一种具有传动润滑功能的激光切割机的制作方法

本实用新型属于激光加工设备领域，更具体地说，涉及一种具有传动润滑功能的激光切割机。

背景技术：

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。

激光切割加工采用最多的是龙门式结构，尤其在钣金切割方面采用更多。由于激光切割的速度快，尤其是加工薄板的小孔时，需要切割头运动具有高达的1.5g以上的加速度，这对激光切割机的传动精度要求很高。激光切割机的传动目前是采用齿轮齿条的啮合传动在水平面内实现激光切割头的移动，其中，横梁整体较大、较重，齿轮与齿条啮合传动负荷较大，需要进行润滑，现有技术一般采用人工加注油脂，费事费力，涂抹也不均匀，润滑效果较差。

另外，由于激光切割机的高度和高精密性，其要求移动的横梁不仅具有较高强度，而且重量要轻，最初的激光切割机中的横梁是采用钢板折弯焊接而成，运动梁不仅重量重，而且焊接变形也较大，加之焊接应力要在一定时间内才能释放，导致激光切割机在性能等方面没有体现出应有的优势。随着技术不断的发展，激光切割机行业内逐步用铸造铝或者焊接铝来加工运动梁，改用铝件生产运动梁，虽然重量减轻，使激光切割机在性能上得到了提高，但是焊接铝和铸造铝只能单件生产，成本过高，而且加工周期比较长，在批量生产过程中没有明显的优势，不利于激光切割机的批量生产。

因此，现在出现了新型的横梁结构形式，即采用铝合金一次性挤压成型，比如中国专利申请号为：201510147747.4，公开日为：2015年7月8日的专利文献，公开了一种激光切割机用挤压铝横梁及生产工艺，主要是将挤压铝技术运用到激光切割机横梁生产上，由于挤压铝可以无限延伸，所以在挤压完成后，根据机床不同的长度需求进行切断；由于挤压铝在加工过程中误差比较小，一般误差不大于0.5mm，后续再加工的加工量比较小，节约加工时间；由于挤压铝内应力比较小，使用在机床上不会导致机床在长时间使用过程中精度发生变化；由于挤压过程中铝的利用率比较高，因此节约材料，节约成本。

又如，中国专利申请号为：201620334702.8，公开日为：2016年10月12日的专利文献，公开了一种高速激光切割机横梁，其包括：铝合金挤压成型的横梁本体，所述横梁本体中部设有若干通孔，所述若干通孔形成网格状。该方案的高速激光切割机横梁，其采用铝合金挤压成型，具有自重轻，惯性小，刚性强，满足高速激光切割机具备运动惯量小，运行速度高和加工精度高等特点的要求，生产周期较短，成本也相对较低。

上述两种方案共有的特点是横梁采用了铝合金一次挤压成型，相比传统的焊接或铸造方式，其具有自重轻，惯性小，刚性强等优点，是近两年快速发展的一种技术。横梁挤压成型，最主要的在于横梁的截面形状，如何根据其安装需求、强度和重量等综合因素合理设计，是关键之处，上述两种方案的横梁一方面安装导轨、齿条等部件位置不合适，挤压后的横梁毛坯还需要经过进步加工才能达到安装要求，上述方案对于横梁毛坯的加工相对较难，加工周期相对较长，不易保证加工精度；另一方面上述方案的截面形状相对较为复杂，相比普通的挤压成型制造相对困难，成型度差，因此，有待进一步改进。

技术实现要素：

1、要解决的问题

针对现有激光切割机中对齿轮齿条啮合传动的润滑油脂加注采用人工加注方式，费事费力，涂抹不均匀，润滑效果较差的问题，本实用新型提供一种具有传动润滑功能的激光切割机，在横梁移动过程中，可自动加注润滑油脂，并且油脂涂抹均匀，其可延长齿轮齿条使用寿命，提高传动精度。

本实用新型进一步优化横梁上导轨、齿条等零件的安装位置，使得铝合金挤压成型的横梁毛坯后期对各安装面的加工相对简单，加工效率高，易于提高加工精度，保证导轨、齿条等零件的安装精度。另外，还进一步优化挤压横梁的截面形状，在不影响整体强度前提下，简化形状，节省材料，拉升后形状稳定，不易变形。

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。

一种具有传动润滑功能的激光切割机，包括设置有两个X轴导轨的床体、采用铝合金挤压成型的横梁和润滑机构；所述横梁的两端各安装一个连接座，每个连接座的底部设置有X轴滑块，X轴滑块对应滑动设置在X轴导轨上；所述床体上设置有与X轴导轨平行的X轴齿条；所述连接座上安装有X轴电机，X轴电机连接有与X轴齿条啮合的X轴齿轮；所述的润滑机构包括安装在连接座上的轴，轴的一端安装有与X轴齿条啮合的布油齿轮，轴沿其中心轴设有过油孔，布油齿轮沿圆周方向设有多个通至其齿表面的布油孔，轴的过油孔与布油齿轮的布油孔之间通过轴上的横孔连通。

进一步地，所述轴远离布油齿轮的一端连接偏心盘，润滑机构通过偏心盘安装在连接座上。

进一步地，所述的偏心盘中部设有偏心孔，靠近外边缘的四周圆周分布有至少两个圆弧槽孔，圆弧槽孔的中心与偏心孔的中心具有偏心距，偏心孔的轴线与过油孔的轴线重合。

进一步地，还包括L型滑座；所述横梁的上侧面和前侧面上各安装一个Y轴导轨，L型滑座对应设置两组Y轴滑块，两组Y轴滑块分别滑动设置在两个Y轴导轨上；所述横梁的上侧面上还安装有与Y轴导轨平行的Y轴齿条，L型滑座的上方设置Y轴电机，Y轴电机安装有与Y轴齿条啮合传动的Y轴齿轮。

进一步地，所述的横梁呈管状，其内部设置呈十字形纵横交错的横向筋板和纵向筋板，与横向筋板相连的横梁前后两侧壁的中间分别向内凹陷形成第一U型部和第二U型部，横梁的上侧壁中间设有矩形凹槽。

进一步地，所述的第一U型部底部的中间开设有侧面导轨槽，其中一个Y轴导轨安装在侧面导轨槽中；所述横梁上侧壁上位于矩形凹槽的两侧各设有一个台阶面，分别为齿条安装面和顶部导轨安装面，它们位于同一水平面上，另一个Y轴导轨安装在顶部导轨安装面上，Y轴齿条安装在齿条安装面上。

进一步地，所述横梁的底壁上沿长度方向在纵向筋板的两侧开设有腰型孔。

进一步地，所述的横向筋板和纵向筋板的厚度均为5mm，横梁底壁厚度为7mm，第二U型部所在侧的横梁壁厚为5mm，第一U型部的底部厚度为20mm，矩形凹槽的底部厚度为7mm。

进一步地，所述的连接座包括底板、外侧板、内侧板、后立板和前立板；所述前立板、内侧板、后立板和外侧板首尾依次连接后固定在底板上，外侧板与横梁的端面焊接连接，内侧板与横梁靠内侧焊接连接，前立板与横梁的前侧壁焊接齐平；所述的前立板和后立板之间设置中立板，中立板与横梁的后侧壁焊接齐平。

进一步地，所述底板的底面上开设有滑块槽，X轴滑块固定在滑块槽中。

3、有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型具有传动润滑功能的激光切割机，驱动横梁在X轴方向上运动的X轴齿轮和X轴齿条啮合处设置润滑机构，在使用时，油脂通入润滑机构中轴的过油孔内，并经过轴的横孔，进入布油齿轮的布油孔中，从而通至布油齿轮的齿表面，在横梁在X轴方向运动时，布油齿轮与X轴齿条啮合传动，从而可将油脂均匀涂抹到X轴齿条的齿表面上，为X轴齿轮和X轴齿条的啮合传动提供润滑，此种方式，可自动加注润滑油脂，并且油脂涂抹均匀，其可延长齿轮齿条使用寿命，提高传动精度；

(2)本实用新型具有传动润滑功能的激光切割机，润滑机构中设置偏心盘，可以调节布油齿轮与X轴齿条之间的距离，调节啮合间隙，从而可根据需要调整X轴齿条上油脂涂抹厚度；

(3)本实用新型具有传动润滑功能的激光切割机，对横梁上导轨和齿条安装位置进行优化设计，在横梁的前侧面和上侧面上各设置一个Y轴导轨，同时在横梁上侧面上安装Y轴齿条，采用L型滑座通过Y轴滑块滑动设置在Y轴导轨上，从而L型滑座的上侧可安装Y轴电机，它通过Y轴齿轮与Y轴齿条的啮合传动，可驱动L型滑座沿Y轴导轨移动，而L型滑座侧面可很方便的用来安装激光切割头，并保持其竖直，进而实现激光切割头在Y轴方向上的位移；相比传统在横梁上侧面同时安装两个并排的导轨，本方案采用90°分布式结构，作为激光切割头的支撑板，L型滑座也呈直角形，其支撑稳定，且便于激光切割头达到竖直安装要求，布局可更紧凑，更重要的是，横梁上导轨、齿条等的安装面加工比较方便，可以采用铣削加工一次成型，且易保证加工精度；

(4)本实用新型具有传动润滑功能的激光切割机，对采用铝合金挤压成型的横梁的截面形状进行优化设计，呈管状的横梁内设置呈十字形纵横交错的横向筋板和纵向筋板，横向筋板连接前后侧壁，纵向筋板连接上下侧壁，对横梁起加强筋的作用，且与横向筋板相连的横梁前后两侧壁的中间分别向内凹陷形成第一U型部和第二U型部，前后侧壁相对对称设计，使横梁这个截面形状相对对称，增加结构强度，第一U型部内可用于安装导轨，凹陷式的结构形式，可对导轨进行保护，同是导轨突出横梁的侧面不多，激光头滑座安装到导轨上相对紧凑；相比现有的横梁截面形状，在不影响整体强度前提下，简化形状，节省材料，挤压后形状稳定，不易变形，更主要是横梁毛坯后期加工简单，易保证较高加工精度，保证导轨、齿条等零件的安装精度；

(5)本实用新型具有传动润滑功能的激光切割机，第一U型部底部的中间开设有侧面导轨槽，用于Y轴安装导轨，该侧面导轨槽可采用铣削加工而成，加工方便，易得到较高的加工精度；且横梁上侧面位于矩形凹槽的两侧各设有一个台阶面，分别为齿条安装面和顶部导轨安装面，它们位于同一水平面上，也可通过铣削一次加工成型，矩形凹槽的设计可减少铣削量；

(6)本实用新型具有传动润滑功能的激光切割机，横梁的底壁上沿长度方向在纵向筋板的两侧开设有腰型孔，在不影响横梁结构强度的前提下，可有效降低其自身重量；

(7)现有的激光切割机横梁采用铝合金挤压成型，其最小壁厚一般不低于8mm，而本实用新型具有传动润滑功能的激光切割机中，通过对横梁结构优化，横向筋板和纵向筋板的厚度可减小到5mm，横梁底壁厚度达到7mm，第二U型部所在侧的横梁壁厚达到5mm，第一U型部的底部厚度为20mm，主要为满足侧面导轨槽铣削深度要求，矩形凹槽的底部厚度达到7mm，整体厚度相对得到减小，进一步减轻横梁的重量；

(8)本实用新型具有传动润滑功能的激光切割机，连接座的底板的底面上开设滑块槽，该槽通过铣削加工而成，X轴滑块固定在滑块槽中，可保证X轴滑块的安装精度要求，从而支撑横梁在轨道上沿X轴方向滑动。

附图说明

图1为本实用新型激光切割机的主视结构示意图；

图2为本实用新型激光切割机左视的局部结构示意图；

图3为本实用新型激光切割机中润滑机构的主视机构示意图；

图4为本实用新型激光切割机中润滑机构的俯视机构示意图；

图5为图4中B-B的剖视图；

图6本实用新型激光切割机中横梁及其连接座的主视结构示意图；

图7为本实用新型激光切割机中横梁及其连接座的俯视结构示意图；

图8为本实用新型激光切割机中横梁及其连接座的仰视结构示意图；

图9为图7中A-A剖视图的横梁剖切面示意图。

图中：1、横梁；101、横向筋板；102、纵向筋板；103、第一U型部；104、侧面导轨槽；105、矩形凹槽；106、齿条安装面；107、顶部导轨安装面；108、第二U型部；109、腰型孔；110、Y轴导轨；120、Y轴齿条；2、连接座；201、底板；202、外侧板；203、内侧板；204、后立板；205、前立板；206、电机孔；207、滑块槽；3、L型滑座；301、Y轴滑块；4、X轴电机；401、X轴齿轮；5、X轴滑块；6、床体；601、X轴导轨；7、润滑机构；710、轴；711、过油孔；712、横孔；720、布油齿轮；721、布油孔；730、偏心盘；731、偏心孔；732、圆弧槽孔。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

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至图5所示，本实施例提供一种具有传动润滑功能的激光切割机，包括设置有两个X轴导轨601的床体6、采用铝合金挤压成型的横梁1和润滑机构7。其中，所述横梁1的两端各安装一个连接座2，每个连接座2的底部设置有X轴滑块5，X轴滑块5对应滑动设置在X轴导轨601上；床体6上设置有与X轴导轨601平行的X轴齿条，连接座2上安装有X轴电机4，X轴电机4连接有与X轴齿条啮合的X轴齿轮401；所述的润滑机构7包括安装在连接座2上的轴710，轴710的一端安装有与X轴齿条啮合的布油齿轮720，轴710沿其中心轴设有过油孔711，布油齿轮720沿圆周方向设有多个通至其齿表面的布油孔721，轴710的过油孔711与布油齿轮720的布油孔721之间通过轴710上的横孔712连通。

在使用过程中，X轴电机4驱动X轴齿轮401转动，X轴齿轮401与床体6上X轴齿条啮合传动，从而带动横梁1沿X轴方向移动，实现激光切割头的X轴运动；在此过程中，润滑机构7的布油齿轮720同时也与X轴齿条啮合传动，在油脂加注装置连接到润滑机构7的轴710上，油脂通入轴710的过油孔711内，并经过轴轴710的横孔712，进入布油齿轮720的布油孔721中，从而通至布油齿轮720的齿表面，随着横梁1在X轴方向的运动，从而可将油脂均匀涂抹到整个X轴齿条的齿表面上，为X轴齿轮401和X轴齿条的啮合传动提供润滑，此种方式，可自动加注润滑油脂，并且油脂涂抹均匀，其可延长齿轮齿条使用寿命，提高传动精度。

本实施例中，轴710远离布油齿轮720的一端连接偏心盘730，润滑机构7通过偏心盘730安装在连接座2上；且偏心盘730中部设有偏心孔731，靠近外边缘的四周圆周分布有至少两个圆弧槽孔732，圆弧槽孔732的中心与偏心孔731的中心具有偏心距，偏心孔731的轴线与过油孔711的轴线重合。安装时，在偏心盘730的圆弧槽孔732中插入螺栓后与连接座2连接，圆弧槽孔732具有使偏心盘730旋转的空间，转动偏心盘730由于偏心距的存在，可调节布油齿轮720与X轴齿条之间的距离，调节啮合间隙，从而可根据需要调整X轴齿条上油脂涂抹厚度，设计简单巧妙，偏心距一般为2～5mm即可满足调节需求。另外，偏心盘730与布油齿轮720之间的一端轴710的外形为正六边形，布油齿轮720通过螺钉和垫片配合安装在轴710上，安装时，使用扳手时卡住拧轴710的六边形表面，然后用螺丝刀可以上紧或拆下螺钉。

实施例2

本实施例的一种激光切割机改进型横梁装置，在实施例1的基础上进一步改进。结合图2、图6和图7所示，横梁1的上侧面和前侧面上各安装一个Y轴导轨110，横梁1上滑动设置L型滑座3，L型滑座3对应设置两组Y轴滑块301，两组Y轴滑块301分别滑动设置在两个Y轴导轨110上；所述横梁1的上侧面上还安装有与Y轴导轨110平行的Y轴齿条120，L型滑座3的上方设置Y轴电机，Y轴电机安装有与Y轴齿条120啮合传动的Y轴齿轮。

本实施例对传统激光切割机的横梁上导轨和齿条安装位置进行优化设计，采用在横梁1的前侧面和上侧面上各设置一个Y轴导轨110，同时在横梁1上侧面上安装Y轴齿条120的结构形式，并采用L型滑3座通过Y轴滑块301滑动设置在Y轴导轨110上，从而L型滑座3的上侧可安装Y轴电机，它通过Y轴齿轮与Y轴齿条120的啮合传动，可驱动L型滑座3沿Y轴导轨110移动，而L型滑座3侧面可很方便的用来安装激光切割头，并保持其竖直，进而实现激光切割头在Y轴方向上的位移；相比传统在横梁1上侧面同时安装两个并排的导轨，本实施例采用90°分布式结构，作为激光切割头的支撑板，L型滑座3也呈直角形，其支撑稳定，也便于后续实现激光切割头上下运动结构布局，且便于激光切割头达到竖直安装要求，布局可更紧凑，更重要的是，横梁1上导轨、齿条等的安装面加工相对比较方便，可以采用铣削加工一次成型，且易保证加工精度。

实施例3

正如前述背景中所提的现有激光切割机的横梁在截面形状上相对的复杂性，造成的挤压成型制造相对困难，成型度差问题，本实施例在实施例2基础上对横梁1进一步优化设计。具体如图2、图6、图7和图8所示，横梁1为采用铝合金挤压成型的管状，其截面形状如图9所示，横梁1的内部设置呈十字形纵横交错的横向筋板101和纵向筋板102，与横向筋板101相连的横梁1前后两侧壁的中间分别向内凹陷形成第一U型部103和第二U型部108，横梁1的上侧壁中间设有矩形凹槽105。该横梁1相比传统的结构形式进行了优化设计，横梁1只有呈十字形纵横设置的横向筋板101和纵向筋板102，将横梁1的四个侧壁连接成一个整体，对横梁1起加强筋的作用；而横梁1前后两侧壁的第一U型部和第二U型部结构设计，使整个横梁1的截面形状相对对称，增加结构强度。横梁1的截面形状整体简单、工整，相比现有的横梁结构，简化了形状，节省材料，挤压后形状稳定，不易变形，更主要是横梁1挤压毛坯后期加工简单，易保证较高加工精度，保证导轨、齿条等零件的安装精度。

进一步地，本实施例中第一U型部103底部的中间开设有侧面导轨槽104，其中一个Y轴导轨110安装在侧面导轨槽104中，该侧面导轨槽104可采用铣削加工而成，加工方便，易得到较高的加工精度；横梁1上侧壁上位于矩形凹槽105的两侧各设有一个台阶面，分别为齿条安装面106和顶部导轨安装面107，它们位于同一水平面上，另一个Y轴导轨110安装在顶部导轨安装面107上，Y轴齿条120安装在齿条安装面106上，齿条安装面106和顶部导轨安装面107两个面也可通过铣削一次加工成型，矩形凹槽105的设计可减少铣削量。在凹陷的第一U型部103中安装Y轴导轨110，可对导轨进行保护，同时导轨突出横梁1的侧面不多，使得L型滑座3与横梁1之间间隙较小，布局相对紧凑，减小体积。另外，在横梁1的底壁上沿长度方向在纵向筋板102的两侧开设有多个腰型孔109，在不影响横梁1结构强度的前提下，可有效降低其自身重量。

值得说明的是，现有的激光切割机横梁采用铝合金挤压成型，其最小壁厚一般不低于8mm，而本实施例的横梁1中，横向筋板101和纵向筋板102的厚度均为5mm，横梁1底壁厚度为7mm，第二U型部108所在侧的横梁1壁厚为5mm，第一U型部103的底部厚度为20mm，矩形凹槽105的底部厚度为7mm，整体厚度相对得到减小，进一步减轻横梁的重量。且横梁1的材料为6063铝合金作为基材进行挤压，最终成品强度高、力学性能好，材料缺陷小。

连接座2用于对横梁1起支撑滑动作用，本实施例对连接座2也进行改进，它包括底板201、外侧板202、内侧板203、后立板204和前立板205；其中，前立板205、内侧板203、后立板204和外侧板202首尾依次连接后固定在底板201上，外侧板202与横梁1的端面焊接连接，内侧板203与横梁1靠内侧焊接连接，前立板205与横梁1的前侧壁焊接齐平；前立板205和后立板204之间设置中立板，中立板与横梁1的后侧壁焊接齐平。由此可见，连接座2由多块板材拼焊而成相对密闭结构，连接强度高。

另外，底板201上靠近后立板204的位置设有电机孔206，电机孔206的四周铣加工有电机安装面，电机安装面上设有螺纹孔，X轴电机4通过螺栓固定在电机安装面上，X轴电机4作为横梁1在X轴方向运动的动力元件。同时，底板201的底面上开设有滑块槽207，X轴滑块5固定在滑块槽207中，可保证X轴滑块的安装精度要求，从而支撑横梁1在轨道上沿X轴方向滑动。

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。