CN208840724U - 一种激光切割机及其复合型横梁 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光切割机及其复合型横梁，属于激光切割机技术领域。该激光切割机包括复合型横梁、切割驱动机构和切割头；所述切割驱动机构驱动切割头在复合型横梁上沿水平和竖直方向运动；所述复合型横梁包括横梁本体，以及对称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；所述横梁底座采用钢板焊接成型。本实用新型中复合型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。

Description

一种激光切割机及其复合型横梁

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，涉及一种激光切割机及其复合型横梁。

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。

激光切割机的精准度非常高，其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。

例如，中国专利申请号为：201620390186.0，公开日为：2016年9月14日的专利文献，公开了一种激光切割机横梁，包括空心结构的本体，该本体底面的两端分别设置有空心结构的安装座，且每个安装座的底面均向前延伸形成安装板，本体的前侧面设置有第一U形加强筋，顶面设置有第二U形加强筋，后侧面设置有第三U形加强筋；本体内部设置有若干第一加强筋；安装座内设置有若干第二加强筋；安装座的前侧面与安装板之间，设置有若干第三加强筋；本体的底面开设有若干第一减重孔；安装座的底面开设有第二减重孔；第一加强筋开设有第三减重孔；第二加强筋开设有第四减重孔；第三加强筋开设有第五减重孔。该方案的横梁即是采用钢板焊接而成，并力求优化横梁内部结构，达到兼顾刚性和重量的目的，但是，整体钢制的结构重量依然无法与铝制横梁相比，相对还比较重。

又如，中国专利申请号为：201120502630.0，公开日为：2012年7月11日的专利文献，公开了一种激光切割机铝横梁，其包含横梁主体，横梁左、右安装座，在所述横梁主体的上端面上设有齿条安装面和直线导轨安装面，其特征在于在所述横梁主体背后设有一批减重孔，在所述齿条安装面和直线导轨安装面之间的所述横梁主体的上端面上设有废油收集槽，在所述废油收集槽上设有废油回收口。该方案采用了铝制横梁，使得整体重量减轻，但是持久稳定性难以保证。

发明内容

1、要解决的问题

本实用新型提供一种激光切割机的复合型横梁，其目的在于解决现有激光切割机的横梁采用钢制件，重量较重，动态性能差，以及采用铝制件，结构强度较差，持久稳定性会下降的问题。该复合型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。

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。

一种激光切割机的复合型横梁，包括横梁本体，以及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；所述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，所述横梁本体的上端面开设导槽，导槽前侧的横梁本体上端面上开设齿条槽，导槽后侧的横梁本体上端面上开设上导轨槽。

作为进一步改进，所述齿条槽和上导轨槽的深度均小于导槽的深度。

作为进一步改进，所述横梁本体的前端面上开设前导轨槽。

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。

作为进一步改进，所述底板上开设矩阵排列的固定孔，顶板上开设矩阵排列的连接孔；所述横梁底座通过螺栓穿过顶板上的连接孔与横梁本体可拆卸连接。

一种激光切割机，包括横梁、切割驱动机构和切割头；所述横梁上述的一种复合型横梁；所述切割驱动机构驱动切割头在横梁本体上沿水平和竖直方向运动。

作为进一步改进，所述横梁本体的上导轨槽和前导轨槽中分别设置X轴上滑轨和X轴前滑轨，横梁本体的齿条槽中设置有齿条；所述切割驱动机构包括X轴移动组件和Z轴移动组件；所述X轴移动组件通过X轴滑块滑动设置在X轴上滑轨和X轴前滑轨上，X轴移动组件上的齿轮与齿条啮合传动；所述Z轴移动组件安装在X轴移动组件上，切割头安装在Z轴移动组件上，Z轴移动组件可驱动切割头沿竖直方向移动。

3、有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型复合型横梁，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。

(2)本实用新型复合型横梁，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。

(3)本实用新型复合型横梁，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。

(4)本实用新型激光切割机，采用复合型横梁，相比整体钢制件，重量大幅减轻，相比整体铝制件，抗冲击新和稳定性得到较大提升，从而能够适应长久速速运行，并保持较高的精度和稳定性。

附图说明

图1为本实用新型复合型横梁的立体结构视图；

图2为本实用新型复合型横梁从端面观察的结构视图；

图3为本实用新型复合型横梁中横梁底座的立体结构视图；

图4为本实用新激光切割机中切割头安装到复合型横梁上的立体结构视图。

图中：100、横梁本体；110、中心圆孔；120、导槽；130、齿条槽；140、上导轨槽；150、前导轨槽；200、横梁底座；210、底板；211、固定孔；220、顶板；221、连接孔；230、支撑立板；240、加强板一；250、加强板二；300、切割驱动机构；310、X轴移动组件；311、X轴横向滑座；312、X轴电机；320、Z轴移动组件；321、X轴纵向滑座；322、Z轴电机；323、Z轴滑座；324、Z轴导轨；325、Z轴滑块；330、X轴上滑轨；340、X轴前滑轨；350、X轴滑块；360、齿条；400、切割头。

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，本实施例的一种激光切割机的复合型横梁，主要目的在于提供一种新型的激光切割机横梁结构，打破现有钢制或铝制横梁所存在的弊端，获得具有较好综合性能的横梁。

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，本实施例将横梁设计成分体结构，该复合型横梁主要包括横梁本体100和两个横梁底座200，两个横梁底座200分别对称设置于靠近横梁本体100两端的下方，并通过螺栓与横梁本体100可拆卸式连接。更主要的是，横梁本体100由铝合金挤压成型，而横梁底座200采用钢板焊接成型。在使用时，横梁本体100支撑切割头运行，大幅降低重量，横梁底座200作为床身和横梁本体100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100沿其长度方向设有贯穿的中心圆孔110，中心圆孔110的四周分布多对减重孔，每对减重孔关于中心圆孔110的轴线中心对称，在不降低横梁本体100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110中心对称，使得横梁本体100重量均衡，运行更加平稳。同时，为方便后续切割头的动作实现，横梁本体100的上端面开设导槽120，导槽120前侧的横梁本体100上端面上开设齿条槽130，导槽120后侧的横梁本体100上端面上开设上导轨槽140，且齿条槽130和上导轨槽140的深度均小于导槽120的深度，方便后续齿条、导轨安装，并不产生干涉，导槽120也能作为回收润滑油。横梁本体100的前端面上开设前导轨槽150，与上导轨槽140构成垂直的两条导轨槽，能够稳定支撑切割头。

横梁运行过程中，动力由横梁底座200传递至横梁本体100，要求横梁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100整体较为规整设计的前提下，对横梁底座200的结构要求也较高。本实施例，如图3所示，横梁底座200采用较为对称的结构设计，其包括底板210、顶板220和支撑立板230；其中，支撑立板230支撑设置于底板210和顶板220的中间，支撑立板230中间位置的两侧对称设有一对加强板一240，加强板一240连接底板210和顶板220，其加强支撑作用，加强板一240的前后两侧对称设置有加强板二250，支撑立板230两侧的加强板二250也相对称，也就是加强板二250具有四个，呈矩阵分布，加强板二250的三侧面分别与底板210、顶板220和支撑立板230的表面贴合，起到进一步加强支撑作用。

同时，对于横梁底座200各板形状进行设计，底板210和顶板220为矩形板，底板210外形大于顶板220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230的形状为等腰梯形，适应底板210和顶板220的连接；加强板一240为矩形板，加强板二250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210上开设矩阵排列的固定孔211，顶板220上开设矩阵排列的连接孔221；横梁底座200通过螺栓穿过顶板220上的连接孔221与横梁本体100可拆卸连接。

由此可见，采用钢板焊接的横梁底座200是连接横梁本体100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2

本实施例的一种激光切割机的复合型横梁，与实施例1结构基本相同，所不同的是：在横梁底座200的顶板220和横梁本体100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200和横梁本体100之间持久的连接可靠性，长时间使用不易松动。

实施例3

如图4所示，本实施例的一种激光切割机，包括实施例1中的横梁、切割驱动机构300和切割头400，切割驱动机构300安装在横梁上，切割驱动机构300驱动切割头400在横梁本体100上沿水平和竖直方向运动。

横梁本体100的上导轨槽140和前导轨槽150中分别设置X轴上滑轨330和X轴前滑轨340，横梁本体100的齿条槽130中设置有齿条360。

切割驱动机构300包括X轴移动组件310和Z轴移动组件320。其中，所述X轴移动组件310通过X轴滑块350滑动设置在X轴上滑轨330和X轴前滑轨340上，其包括X轴滑座、X轴电机312和齿轮，X轴滑座包括垂直连接的X轴横向滑座311和X轴纵向滑座321，X轴横向滑座311和X轴纵向滑座321上分别设置X轴滑块350，X轴横向滑座311上的X轴滑块350与X轴上滑轨330滑动配合，X轴纵向滑座321上的X轴滑块350与X轴前滑轨340滑动配合；X轴电机312安装在X轴横向滑座311上，其输出轴连接齿轮，齿轮与齿条360啮合传动，从而X轴电机312通过齿轮齿条啮合传动驱动X轴滑座沿X轴方向移动，实现切割头400的X轴坐标控制。

Z轴移动组件320安装在X轴移动组件310上，切割头400安装在Z轴移动组件320上，Z轴移动组件320可驱动切割头400沿竖直方向移动。具体地，Z轴移动组件320包括Z轴电机322和Z轴滑座323，X轴纵向滑座321前侧面上设置有Z轴导轨324，对应Z轴滑座323后侧面上设有与Z轴导轨324滑动配合的Z轴滑块325；Z轴电机322安装在X轴纵向滑座321前侧面上，并通过丝杠螺母副连接Z轴滑座323，从而可驱动Z轴滑座323上下移动；而切割头400则安装在Z轴滑座323，随Z轴滑座323一起上下运动，实现Z轴坐标控制。

本实用新型激光切割机，采用复合型横梁，相比整体钢制件，重量大幅减轻，相比整体铝制件，抗冲击新和稳定性得到较大提升，从而能够适应长久速速运行，并保持较高的精度和稳定性。

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 (8)

1.一种激光切割机的复合型横梁，包括横梁本体(100)，以及设置在靠近横梁本体(100)两端下方的两个横梁底座(200)，其特征在于：所述横梁本体(100)由铝合金挤压成型；所述横梁底座(200)采用钢板焊接成型；所述横梁底座(200)包括底板(210)、顶板(220)和支撑立板(230)；所述支撑立板(230)支撑设置于底板(210)和顶板(220)的中间，支撑立板(230)中间位置的两侧对称设有一对加强板一(240)，加强板一(240)连接底板(210)和顶板(220)；所述加强板一(240)的前后两侧对称设置有加强板二(250)，支撑立板(230)两侧的加强板二(250)也相对称。

2.根据权利要求1所述的一种激光切割机的复合型横梁，其特征在于：所述横梁本体(100)沿其长度方向设有贯穿的中心圆孔(110)，中心圆孔(110)的四周分布多对减重孔，每对减重孔关于中心圆孔(110)的轴线中心对称。

3.根据权利要求2所述的一种激光切割机的复合型横梁，其特征在于：所述横梁本体(100)的上端面开设导槽(120)，导槽(120)前侧的横梁本体(100)上端面上开设齿条槽(130)，导槽(120)后侧的横梁本体(100)上端面上开设上导轨槽(140)。

4.根据权利要求3所述的一种激光切割机的复合型横梁，其特征在于：所述齿条槽(130)和上导轨槽(140)的深度均小于导槽(120)的深度。

5.根据权利要求3所述的一种激光切割机的复合型横梁，其特征在于：所述横梁本体(100)的前端面上开设前导轨槽(150)。

6.根据权利要求1-5中所述的任意一种激光切割机的复合型横梁，其特征在于：所述底板(210)和顶板(220)为矩形板，底板(210)外形大于顶板(220)外形；所述支撑立板(230)的形状为等腰梯形；所述加强板一(240)为矩形板，加强板二(250)在竖直方向从两端向中间宽度逐渐减小。

7.根据权利要求6所述的一种激光切割机的复合型横梁，其特征在于：所述底板(210)上开设矩阵排列的固定孔(211)，顶板(220)上开设矩阵排列的连接孔(221)；所述横梁底座(200)通过螺栓穿过顶板(220)上的连接孔(221)与横梁本体(100)可拆卸连接。

8.一种激光切割机，包括横梁、切割驱动机构(300)和切割头(400)，其特征在于：所述横梁采用权利要求1-7中任意的一种复合型横梁；所述切割驱动机构(300)驱动切割头(400)在横梁本体(100)上沿水平和竖直方向运动；所述横梁本体(100)的上导轨槽(140)和前导轨槽(150)中分别设置X轴上滑轨(330)和X轴前滑轨(340)，横梁本体(100)的齿条槽(130)中设置有齿条(360)；所述切割驱动机构(300)包括X轴移动组件(310)和Z轴移动组件(320)；所述X轴移动组件(310)通过X轴滑块(350)滑动设置在X轴上滑轨(330)和X轴前滑轨(340)上，X轴移动组件(310)上的齿轮与齿条(360)啮合传动；所述Z轴移动组件(320)安装在X轴移动组件(310)上，切割头(400)安装在Z轴移动组件(320)上，Z轴移动组件(320)可驱动切割头(400)沿竖直方向移动。