CN208276358U - 一种功能增强型激光切割机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种功能增强型激光切割机，属于激光切割机技术领域。它包括横梁和通过双向移动部分安装在横梁上的钻铣组件；所述双向移动部分驱动钻铣组件沿水平和竖直方向移动；所述钻铣组件包括主轴箱、安装座、钻铣电机和钻铣头；所述钻铣电机和安装座设置在主轴箱上；所述钻铣头包括刀柄，多个刀柄固定于安装座上，钻铣电机通过离合器传动连接多个所述刀柄；所述主轴箱上安装切换电机，切换电机的输出轴连接锥齿轮，安装座内设置锥齿环，锥齿轮和锥齿环啮合传动。本实用新型激光切割机通过在横梁上增加一套钻铣组件，可对切割后的板料进行钻孔、攻丝、孔倒角等后续加工操作，扩展激光切割机使用范围，简化生产流程，提高了生产效率。
Description
技术领域
本实用新型属于激光切割机技术领域，更具体地说，涉及一种功能增强型激光切割机。
背景技术
激光切割机作为现代制造业通用的加工手段，打破传统加工方式，以全新的切割工艺在各行各业广泛应用，尤其是光纤激光切割机，近年来呈“火箭式”发展。激光切割机的切割原理是将从激光器发射出的激光，经光路系统，聚焦成高功率密度的激光束，激光束照射到工件表面，使工件达到熔点或沸点，同时与光束同轴的高压气体将熔化或气化金属吹走，随着光束与工件相对位置的移动，最终使材料形成切缝，从而达到切割的目的。激光切割加工是用不可见的光束代替了传统的机械刀，具有精度高，切割快速，不局限于切割图案限制，自动排版节省材料，切口平滑，加工成本低等特点。
激光切割机通常包括工作台、位于该工作台旁侧的床身、安装在该床身上的横梁及安装在该横梁上的切割头，该工作台上设有导轨和齿条，该横梁上设有齿轮和电机，横梁的齿轮与工作台的齿条啮合，该横梁的齿轮在电机驱动下转动，进而可带动该横梁在导轨上滑动。工作时，待加工材料被固定在工作台上，横梁相对于工作台滑动从而带动切割头对材料进行切割。现有的激光切割机一般只能进行板料的切割，功能相对单一，但实际使用中，往往切割板料还需后续加工，例如钻孔、倒角、攻丝等，这就需要将切割板料移至相应设备，转运、再定位等都浪费时间，延长加工时间，降低生产效率。
例如，中国专利申请号为：201720822899.4，公开日为：2018年3月9日的专利文献，公开了一种激光切割机，包括切割台、沿切割台横向滑移的滑动架以及安装在滑动架上且沿滑动架纵向滑移的切割头，所述切割头包括切割架、安装在切割架上的激光头以及安装在切割架上的抽吸装置，所述抽吸装置包括固定套、与固定套连通的连接管以及与连接管连通的抽吸泵，所述连接管以及抽吸泵均安装在切割架上，所述固定套套设在激光头上并且对激光头切割形成的高温气体进行抽吸。该方案既是常见的激光切割机形式，只能通过切割头进行板料切割，无法进行后续的进一步加工。
另外，激光切割机的精准度非常高，对于各部件的要求比较严格，尤其作为切割头支撑部件的横梁，既要保证足够的强度，有要求能尽量轻。目前市场上的激光切割机所使用的横梁有两种形式，一种是采用钢板焊接而成，重量较重，使机床的动态性能较差且使用较大电机带动，浪费电能；另一种是采用铝合金挤压成型，重量轻，适合高速切割，但刚度较差，长时间使用精度会降低。
发明内容
1、要解决的问题
本实用新型提供一种功能增强型激光切割机，其目的在于解决现有激光切割机一般只能进行板料切割，功能相对单一的问题。该激光切割机通过在横梁上增加一套钻铣组件，可对切割后的板料进行钻孔、攻丝、孔倒角等后续加工操作，扩展激光切割机使用范围，简化生产流程，提高了生产效率。
另外，本实用新型的激光切割机中横梁采用钢和铝两种材质，集钢和铝合金材质优点与一身，横梁本体采用铝合金而横梁底座采用钢制件，从而横梁整体重量相对较轻，动态性能较好，且连接部分刚性较好，长时间使用，稳定性和抗冲击性较强，适于采用直线电机的驱动方式。
2、技术方案
为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。
一种功能增强型激光切割机，包括横梁和通过双向移动部分安装在横梁上的钻铣组件；所述双向移动部分驱动钻铣组件沿水平和竖直方向移动；所述钻铣组件包括主轴箱，以及安装在主轴箱上的钻铣电机和钻铣头；所述钻铣头包括刀柄，钻铣电机驱动刀柄。
作为进一步改进，所述钻铣头还包括安装座，安装座通过轴承连接主轴箱，其上安装多个刀柄；所述钻铣电机通过离合器传动连接多个所述刀柄。
作为进一步改进，所述主轴箱上安装切换电机，切换电机的输出轴连接锥齿轮；所述安装座内设置锥齿环，锥齿轮和锥齿环啮合传动。
作为进一步改进，所述安装座上靠近每个所述刀柄处设置有冷却液管。
作为进一步改进，所述双向移动部分包括X轴移动组件和Z轴移动组件；所述X轴移动组件包括X轴滑座和安装在X轴滑座上的X轴电机，X轴滑座通过X轴直线导轨副连接横梁，X轴电机驱动X轴滑座沿X轴方向移动；所述Z轴移动组件包括Z轴滑座和Z轴电机，Z轴电机安装在X轴滑座上，Z轴滑座通过Z轴直线导轨副安装在X轴滑座上，Z轴电机通过丝杠螺母副连接Z轴滑座；所述钻铣组件安装在Z轴滑座上。
作为进一步改进，所述横梁包括横梁本体和设置在靠近横梁本体两端下方的两个横梁底座；所述横梁本体由铝合金挤压成型，横梁底座采用钢板焊接成型。
作为进一步改进，所述横梁本体沿其长度方向设有贯穿的中心圆孔，中心圆孔的四周分布多对减重孔，每对减重孔关于中心圆孔的轴线中心对称。
作为进一步改进，所述横梁底座包括底板、顶板和支撑立板；所述支撑立板支撑设置于底板和顶板的中间，支撑立板中间位置的两侧对称设有一对加强板一，加强板一连接底板和顶板；所述加强板一的前后两侧对称设置有加强板二，支撑立板两侧的加强板二也相对称。
作为进一步改进，所述底板和顶板为矩形板，底板外形大于顶板外形；所述支撑立板的形状为等腰梯形；所述加强板一为矩形板，加强板二在竖直方向从两端向中间宽度逐渐减小。3、有益效果
相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：
(1)本实用新型激光切割机，在横梁上除切割头外，增加一套钻铣组件，可与切割头配合使用，在板料切割后，能够进行钻孔、攻丝、孔倒角等后续加工操作，无需转移至其它设备操作，扩大了激光切割机使用范围，扩展其功能，简化生产流程，提高了生产效率。
(2)本实用新型激光切割机，钻铣组件具有多个刀柄，可安装钻头、丝锥、铣刀等工具，进行不同的加工操作；而且钻铣电机通过离合器连接刀柄，可通过一个电机即可实现多个刀柄的转动，同时，多个刀柄之间又可在切换电机的驱动作用下，通过锥齿轮和锥齿环的啮合传动实现切换。
(3)本实用新型激光切割机，钻铣组件中刀柄带动刀具工作时，可通过冷却液管喷出冷却液，对刀具进行降温，保证加工的顺利。
(4)本实用新型激光切割机，横梁中横梁本体采用铝合金而横梁底座采用钢制件，集钢和铝合金材质优点与一身，从而横梁整体重量相对较轻，动态性能较好，且连接部分刚性较好，长时间使用，稳定性和抗冲击性较强，尤其适用于采用直线电机的驱动方式。
(5)本实用新型激光切割机，横梁中横梁本体开设中心圆孔，以及减重孔，在不降低横梁本体整体强度的前提下，尽可能减小其重量，提高横梁动态性能，适应较高切削速度运行；且减重孔成对设置，并关于中心圆孔中心对称，使得横梁本体重量均衡，运行更加平稳。
(6)本实用新型激光切割机，横梁中采用钢板焊接的横梁底座是连接横梁本体和床身的中间连接件，增强了连接强度，负载大，抗冲击能力强；而且其整体较为对称，在有效降低重量的前提下，可适应激光切割机高速启停和抗冲击的稳定性，保证激光切割机长久使用的高精度和低噪音。
附图说明
图1为本实用新型激光切割机的主视图；
图2为本实用新型激光切割机的左视图；
图3为本实用新型激光切割机中横梁的端面视图；
图4为图3中横梁底座的立体视图。
附图中的标号分别表示为：
100、横梁；110、横梁本体；111、中心圆孔；112、导槽；113、齿条槽；114、上导轨槽；115、前导轨槽；120、横梁底座；121、底板；122、顶板；123、支撑立板；124、加强板一；125、加强板二；126、固定孔；127、连接孔；
200、双向移动部分；210、X轴移动组件；211、X轴横向滑座；212、X轴纵向滑座；213、X轴电机；214、X轴上滑轨；215、X轴前滑轨；216、X轴滑块；217、齿条；218、齿轮；220、Z轴移动组件；221、Z轴滑座；222、Z轴电机；
300、钻铣组件；310、主轴箱；320、钻铣电机；330、切换电机；340、钻铣头；341、安装座；342、刀柄；343、冷却液管。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本实用新型进一步进行描述。
实施例1
如图1、图2所示，本实施例的一种功能增强型激光切割机，主要包括横梁100、双向移动部分200和钻铣组件300。
其中，横梁100通过直线导轨副安装在床身上，并可沿床身长度方向，即Y轴方向移动；钻铣组件300则通过双向移动部分200安装在横梁100上，双向移动部分200可驱动钻铣组件300沿横梁100的长度方向水平移动，以及沿横梁100的竖直方向移动，也就是分别为X轴方向和Z轴方向；钻铣组件300作为工作部件，类似切割头，可对工件进行如钻孔、公司、孔倒角等操作。当然，横梁100上可安装切割头，切割头和钻铣组件300配合完成板料的多种加工操作。下面主要对钻铣组件300的安装结构进行说明。
如图3所示，横梁100具有横梁本体110，双向移动部分200安装在横梁本体110上。横梁本体110的上端面开设导槽112，导槽112前侧的横梁本体110上端面上开设齿条槽113，导槽112后侧的横梁本体110上端面上开设上导轨槽114，且齿条槽113和上导轨槽114的深度均小于导槽112的深度，方便后续齿条、导轨安装，并不产生干涉，导槽112也能作为回收润滑油。横梁本体110的前端面上开设前导轨槽115，与上导轨槽114构成垂直的两条导轨槽，能够稳定支撑双向移动部分200。
如图2所示，双向移动部分200包括X轴移动组件210和Z轴移动组件220。其中，X轴移动组件210包括X轴滑座和安装在X轴滑座上的X轴电机213。X轴滑座通过X轴直线导轨副连接横梁100，具体地，X轴滑座包括垂直连接的X轴横向滑座211和X轴纵向滑座212，X轴直线导轨副包括X轴上滑轨214、X轴前滑轨215和X轴滑块216，X轴上滑轨214和X轴前滑轨215分别安装在横梁本体110的上导轨槽114和前导轨槽115中；X轴横向滑座211和X轴纵向滑座212上均安装X轴滑块216，分别与X轴上滑轨214和X轴前滑轨215滑动配合，从而实现X轴移动组件210沿X轴方向的移动。X轴电机213的输出轴连接齿轮218，横梁本体110的齿条槽113中设置有齿条217，齿轮218和齿条217啮合传动，从而X轴电机213可为X轴移动提供动力，驱动X轴滑座沿X轴方向移动。
Z轴移动组件220包括Z轴滑座221和Z轴电机222。其中，Z轴电机222安装在X轴滑座的X轴纵向滑座212上，Z轴滑座221通过Z轴直线导轨副安装在X轴滑座上，Z轴电机222通过丝杠螺母副连接Z轴滑座221，从而通过Z轴电机222驱动Z轴滑座221沿Z轴方向移动。
钻铣组件300安装在Z轴滑座221上，其包括主轴箱310，以及安装在主轴箱310上的钻铣电机320和钻铣头340，钻铣头340包括刀柄342，钻铣电机320驱动刀柄342，驱动刀柄342旋转，带动其上安装的刀具转动，进行加工操作。刀柄342可以是常用的钻头夹具、丝锥夹具或铣刀夹具等。
由上可知，本实施例的激光切割机，在横梁100上除切割头外，增加一套钻铣组件300，可与切割头配合使用，在板料切割后，能够进行钻孔、攻丝或孔倒角等后续加工操作，无需转移至其它设备操作，扩大了激光切割机使用范围，扩展其功能，简化生产流程，提高了生产效率。
实施例2
本实施例的一种功能增强型激光切割机，在实施例1的基础上对钻铣组件300的结构进一步改进，以扩展其使用范围，增强功能。
具体地，钻铣头340还包括安装座341，安装座341通过轴承连接主轴箱310，其上沿圆周方向均匀安装多个刀柄342，每个刀柄342都可单独安装一个刀具；钻铣电机320连接设置于主轴箱310内的主轴，而主轴通过离合器传动连接多个刀柄342。同时，主轴箱310的一侧安装切换电机330，切换电机330的输出轴连接锥齿轮，安装座341内设置锥齿环，锥齿轮和锥齿环啮合传动。
由此可见，钻铣组件300具有多个刀柄342，可一次性安装钻头、丝锥、铣刀等多种工具，进行不同的加工操作，而无需频繁更换刀具；而且钻铣电机320通过离合器传动连接刀柄，可通过一个电机即可驱动多个刀柄342的转动，同时，多个刀柄342之间又可在切换电机330的驱动作用下，通过锥齿轮和锥齿环的啮合传动实现工位切换。
另外，安装座341上靠近每个所述刀柄342处设置有冷却液管343，刀柄342带动刀具工作时，可通过冷却液管343喷出冷却液，对刀具进行降温，保证加工的顺利。
实施例3
本实施例的一种激光切割机，在实施例1或实施例2的基础上进行进一步改进，主要对于横梁100的结构进行优化设计，打破现有钢制梁或铝制梁所存在的弊端，获得具有较好综合性能的横梁100。
传统钢板焊接的横梁，整体强度虽然大，但重量较重，激光动态性能较差，且驱动动力需求大，无法使用在高速切削场合，限制激光切割机的发展；而采用铝制的横梁，可有效解决重量的问题，但随之而来的问题是，铝制横梁强度较低，横梁在安装到床身上后，长时间在高速启停、震动和冲击环境中运行，使用2～3年横梁的连接部位可能就会出现松动、变形，激光切割机精度就会下降，且也难以维修，只能进行更换，成本较高。
为此，结合图3和图4所示，本实施例将横梁设计成分体结构，该横梁100主要包括横梁本体110和两个横梁底座120，两个横梁底座120分别对称设置于靠近横梁本体110两端的下方，并通过螺栓与横梁本体110可拆卸式连接。更主要的是，横梁本体110由铝合金挤压成型，而横梁底座120采用钢板焊接成型。在使用时，横梁本体110支撑切割头运行，大幅降低重量，横梁底座120作为床身和横梁本体110的中间连接件，连接强度高，可适应高速启停，抗冲击和震动能力强，从而集钢和铝合金材质优点与一身，即获得良好的动态性能，又能保证持久的稳定性和抗冲击性能。
为进一步降低横梁重量，横梁本体110沿其长度方向设有贯穿的中心圆孔111，中心圆孔111的四周分布多对减重孔，每对减重孔关于中心圆孔111的轴线中心对称，在不降低横梁本体110整体强度的前提下，尽可能减小其重量，提高横梁动态性能，适应较高切削速度运行。且减重孔成对设置，并关于中心圆孔111中心对称，使得横梁本体110重量均衡，运行更加平稳。
横梁100运行过程中，动力由横梁底座120传递至横梁本体110，要求横梁100双向运动能够受力均衡，对其稳定性至关重要，而在横梁本体110整体较为规整设计的前提下，对横梁底座120的结构要求也较高。本实施例，如图4所示，横梁底座120采用较为对称的结构设计，其包括底板121、顶板122和支撑立板123；其中，支撑立板123支撑设置于底板121和顶板122的中间，支撑立板123中间位置的两侧对称设有一对加强板一124，加强板一124连接底板121和顶板122，其加强支撑作用，加强板一124的前后两侧对称设置有加强板二125，支撑立板123两侧的加强板二125也相对称，也就是加强板二125具有四个，呈矩阵分布，加强板二125的三侧面分别与底板121、顶板122和支撑立板123的表面贴合，起到进一步加强支撑作用。
同时，对于横梁底座120各板形状进行设计，底板121和顶板122为矩形板，底板121外形大于顶板122外形，上小下大的结构支撑更加稳定，也便于与床身连接；支撑立板123的形状为等腰梯形，适应底板121和顶板122的连接；加强板一124为矩形板，加强板二125在竖直方向从两端向中间宽度逐渐减小，综合平衡加强强度和重量。底板121上开设矩阵排列的固定孔126，顶板122上开设矩阵排列的连接孔127；横梁底座120通过螺栓穿过顶板122上的连接孔127与横梁本体110可拆卸连接。
由此可见，采用钢板焊接的横梁底座120是连接横梁本体110和床身的中间连接件，增强了连接强度，负载大，抗冲击能力强；而且其整体较为对称，在有效降低重量的前提下，可适应激光切割机高速启停和抗冲击的稳定性，保证激光切割机长久使用的高精度和低噪音。
实施例4
本实施例的一种激光切割机，与实施例3结构基本相同，所不同的是：在横梁底座120的顶板122和横梁本体110的下端面之间设置尼龙垫块，作为中间过渡件，可有效保证横梁底座120和横梁本体110之间持久的连接可靠性，长时间使用不易松动。
以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种功能增强型激光切割机，包括横梁(100)，其特征在于：还包括通过双向移动部分(200)安装在横梁(100)上的钻铣组件(300)；所述双向移动部分(200)驱动钻铣组件(300)沿水平和竖直方向移动；所述钻铣组件(300)包括主轴箱(310)，以及安装在主轴箱(310)上的钻铣电机(320)和钻铣头(340)；所述钻铣头(340)包括刀柄(342)，钻铣电机(320)驱动刀柄(342)。
2.根据权利要求1所述的一种功能增强型激光切割机，其特征在于：所述钻铣头(340)还包括安装座(341)，安装座(341)通过轴承连接主轴箱(310)，其上安装多个刀柄(342)；所述钻铣电机(320)通过离合器传动连接多个所述刀柄(342)。
3.根据权利要求2所述的一种功能增强型激光切割机，其特征在于：所述主轴箱(310)上安装切换电机(330)，切换电机(330)的输出轴连接锥齿轮；所述安装座(341)内设置锥齿环，锥齿轮和锥齿环啮合传动。
4.根据权利要求2所述的一种功能增强型激光切割机，其特征在于：所述安装座(341)上靠近每个所述刀柄(342)处设置有冷却液管(343)。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种功能增强型激光切割机，其特征在于：所述双向移动部分(200)包括X轴移动组件(210)和Z轴移动组件(220)；所述X轴移动组件(210)包括X轴滑座和安装在X轴滑座上的X轴电机(213)，X轴滑座通过X轴直线导轨副连接横梁(100)，X轴电机(213)驱动X轴滑座沿X轴方向移动；所述Z轴移动组件(220)包括Z轴滑座(221)和Z轴电机(222)，Z轴电机(222)安装在X轴滑座上，Z轴滑座(221)通过Z轴直线导轨副安装在X轴滑座上，Z轴电机(222)通过丝杠螺母副连接Z轴滑座(221)；所述钻铣组件(300)安装在Z轴滑座(221)上。
6.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种功能增强型激光切割机，其特征在于：所述横梁(100)包括横梁本体(110)和设置在靠近横梁本体(110)两端下方的两个横梁底座(120)；所述横梁本体(110)由铝合金挤压成型，横梁底座(120)采用钢板焊接成型。
7.根据权利要求6所述的一种功能增强型激光切割机，其特征在于：所述横梁本体(110)沿其长度方向设有贯穿的中心圆孔(111)，中心圆孔(111)的四周分布多对减重孔，每对减重孔关于中心圆孔(111)的轴线中心对称。
8.根据权利要求7所述的一种功能增强型激光切割机，其特征在于：所述横梁底座(120)包括底板(121)、顶板(122)和支撑立板(123)；所述支撑立板(123)支撑设置于底板(121)和顶板(122)的中间，支撑立板(123)中间位置的两侧对称设有一对加强板一(124)，加强板一(124)连接底板(121)和顶板(122)；所述加强板一(124)的前后两侧对称设置有加强板二(125)，支撑立板(123)两侧的加强板二(125)也相对称。
9.根据权利要求8所述的一种功能增强型激光切割机，其特征在于：所述底板(121)和顶板(122)为矩形板，底板(121)外形大于顶板(122)外形；所述支撑立板(123)的形状为等腰梯形；所述加强板一(124)为矩形板，加强板二(125)在竖直方向从两端向中间宽度逐渐减小。
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|---|---|---|---|---|
| CN111390249A (zh) * | 2020-04-03 | 2020-07-10 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 一种长行程矩形铝横梁的加工方法 |
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| CN111906442A (zh) * | 2020-06-15 | 2020-11-10 | 宁波大学 | 一种基于工业4.0的智能激光雕刻系统 |
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2018
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