CN106938371A - 一种高精度激光切割机及其横梁 - Google Patents

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谢翰君
栾伟
王磊
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Abstract

本发明提供了一种用于高精度激光切割机的横梁，由铝合金制成横梁本体，横梁本体呈中空的长方体筒状；横梁本体的外表面包裹固定设置碳纤维层，由铝合金和碳纤维所构成的筒状结构对其上的激光头起到支撑作用，铝材的膨胀系数较大，碳纤维的膨胀系数较小，钢材的膨胀系数介于两者之间，本申请将铝合金与碳纤维相互结合，两种材料在热膨胀时相互影响拉扯，中和了两者的膨胀系数，合成后横梁的膨胀程度与钢材的膨胀程度接近，降低因膨胀系数不一致造成的尺寸误差，保证了激光切割机的加工精度。碳纤维的抗拉强度高，可承受更大的拉伸应力，可以减少板材的厚度，降低了横梁自身的重量。本发明还提供一种高精度激光切割机，可以实现相同的技术效果。

Description

一种高精度激光切割机及其横梁
技术领域
本发明涉及生产加工设备技术领域，更进一步地涉及一种高精度激光切割机及其横梁。
背景技术
激光切割机的底座是钢制材料，膨胀系数为4.8*e-6，横梁是铝制结构，膨胀系数为9.6*e-6，横梁的顶部设置在长度方向上往复运动的激光头，同时横梁也会沿垂直于长度方向作往复运动；横梁的运动与激光头的运动方向垂直，在平面内X轴方向与Y轴方向运动，使激光头可以在平面内移动到任意的位置。
横梁与床身之间通过齿轮传动，当受热时各材料均会出现膨胀变形，因横梁与床身之间的膨胀系数不一样，出现不同尺寸的变形，导致传动齿轮产生间隙，影响加工的速度与精度。若将横梁采用与床身相同的钢材制造，又会增加横梁自身的质量，横梁上方的激光头重量可达40kg，横梁会因激光头和自身重力的作用产生弯矩，发生变形，也不利于保证加工精度。
因此，对于本领域的技术人员来说，如何设计一种避免与床身出现不同程度变形的横梁，是目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明提供一种用于高精度激光切割机的横梁，与床身的变形程度相近，降低因受热变形对加工精度产生的影响，具体方案如下：
一种用于高精度激光切割机的横梁，包括铝合金的横梁本体，所述横梁本体呈中空的长方体筒状；所述横梁本体的外表面包裹固定设置碳纤维层。
可选地，所述横梁本体的内部设置支撑肋板，所述支撑肋板与所述横梁本体的长度方向同向延伸，将所述横梁本体的内腔分隔为独立的空间。
可选地，所述支撑肋板的顶端固定在所述横梁本体的顶面，底端固定在所述横梁本体的底面。
可选地，所述支撑肋板的顶端相互接触，并固定在所述横梁本体顶面的中央，底端固定在所述横梁本体底面的边缘。
可选地，所述横梁本体与所述支撑肋板焊接成型。
本发明还提供一种高精度激光切割机，包括上述任一项所述的横梁。
本发明提供了一种用于高精度激光切割机的横梁，由铝合金制成横梁本体，横梁本体呈中空的长方体筒状；横梁本体的外表面包裹固定设置碳纤维层，由铝合金和碳纤维所构成的筒状结构对其上的激光头起到支撑作用，铝材的膨胀系数较大，碳纤维的膨胀系数较小，钢材的膨胀系数介于两者之间，本申请将铝合金与碳纤维相互结合，两种材料在热膨胀时相互影响拉扯，中和了两者的膨胀系数，合成后横梁的膨胀程度与钢材的膨胀程度接近，降低因膨胀系数不一致造成的尺寸误差，保证了激光切割机的加工精度。除此之外，碳纤维的抗拉强度高，可承受更大的拉伸应力，可以减少铝合金横梁本体板材的厚度，降低了横梁自身的重量。
此外，本发明还提供了一种高精度激光切割机，可以实现相同的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的高精度激光切割机横梁的结构示意图。
其中包括：
横梁本体1、碳纤维层2、支撑肋板3。
具体实施方式
本发明的核心在于提供一种用于高精度激光切割机的横梁，与床身的变形程度相近，降低因受热变形对加工精度产生的影响。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图及具体的实施方式，对本申请的高精度激光切割机及其横梁进行详细的介绍说明。
本发明提供了一种用于高精度激光切割机的横梁，如图1所示，为本发明提供的高精度激光切割机横梁的结构示意图，包括铝合金制成的横梁本体1，横梁本体1呈中空的长方体筒状，横梁本体1的两端贯通，由四个侧板依次首尾相连围成；横梁本体1的外表面包裹固定设置碳纤维层2，碳纤维层固定在横梁本体1的外表面，整体构成了与横梁本体1形状相同的筒状结构，成型后两者紧密接触固定，筒体结构水平设置，在其上表面设置激光头运动的滑轨，激光头可以沿着横梁本体1的长度方向往复运动。
由于铝材的膨胀系数较大，为9.6*e-6，碳纤维的膨胀系数较小，为2.4*e-6，钢材的膨胀系数介于两者之间，为4.8*e-6，本申请将铝合金与碳纤维相互结合，两种材料在热膨胀时相互影响拉扯，中和了两者的膨胀程度，合成后横梁的膨胀程度与钢材的膨胀程度接近，降低因膨胀系数不一致造成的尺寸误差，保证了激光切割机的加工精度。碳纤维的抗拉强度高，可承受更大的拉伸应力，且密度更小，在更少材料的使用情况下提高整体结构的强度，在生产时可以减少铝合金横梁本体板材的厚度，因厚度降低造成的刚度下降由碳纤维弥补，因此可降低了横梁自身的重量。
在上述方案的基础上，为了进一步提高横梁的抗弯性能，在横梁本体1的内部设置支撑肋板3，支撑肋板3与横梁本体1的长度方向同向延伸，通过支撑肋板3将横梁本体1的内腔分隔成为多个长条状的独立空间，支撑肋板3竖直或倾斜设置，能够承受竖直方向的压力，加强横梁的抗压与抗弯能力。
具体地，支撑肋板3的顶端固定在横梁本体1的顶面，底端固定在横梁本体1的底面，当然，若将支撑肋板3的一端固定在横梁本体1的内侧面也是可以的。
优选的方案是，将两块支撑肋板3呈倒V字型设置，支撑肋板3的顶端相互接触，并固定在横梁本体1顶面的中央，两块支撑肋板3呈对称设置，形状大小相同，底端固定在横梁本体1底面的边缘，也即横梁本体1底面与侧面交界的位置。
横梁本体1与支撑肋板3可焊接成型，或者采用一体成型的方式加工制造，只要能够保证足够的连接强度都是可以的。
本发明还提供一种高精度激光切割机，包括钢制的底座，在底座上设置有上述提供的横梁，横梁的两端分别各自设置一个驱动装置，带动横梁作往复的运动。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理，可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种用于高精度激光切割机的横梁，其特征在于，包括铝合金的横梁本体(1)，所述横梁本体(1)呈中空的长方体筒状；所述横梁本体(1)的外表面包裹固定设置碳纤维层(2)。
2.根据权利要求1所述的横梁，其特征在于，所述横梁本体(1)的内部设置支撑肋板(3)，所述支撑肋板(3)与所述横梁本体(1)的长度方向同向延伸，将所述横梁本体(1)的内腔分隔为独立的空间。
3.根据权利要求2所述的横梁，其特征在于，所述支撑肋板(3)的顶端固定在所述横梁本体(1)的顶面，底端固定在所述横梁本体(1)的底面。
4.根据权利要求3所述的横梁，其特征在于，所述支撑肋板(3)的顶端相互接触，并固定在所述横梁本体(1)顶面的中央，底端固定在所述横梁本体(1)底面的边缘。
5.根据权利要求4所述的横梁，其特征在于，所述横梁本体(1)与所述支撑肋板(3)焊接成型。
6.一种高精度激光切割机，其特征在于，包括权利要求1至5任一项所述的横梁。
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