宽中点处弯矩
H水平面M=4695Nmm M=4687 Nmm
V垂直面M=465 Nmm M=6158.5 Nmm
合成弯矩：
M14717 N •mm M27739 N •mm
扭矩 T，T=2560N •mm
按弯扭合成强度校核轴的强度
当量弯矩：，取折合系数=0.6（对称循环变应力）
Mca=7890 N•mm
轴的材料为45Cr，调制处理，有机械设计表8.2查的，由表8.7查得材料需用应力
由式
该轴满足强度要求。
3.6行星轮轴设计校核计
⑴计算作用在齿轮上的力
转矩
轴上大齿轮分度圆直径
圆周力 (4-3)
径向力 (4-4)
轴向力
⑵初步估算轴的直径
选取轴的材料为45号钢，调制处理。由以下公式估算，由《机械设计》表8.6查得A，取A=115。
⑶轴的结构设计
①确定轴的结构方案
左右轴承分别从轴的左右两侧装入，由轴肩轴向定位。齿轮从左边装入，齿轮右侧端面轴肩定位，齿轮与轴承之间有轴套，齿轮和轴设计为齿轮轴。采用深沟球轴承，结构如下：
图3.2 行星轮轴
确定各轴段直径和长度
1段 取行星支架厚度为10mm，直径为。根据圆整取，并符合标准轴承内径，查表GB/T297-95暂选轴承型号为：61802，，其宽度T=5mm，取端盖宽度为20mm，端盖轴承距箱体内壁距离为8mm，取。轴承润滑方式选择：,考虑脂润滑。
2段 取。应比两个齿轮宽一些作为轴肩，取。
3段 取齿轮定位轴肩高度h=1mm则，与轴承内经相同，轴承宽。
先确定轴承支点位置，查6208轴承，其支点尺寸L2=42.5mm L3=42.5mm。
求轴的弯矩和扭矩
⒈两轴承对称，支反力
H水平面 (4-5)
V垂直面 (4-6)
2．齿宽中点处弯矩
H水平面
V垂直面
(4-7)
合成弯矩：
扭矩 T，T=12300 N •mm
按弯扭合成强度校核轴的强度
当量弯矩：，取折合系数=1（对称循环变应力）
(4-8)
轴的材料为45号钢，调制处理，有《机械设计》表8.2查的=640，由表8.7查得材料需用应力
由式
(4-9)
该轴满足强度要求
3.7输出轴的设计
⑴计算作用在齿轮上的力
转矩P3/n3=轴上齿轮分度圆直径d=88.75mm
圆周力
径向力
轴向力
⑵初步估算轴的直径
选取轴的材料为45Cr，调制处理。由以下公式估算，由机械设计表8.6查得A=100。加大3%考虑键的影响。
⑶轴的结构设计
①确定轴的结构方案
轴有三段组成，结构如下：
图4.3 输出轴
②确定轴的直径和长度
1段 根据圆整，并符合标准轴承内径，查表13-3由GB/T276-1994暂选轴承型号为61806，取行星架直径，D=42mm，B=7mm取轴的直径，取轴承脂润滑。
2段 取，，该段主要是用来定位行星架。
３段 取，。选取A型键8x20 GB/T1096-2003
3.8滚动轴承校核
3.8.1深沟球轴承61801
⑴查机械设计课程上机与设计61801轴承额定动载荷为Cr=1900N，额定静载荷为Cor=1000N（GB/T276-1994）
已知轴颈d=12mm，转速n=2825r/min Fr=81.9N Fa=0N使用寿命为， (5-1)
则 Fa/Cr=0，查表10.5并插值计算e=0
因Fa/Fr=0=e 则查表10.5得：x=1，y=0
由式10-7当量动载荷
由表10.6取载荷系数（中等冲击）则
(5-2)
=106.5N
⑵计算轴承寿命系数
由式10-7轴承寿命 取 (5-3)
因数控切割机驱动部分温度不高由表10.3温度系数 故：
深沟球轴承61801满足要求
3.8.2深沟球轴承61802
⑴查机械设计课程上机与设计61802轴承额定动载荷为 Cr=2100N，额定静载荷为Cor=1300N（GB/T276-1994）
已知轴颈d=15mm，转速n=553.7r/min Fr=255.8N Fa=0N使用寿命为
则 Fa/Cr=0，查表10.5并插值计算e=0
因Fa/Fr=0=e 则查表10.5得：x=1，y=0
由式10-7当量动载荷 (5-4)
由表10.6取载荷系数（中等冲击）则
=409.3N
⑵计算轴承寿命系数Lh
轴承寿命 取
因数控切割机驱动部分轴承工作温度不高由表10.3温度系数 故：
深沟球轴承61802满足要求
第四章 切割工作部件设计
4.1割炬的设计
割炬又称割枪，是气割必不可少的工具。割炬的作用是向割嘴稳定的供送预热用气体和切割氧，并能控制这些气体的压力和流量，调节预热火焰的特性等。对割炬的要求是简单轻便，易于操作，使用安全可靠。
割炬按乙炔气体和氧气混合的方式不同分为射吸式和等压式两种。射吸式主要用于手工割炬，等压式多用于机械式切割。本设计采用等压式结构，这种割炬的预热火焰是按等压式焊矩原理设计的。预热氧和切割氧分别由单独的管道进入割嘴(压力相当)，在割嘴内混合，产生预热火焰。这类割炬配有专用割嘴，结构简单，预热火焰稳定，回火现象比较少，本设计采用的切割气体是乙炔-氧的混合气体，且等压式割炬一般只适合于中压乙炔。
割炬在工作中由预热状态变为切割状态，且需要安装回止阀防止回火，协同电磁阀工作。割炬的材料为纯铜，其耐热性非常好。割炬的端部是割嘴，割嘴的型号是根据切割的板材材料来选取的。
割炬的安全使用要求
(1)选择合适的割嘴应根据切割工件的厚度，选择合适的割嘴。装配割嘴时，必须使内嘴和外嘴保持同心，以保证切割氧射流位于预热火焰的中心，安装割嘴时注意拧紧割嘴螺母。
(2)检查射吸情况射吸式割炬经射吸情况检查正常后，方可把乙炔皮管接上，以不漏气并容易插上、拔下为准。使用等压式割炬时，应保证乙炔有一定的工作压力。
(3）火焰熄灭的处理点火后，当拧预热氧调节阀调整火焰时，若火焰立即熄灭，其原因是各气体通道内存有脏物或射吸管喇叭口接触不严，以及割嘴外套与内嘴配合不当。此时，应将射吸管螺母拧紧；无效时，应拆下射吸管，清除各气体通道内的脏物及调整割嘴外套与内套间隙，并拧紧。
(4）割嘴芯漏气的处理预热火焰调整正常后，割嘴头发出有节奏的“叭、叭”声，但火焰并不熄灭，若将切割氧开大时，火焰就立即熄灭，其原因是割嘴芯处漏气。此时，应拆下割嘴外套，轻轻拧紧嘴芯，如果仍然无效，可再拆下外套，并用石棉绳垫上。
(5）割嘴头和割炬配合不严的处理点火后火焰虽正常，但打开切割氧调节阀时，火焰就立即熄灭。其原因是割嘴头和割炬配，合面不严。此时应将割嘴拧紧，无效时应拆下割嘴，用细砂纸轻轻。研磨割嘴头配合面，直到配合严密。
(6)回火的处理当发生回火时，应立即关闭切割氧调节阀，然后关闭乙炔调节阀及预热氧调节阀。在正常工作停止时，应先关切割氧调节阀，再关乙炔和预热氧调节阀。
(7)保持割嘴通道清洁割嘴通道应经常保持清洁光滑，孔道内的污物应随时用通针清除干净。
(8)清理工件表面工件表面的厚锈、油水污物要清理掉。在水泥地面上切割时应垫高工件，以防锈皮和熔渣在水泥地面上爆溅伤人
割炬工作时候可根据用户需要选取自动点火式或手动点火。点火电压为7KV。
4.2拖链的选取
拖链是数控火焰切割机气路和电路部分的保护托运装置，主要起到安置和保护气管电路的作用。
拖链的用途和特点
适合于使用在往复运动的场合，能够对内置的电缆、油管、气管、水管等起到牵引和保护作用，拖链每节都能打开，便于安装和维修。运动时噪音低、耐磨、可高速运动。拖链已被广泛应用于数控机床、电子设备、石材机械、玻璃机械、门窗机械、注塑机、机械手、起重运输设备、自动化仓库等。
拖链的结构
拖链外形似坦克链，由众多单元链节组成，链节之间转动自如。相同系列的拖链内高、外高、节距相同，拖链内高、弯曲半径R可有不同的选择。单元链节由左右链板和上下盖板组成，拖链每节都能打开，装拆方便，不必穿线，打开盖板后即可把电缆、油管、气管等放入拖链内。
拖链的基本参数
材料：增强尼龙，具有高的压力和抗拉负荷，良好的韧性、高弹性、耐磨性、阻燃性。高低温时性能稳定，可以使用在室外。
抗耐性：耐油、盐并有一定的耐酸、耐碱能力。
运行速度和加速度：最高速度可达5m/s,最高加速可达5m/s²（具体速度、加速度视运行情况而定。）
运行寿命：在正常架空使用情况下，可达500万往复运动次数（具体寿命视运行情况而定）。
拖链的选用原则
内高：选择内置电缆、油管、气管、水管等中最粗的一根作为参考高度，加上至少10%的高度空间作为拖链内高Hi.如果重叠按重叠后实际高度作为参考高度。
内宽：选择较粗的一些电缆、油管、气管、水管等，其外径之和作为拖链内宽的参考，并留有至少10%的宽度空间。
弯曲半径：选择内置电缆、油管、气管、水管等中最大的弯曲半径作为参考值，并留有10%以上的空间，拖链内置电缆、油管、水管、气管的放置原则。
应该留有15%的剩余空间，让内置电缆、油管等可以自由活动，在半径方向上对拖链不产生拉力。
直径差别大的导线应该分开铺设，重量平均分布，必要时可用分隔片分开。
在高速或高频率运行时，要尽量使导线在水平上相互分开，不要使之相互叠置，在电缆、气管、油管等较多的时候建议使用分隔片。
电缆拖链的安装
使用适当的平头螺丝刀，垂直插入盖板两端的开启孔，打开盖板，将电缆、油管等按照我们提供的放置原则放入拖链，然后盖上盖板，此外，电线的固定端和活动端均应去张力装置加以固定
工程拖链
它适用于数控机床、加工中心、自动化机械及生产线等各类机床、机器人、运输机械、测量仪器、搬运装置以及其它驱动控制作为电线、电缆液、气软管的防护装置，能随机床、机械设备移动部件协调地运行，可发挥安全保护和导向的能力，可延长被保护的电线、电缆、液、气软管的使用寿命，降低消耗，可大大改善机床、机械设备的电线、电缆、液、气软管分布零乱的状况，使之整齐、规则地排列在一起，能增强机床、机械设备的整体艺术造型效果。
工程拖链分类
工程拖链按材质分为塑料工程拖链和钢制工程拖链。按结构分为桥式工程拖链和全封闭式工程拖链。
工程塑料拖链（塑料工程拖链）内部高度从10-80(mm)不等，宽度从10-350(mm)不等，根据您想要保护的线缆的尺寸和线缆的数量来确定。拖链的使用强度主要和原料中所含的尼龙含量有关系。所以工程塑料拖链又分为普通型工程塑料拖链和增强型工程塑料拖链。
钢制工程拖链更多地应用在海上石油平台，钢铁厂等一些大型重载机械上面，材质有Q235，430，304等材质。钢制拖链型号有TL65,TL95,TL125,TL180.TL225,TL250,TLG75,TLG100,TLG125,TLG180,TLG225,TLG250.
当使用环境比较恶劣时一般选用全封闭式工程拖链。
工程拖链：外形美观，重量轻，长度可任意自行调整。 拖链的用途和特点：
适合于使用在往复运动的场合，能够对内置的电缆、油管、气管、水管等起到牵引和保护作用。
拖链每节都能打开，便于安装和维修。运动时噪音低、耐磨、可高速运动。
拖链已被广泛应用于数控机床、电子设备、石材机械、玻璃机械、门窗机械、注塑机、机械手、起重运输设备、自动化仓库等。
拖链的结构
拖链外形似坦克链，由众多单元链节组成，链节之间转动自如。
相同系列的拖链内高、外高、节距相同，拖链内高、弯曲半径R可有不同的选择。
单元链节由左右链板和上下盖板组成，拖链每节都能打开，装拆方便，不必穿线，打开盖板后即可把电缆、油管、气管等放入拖链内。
另可提供分隔片，将链内空间按需要分隔开。
拖链：
◆ 材料：增强尼龙，具有高的压力和抗拉负荷，良好的韧性高弹性耐磨性阻燃。高低温Bt性能稳定，可以使用在室外。
◆抗耐性：喇油、盐并有一定的耐酸、葡寸碱能力。
◆运行速匿和加速度：最高速度可达5米／秒，最高加速度可达5米/秒'(具体速度、加速度视运行情况而定)。
◆运行寿命：在正常架空使用情况下，可达500万往复运动次数(具体寿命视运行惰况而定)
塑料拖链按结构分为桥式拖链和全封闭拖链。
塑料拖链的型号主要是内部高度和内部宽度确定拖链型号,也可根据外高和外宽来订。
塑料拖链的型号有7*7，10*10，10*15，15*15，15*20，15*35，15*40，15*40，15*50，18*18，18*25，18*35，18*50，18*60，25*25，25*38，25*57，25*77，25*103，35*50，35*60，35*75，35*100，35*125，35*150，35*175，35*200，45*50，45*60，45*75，45*100，45*125，45*150，45*200，56*95，56*125，56*175，56*200，56*300还有62,65,80系列等拖链。
按原料分为原包塑料和再生塑料，尼龙的含量多少决定了拖链的使用强度和耐磨性以及运行起来的噪音大小。尼龙含量从5%-17%不等，但超不过19%.
塑料拖链的结构
（1）拖链外形似坦克链，由众多的单元链接组成，链接之间转动自如。
（2）相同系列的拖链的内高、外高、节距相同，拖链内宽、弯曲半径R可有不同的选择。
（3）单元链节由左右链板和上下盖板组成，拖链每节都能打开，装拆方便，不必穿线，打开盖板后即可把电缆、油管、气管、水管等放入拖链。
（4）另可提供分隔片，将链内空间按需要分隔开。
塑料拖链的基本参数
（1）材料：增强尼龙，具有较高的压力和抗拉负荷，良好的韧性、高弹性和耐磨性，阻燃，高低温时性能稳定，可以使用在室外。
（2）抗耐性：耐油、耐盐，并有一定的耐酸、耐碱能力。
（3）运行速度和加速度（具体速度、加速度视运行情况而定）。
（4）运行寿命。
综合以上所述，选取的拖链材料为塑料拖链，型号为35*75的塑料拖链。
拖链的长度计算参考公式
l为拖链的长度，L为横梁长度。
拖链长度的选择是根据实际情况选取的，只要满足割炬的最大行程即可。拖链长度。
图4.1 拖链
第五章 金属结构的设计
5.1纵向运动导轨选取
纵向导轨为机床纵向运动的平台，机床的机身只在纵向运动，可看做是机床的前后运动，由于火焰切割机的切割精度要求不高，因此纵向运动的精度
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