一种激光切割机横梁部件的制作方法

本实用新型属于激光加工设备领域，更具体地说，涉及一种激光切割机横梁部件。

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，这对横梁的质量有很高的要求。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截面形状较为复杂，相比普通的挤压成型制造相对困难，而且由于激光切割机的横梁上还需要安装导轨、齿条等部件，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，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上横梁采用铝合金一次挤压成型出的横梁毛坯，结构相对复杂，后期加工困难，周期长，精度不易保证的问题，本实用新型提供一种激光切割机横梁部件，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，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。

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。

一种激光切割机横梁部件，包括采用铝合金挤压成型的横梁，横梁呈管状；所述的横梁的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；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。

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，所述的横梁的材料为6063铝合金。

进一步地，所述横梁的两端各连接一个连接座，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。

进一步地，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，所述的底板上靠近后立板的位置设有电机孔，电机孔的四周铣加工有电机安装面，电机安装面上设有螺纹孔。

进一步地，所述的底板上位于电机孔的一侧设有齿轮孔。

进一步地，所述底板的底面上开设有滑块槽。

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横梁部件，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；

(2)本实用新型激光切割机横梁部件，第一U型部底部的中间开设有侧面导轨槽，用于安装导轨，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，也可通过铣削加工成型，矩形凹槽的设计可减少铣削量；

(3)本实用新型激光切割机横梁部件，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；

(4)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，而本实用新型激光切割机横梁部件，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；

(5)本实用新型激光切割机横梁部件，采用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；

(6)本实用新型激光切割机横梁部件，横梁两端各连接一个连接座，对横梁起支撑滑动作用，连接座由多块板材拼焊而成相对密闭结构，连接强度高，且在连接座的底板上开设电机孔和齿轮孔，电机孔用于后续安装驱动电机，作为横梁的动力元件，齿轮孔用于安装润滑齿轮，对传动齿条加注润滑油，保证电机驱动齿轮与齿条的传动顺畅性；

(7)本实用新型激光切割机横梁部件，连接座的底板的底面上开设滑块槽，用于安装滑块，从而支撑横梁在轨道上滑动；

(8)本实用新型激光切割机横梁部件，结构简单，设计合理，易于制造。

附图说明

图1为本实用新型激光切割机横梁部件的主视结构示意图；

图2为本实用新型激光切割机横梁部件的俯视结构示意图；

图3为本实用新型激光切割机横梁部件的仰视结构示意图；

图4为图1中A-A的横梁截面剖视图。

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；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、齿轮孔；208、滑块槽。

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。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、图3所示，本实施例提供一种激光切割机横梁部件，包括采用铝合金挤压成型的横梁1，横梁1的两端各连接一个连接座2。其中，横梁1呈管状，其截面形状如图4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，用于安装导轨，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，也可通过铣削加工成型，矩形凹槽105的设计可减少铣削量。在凹陷的第一U型部103中安装导轨，可对导轨进行保护，同时导轨突出横梁1的侧面不多，使用时激光头滑座安装到导轨上相对紧凑，减小设备体积。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。

本实施例中，连接座2用于对横梁1起支撑滑动作用，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，该电机孔206用于后续安装驱动电机，作为横梁的动力元件；底板201上位于电机孔206的一侧还设有齿轮孔207，用于安装润滑齿轮，对传动齿条加注润滑油，保证电机驱动齿轮与齿条的传动顺畅性。同时，底板201的底面上开设有滑块槽208，用于安装滑块，从而支撑横梁1在轨道上滑动。

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。