專利名稱：一種高速激光切割機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及金屬板材的加工機器，具體地說是一種高速激光 切割機。
背景技術：
利用激光切割金屬板材是激光加工行業(yè)中最重要的一項應用技 術，它具有割縫細、熱影響區(qū)小、切割面質量好、切割時無噪聲、切 邊光滑以及切割過程容易實現自動化控制等優(yōu)點。因此，激光切割已 廣泛應用于汽車、機車車輛制造、航空、化工、輕工、電器與電子、 石油和冶金等工業(yè)部門中。
現有的金屬板材激光切割機多采用傳統(tǒng)的龍門式或懸臂式結構， 可以將金屬板材加工成各種形狀和圖案。但為了保證切割機的結構剛 度，無論是龍門式激光切割機還是懸臂式激光切割機，龍門和懸臂梁 的結構尺寸勢必會很大，這樣一來不僅增大了機器本身所受的剪切應
力，還使得電機的負載也變大，進而導致激光切割機不能達到較高的 加工速度。

實用新型內容
本實用新型的目的在于提供一種提高橫梁剛度、提高加工速度的 高速激光切割機。
本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的 本實用新型包括機床本體、與機床本體為一體的框架及工作臺， 工作臺位于機床本體內、框架的下方，所述框架頂部的底面沿X向設 有一對導軌，X向移動橫梁可往復移動地安裝在導軌上，在X向移動 橫梁上可往復移動地安裝有Y向移動系統(tǒng)，其上可往復移動地安裝有 Z向移動滑塊，激光頭安裝在Z向移動滑塊上；光路沿各方向軸布置。 其中所述框架為n型，其頂部與工作臺相對的底面上沿X向固 接有第一、二導軌，兩導軌間設有第一直線電機次級，在X向移動橫 梁上相對應地設有第一直線電機初級，X向移動橫梁安裝于第一、二 導軌上，通過第一直線電機初、次級可沿X向往復移動；所述第一、二導軌對稱分布于框架上，承載橫梁載荷，框架邊沿距導軌的距離與兩導軌之間距離的比值為0.33-0.5;所述X向移動橫梁的一側固接 有第三、四導軌，兩導軌之間設有第二直線電機次級；Y向移動系統(tǒng) 包括Y向移動滑塊、第一伺服電機、第五、六導軌及第一絲杠，其中 Y向移動滑塊安裝于第三、四導軌上，在Y向移動滑塊面對X向移動 橫梁的一面設有與第二直線電機次級相對應的第二直線電機初級；Y 向移動滑塊的另一面固設有第五、六導軌，第一伺服電機安裝在Y向 移動滑塊上，電機輸出軸上連接有第一絲杠，位于第五、六導軌之間； 所述z向移動滑塊穿過第一絲杠、安裝在第五、六導軌上，滑塊上還 設有u向移動系統(tǒng)，包括u向移動滑塊、第二伺服電機、第七、八導 軌及第二絲杠，第七、八導軌固接于z向移動滑塊的一面，第二伺服電機設于Z向移動滑塊上，電機輸出軸連接有第二絲杠，帶有激光頭 的U向移動滑塊穿過第二絲杠、安裝在第七、八導軌上；所述X向移 動橫梁與U向移動滑塊同向移動，速度疊加。 本實用新型的優(yōu)點與積極效果為1. 本實用新型釆用II型框架承載橫梁，使得懸桂橫梁較目前常 用的龍門式或懸臂式切割機的結構剛度更高，提高了在高速運動中橫 梁的工作穩(wěn)定性。2. 本實用新型在X向增加U軸，由于U軸負載小且動態(tài)性能比 較好，與X軸橫梁復合運動能有效地提高系統(tǒng)在X向的加工速度與動 態(tài)特性。3. 本實用新型的橫梁釆用直線電機驅動，由于直線電機沒有從 轉動到直線運動的變換裝置，所以電機速度快，結構簡單，維修容易， 效率高，成本也較低，還解決了單邊驅動容易產生附加力矩以及雙邊 驅動難以同步等技術難點。4. 本實用新型通過兩根導軌承載橫梁以及其移動滑塊的重量， 減少橫梁變形，在橫梁中部通過一臺直線電機驅動，減少了成本、提 高了運動精度；模擬橫梁受力情況，通過計算選定兩根導軌的合理間 距，使得橫梁變形最小。


圖i為本實用新型的結構示意圖； 圖2為圖1的局部放大圖； 圖3為圖1的仰視圖；其中1為機床本體，2為工作臺，3為光路，4為框架，5為X 向移動橫梁，6為第一直線電機初級，7為第一直線電機次級，8為 第一導軌，9為第二導軌，IO為Y向移動滑塊，ll為第二直線電機 初級，12為第二直線電機次級，13為第三導軌，14為第四導軌，15 為Z向移動滑塊，16為第一伺服電機，17為第五導軌，18為第六導 軌，19為第一絲杠，20為U向移動滑塊，21為第二伺服電機，22為 第七導軌，23為第八導軌，24為第二絲杠，25為激光頭。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型作進一步詳述。如圖1 3所示，本實用新型包括機床本體1、與機床本體l為 一體的II型框架4及工作臺2，工作臺2位于機床本體1內、II型框 架4的下方，II型框架4由鑄鐵制成，其頂部與工作臺2相對的底面 上沿X向固接有第一、二導軌8、 9，兩導軌間設有第一直線電機次 級7，在X向移動橫梁5上相對應地設有第一直線電機初級6, X向 移動橫梁5安裝在第一、二導軌8、 9上，通過第一直線電機初、次 級6、 7可沿X向往復移動。X向移動橫梁5的一側固接有第三、四 導軌13、 14,兩導軌之間設有第二直線電機次級12。 Y向移動系統(tǒng) 可往復移動地安裝在X向移動橫梁5上，包括Y向移動滑塊10、第 一伺服電機16、第五、六導軌17、 18及第一絲杠19,其中Y向移動 滑塊10安裝于第三、四導軌13、 14上，在Y向移動滑塊10面對X 向移動橫梁5的一面設有與第二直線電機次級12相對應的第二直線 電機初級ll; Y向移動滑塊10的另一面固設有第五、六導軌17、 18, 第一伺服電機16安裝在Y向移動滑塊10上，電機輸出軸上連接有第 一絲杠19，位于第五、六導軌17、 18之間。Z向移動滑塊15的一面 設有螺母，第一絲杠19與螺母螺紋連接，由第一伺服電機16控制Z 向移動滑塊15的移動。Z向移動滑塊15安裝在第五、六導軌17、 18 上，滑塊上還設有U向移動系統(tǒng)，包括U向移動滑塊20、第二伺服 電機21、第七、八導軌22、 23及第二絲杠24,第七、八導軌22、 23固接于Z向移動滑塊15的另一面，第二伺服電機21設于Z向移 動滑塊15上，電機輸出軸連接有第二絲杠24, U向移動滑塊20的 背面設有螺母，第二絲杠24與螺母螺紋連接，由第二伺服電機21控 制U向移動滑塊20的移動。U向移動滑塊20安裝在第七、八導軌22、 23上，激光頭25固接在U向移動滑塊20上，光路3沿各方向軸布置。X向移動橫梁5與U向移動滑塊20同一方向復合運動，U軸負載 激光頭在X向小距離移動，實現速度疊加。
第一、二導軌8、 9對稱分布于框架4上，承載橫梁載荷。在圖 3中，才艮據計算，AB/BC-CD/BC在0. 33 ~ 0. 5之間，本實施例取AB( CD ) /BC-0. 39，使X向移動橫梁5變形最小。
本實用新型的工作原理為
工作時，X向移動橫梁5在第一直線電機的驅動下沿導軌在X向 全程范圍運動，同時U向移動滑塊20在第二伺服電機21驅動下也在 X方向小范圍運動，在激光加工過程中U軸與X軸復合運動實現速度 疊加，有效地提高了加工速度。Y向移動滑塊10在第二直線電機驅 動下在Y向運動，從而帶動激光頭25在Y向運動，Z向移動滑塊15 在第一伺服電機16驅動下在Z向運動調節(jié)激光頭25的高度。
具體為對金屬板材進行切割時，位于橫梁中部的第一直線電機 通電，在第一直線電機初、次級6、 7的作用下，使X向移動橫梁5 在第一、二導軌8、 9上沿X向移動。第二直線電機通電，Y向移動 滑塊10在第二直線電機初、次級ll、 12的作用下，在第三、四導軌 13、 14上沿Y向移動。同時第一伺服電機16工作，帶動第一絲杠19 旋轉，通過第一絲杠19與螺母的配合，使Z向移動滑塊15在第五、 六導軌17、 18上沿Z向移動。第二伺服電機21工作，第二絲杠24 旋轉，通過第二絲杠24與螺母的配合，使U向移動滑塊20在第七、 八導軌22、 23上沿與X向同向復合運動，直至到達要求的切割距離。
本實用新型的X向移動橫梁5、Y向移動滑塊IO均采用直線電機、 中間驅動，U軸行程短且與X軸同向，加工過程中與X軸復合運動用 于速度疊架，提高加工速度。
權利要求1. 一種高速激光切割機，包括機床本體、與機床本體為一體的框架及工作臺，工作臺位于機床本體內、框架的下方，其特征在于 所述框架(4)頂部的底面沿X向設有一對導軌，X向移動橫梁(5)可往復移動地安裝在導軌上，在X向移動橫梁(5 )上可往復移動地 安裝有Y向移動系統(tǒng)，其上可往復移動地安裝有Z向移動滑塊(15 ), 激光頭(25)安裝在Z向移動滑塊(15)上；光路(3)沿各方向軸布置。
2. 按權利要求1所述的高速激光切割機，其特征在于所述框 架(4)為n型，其頂部與工作臺(2)相對的底面上沿X向固接有第 一、二導軌(8、 9),兩導軌間設有第一直線電機次級(7),在X向 移動橫梁(5)上相對應地設有第一直線電機初級(6), X向移動橫 梁(5)安裝于第一、二導軌(8、 9)上，通過第一直線電機初、次 級(6、 7)可沿X向往復移動。
3. 按權利要求2所述的高速激光切割機，其特征在于所述第 一、二導軌(8、 9)對稱分布于框架(4)上，承載橫梁載荷，框架 邊沿距導軌的距離與兩導軌之間距離的比值為0. 33-0.5。
4. 按權利要求1所述的高速激光切割機，其特征在于所述X 向移動橫梁(5)的一側固接有第三、四導軌(13、 14),兩導軌之間 設有第二直線電機次級(12); Y向移動系統(tǒng)包括Y向移動滑塊(IO)、 第一伺服電機(16)、第五、六導軌U7、 18)及第一絲杠(19),其 中Y向移動滑塊(10)安裝于第三、四導軌(13、 14)上，在Y向移 動滑塊(10)面對X向移動橫梁(5)的一面設有與第二直線電機次 級(12)相對應的第二直線電機初級(11); Y向移動滑塊(10)的 另一面固設有第五、六導軌U7、 18),第一伺服電機(16)安裝在 Y向移動滑塊(10)上，電機輸出軸上連接有第一絲杠(19)，位于 第五、六導軌(17、 18)之間。
5. 按權利要求1所述的高速激光切割機，其特征在于所述Z 向移動滑塊(15)穿過第一絲杠(19)、安裝在第五、六導軌(17、 18)上，滑塊上還設有U向移動系統(tǒng)，包括U向移動滑塊(20)、第 二伺服電機(21)、第七、八導軌(22、 23)及第二絲杠(24),第七、八導軌(22、 23)固接于Z向移動滑塊(15)的一面，第二伺服電機 (21)設于Z向移動滑塊(15 )上，電機輸出軸連接有第二絲杠(M ), 帶有激光頭(25)的U向移動滑塊(20)穿過第二絲杠(24)、安裝 在第七、八導軌(22、 23)上。
6.按權利要求5所述的高速激光切割機，其特征在于所述X 向移動橫梁(5)與U向移動滑塊(20)同向移動，速度疊加。
專利摘要本實用新型涉及金屬板材的加工機器，具體地說是一種高速激光切割機，包括機床本體、與機床本體為一體的框架及工作臺，工作臺位于機床本體內、框架的下方，所述框架頂部的底面沿X向設有一對導軌，X向移動橫梁可往復移動地安裝在導軌上，在X向移動橫梁上可往復移動地安裝有Y向移動系統(tǒng)，其上可往復移動地安裝有Z向移動滑塊，激光頭安裝在Z向移動滑塊上；光路沿各方向軸布置。本實用新型通過兩根導軌承載橫梁以及其移動滑塊的重量，減少橫梁變形，在橫梁中部采用直線電機驅動，減少成本、提高運動精度；模擬橫梁受力情況，通過計算選定兩根導軌的合理間距，使得橫梁變形最??；U軸行程短且與X軸同向復合運動，速度疊架，提高加工速度。
文檔編號B23K26/08GK201154416SQ20072001226
公開日2008年11月26日 申請日期2007年5月25日 優(yōu)先權日2007年5月25日
發(fā)明者勇 劉, 徐志剛, 趙明揚, 辛立明, 高英美 申請人:中國科學院沈陽自動化研究所