一种激光切割机横梁的制作方法
【专利摘要】一种激光切割机横梁，涉及激光切割技术领域，其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。本实用新型在具备较高的刚性的前提下，降低了横梁的整体重量，使得激光切割机提高了切割速度。
【专利说明】
一种激光切割机横梁
技术领域
[0001]本实用新型涉及激光切割技术领域，具体来讲是一种激光切割机横梁。
【背景技术】
[0002]随着激光设备在切割加工领域的普及，对于激光切割机的速度要求也越来越高，切割精度要求也越来越高。为了达到较高的切割精度，横梁自身的刚性必须足够。
[0003]目前激光切割机生产厂家，一般采用的是厚壁方管内部加筋板的做法。这样横梁的自重较大。当自重较大时在横梁所配电机不变的情况下，速度就较低；如果横梁自重较大，又想获得较大速度时，就必须加大电机的功率，这样就提高了成本。
【实用新型内容】
[0004]针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种激光切割机横梁，在具备较高的刚性的前提下，降低了横梁的整体重量，使得激光切割机提高了切割速度。
[0005]为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是: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，本体的顶面设置有第二 U形加强筋，本体的后侧面设置有第三U形加强筋；第一U形加强筋、第二U形加强筋和第三U形加强筋，均沿本体的长度方向设置;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;各第一加强筋、第二加强筋、第三加强筋均沿本体的宽度方向设置;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。
[0006]进一步改进在于:所述第二加强筋的厚度和第三加强筋的厚度，均大于第一加强筋的厚度。
[0007]进一步改进在于:所述第一减重孔、第二减重孔、第三减重孔、第四减重孔均呈矩形结构;所述第五减重孔呈三角形结构。
[0008]进一步改进在于:每相邻的两个第一加强筋之间，设置有一个第一减重孔。
[0009]进一步改进在于:所述第二加强筋设置有两个，分别位于安装座的左右两端面;所述第三加强筋设置有两个，分别位于安装板的左右两端面。
[0010]进一步改进在于:所述安装板开设有安装孔。
[0011]进一步改进在于:所述本体由船板钢钣金件制成。
[0012]进一步改进在于:所述本体和安装座一体成型。
[0013]进一步改进在于:所述本体外包裹有一层航空铝材。
[0014]进一步改进在于:所述本体的顶面设有齿条安装面、直线导轨安装面和废油收集槽，且废油收集槽位于齿条安装面和直线导轨安装面之间。
[0015]本实用新型的有益效果在于:
[0016]1、本实用新型中，本体的前侧面设置有第一U形加强筋，本体的顶面设置有第二U形加强筋，本体的后侧面设置有第三U形加强筋;第一 U形加强筋、第二 U形加强筋和第三U形加强筋，均沿本体的长度方向设置;通过在刚性要求较高的地方和钣金工艺接口处增加U形加强筋，确保了横梁的整体刚性。
[0017]2、本实用新型中，安装座的前侧面与安装板之间，设置有若干第三加强筋;各第一加强筋、第二加强筋、第三加强筋均沿本体的宽度方向设置;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。在刚性有较大余量的地方，通过设置相应的减重孔减轻整体的重量;在刚性要求较高的地方设置相应的加强筋，增加了横梁的整体刚性。
[0018]3、本实用新型中，第二加强筋的厚度和第三加强筋的厚度，均大于第一加强筋的厚度。即在受力大的地方使用厚加强筋(第二加强筋和第三加强筋)，受力小的地方使用薄加强筋(第一加强筋)，进一步减轻了整体的重量。
[0019]4、本实用新型中，本体外包裹有一层航空铝材，由于航空铝材的力学性能远远高于一般的铸铝合金材料，可抗性能更好，因此，增加了横梁的整体刚性。另外，由于航空铝材的成本较高，故将其设计在外层，内层选用传统的材料，使得横梁的成本低、质量高。
[0020]5、本实用新型中，本体的顶面设有齿条安装面、直线导轨安装面和废油收集槽，且废油收集槽位于齿条安装面和直线导轨安装面之间。该废油收集槽能够回收废油，将废油过滤后可重新使用，既环保又避免了浪费。
【附图说明】
[0021]图1为本实用新型实施例中激光切割机横梁的结构示意图；
[0022]图2为图1剖去部分本体后的结构示意图；
[0023]图3为本实用新型实施例中激光切割机横梁的后视图；
[0024]图4为图3中A-A向的剖视图；
[0025]图5为本实用新型实施例中激光切割机横梁的侧视图；
[0026]图6为本实用新型实施例中激光切割机横梁向前运动时，加速度达到IG时的形变分析图；
[0027]图7为本实用新型实施例中激光切割机横梁向前运动时，加速度达到IG时的应力分析图；
[0028]图8为本实用新型实施例中激光切割机横梁向后运动时，加速度达到IG时的形变分析图；
[0029]图9为本实用新型实施例中激光切割机横梁向后运动时，加速度达到IG时的应力分析图。
[0030]附图标记:
[0031 ]1-本体；11-第一U形加强筋；12-第二U形加强筋；13-第三U形加强筋；14-第一加强筋；15-第一减重孔;16-第二减重孔；
[0032]2-安装座;21-第二加强筋;22-第二减重孔;23-第四减重孔；
[0033]3-安装板;31-第二加强筋;32-第五减重孔;33-安装孔。
【具体实施方式】
[0034]以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细说明。
[0035]参见图1所示，本实用新型实施例提供一种激光切割机横梁，包括空心结构的本体I，该本体I底面的两端分别设置有空心结构的安装座2，且每个安装座2的底面均向前延伸形成安装板3，具体的，本体I由船板钢钣金件(4mm厚)制成，优选的，本体I外包裹有一层航空铝材。由于航空铝材的力学性能远远高于一般的铸铝合金材料，可抗性能更好，因此，增加了横梁的整体刚性。另外，由于航空铝材的成本较高，故将其设计在外层，内层选用传统的材料，使得横梁的成本低、质量高。安装板3开设有安装孔33，且本体I和安装座2—体成型。
[0036]参见图2和图5所示，本体I的前侧面设置有第一U形加强筋11，本体I的顶面设置有第二 U形加强筋12，本体I的后侧面设置有第三U形加强筋13;第一 U形加强筋11、第二 U形加强筋12和第三U形加强筋13，均沿本体I的长度方向设置;通过在刚性要求较高的地方和钣金工艺接口处增加U形加强筋，确保了横梁的整体刚性。
[0037]参见图2、图3和图4所不，本体I内部设置有若干第一加强筋14;安装座2内设置有若干第二加强筋21;安装座2的前侧面与安装板3之间，设置有若干第三加强筋31;各第一加强筋14、第二加强筋21、第三加强筋31均沿本体I的宽度方向设置;具体的，第二加强筋21的厚度和第三加强筋31的厚度，均大于第一加强筋14的厚度。即在受力大的地方使用厚加强筋(第二加强筋21和第三加强筋31)，受力小的地方使用薄加强筋(第一加强筋14，进一步减轻了整体的重量。具体的，第二加强筋21设置有两个，分别位于安装座2的左右两端面。第三加强筋31设置有两个，分别位于安装板3的左右两端面。
[0038]参见图4所示，本体I的底面开设有若干第一减重孔15;安装座2的底面开设有第二减重孔22;第一加强筋14开设有第三减重孔16;第二加强筋21开设有第四减重孔23;第三加强筋31开设有第五减重孔32。通过设置相应的减重孔减轻整体的重量，设置相应的加强筋，增加了横梁的整体刚性。具体的，第一减重孔15、第二减重孔22、第三减重孔16、第四减重孔23均呈矩形结构。第五减重孔32呈三角形结构。优选的，每相邻的两个第一加强筋14之间，设置有一个第一减重孔15。
[0039]优选的，本体I的顶面设有齿条安装面、直线导轨安装面和废油收集槽，且废油收集槽位于齿条安装面和直线导轨安装面之间。该废油收集槽能够回收废油，将废油过滤后可重新使用，既环保又避免了浪费。
[0040]实验数据:
[0041 ] 激光切割机配置:台达伺服系统为3台1.8KW(ASD-A2-2023-L、ECMA-E11318RS)，在新3015激光切割机分别配置是Yl、Y2、X轴，I 台400W抱闸(ASD-B2-0421-B、ECMA_C20604SS)
运用Z轴。
[0042]上述配置以速度V2 = 1600*60/1000 = 96M/min，空程加速度1.2G，加工加速度IG来运行，测试伺服惯量，回升能力，以及过载能力。
[0043]通过伺服示波器波形分析，伺服双Y轴惯量为2，X轴惯量为I;XY轴平均负载电流在10%_20%，不会产生过载报警;在测试图形中回生能量能即时被外置回生电阻吸收，不会累计上升导致伺服回生报警;图形加工切割精度都在客户要求范围内。
[0044]综上所述，台达A2 1.8KW伺服在新3015配置特性如下:速度:lOOM/min;空程加速度:1.2G;加工加速度:1.0G。即运用本实用新型激光切割机横梁后，在横梁所配电机不变的情况下，其切割速度明显提高。
[0045]应力分析计算(分两种情况进行计算)
[0046]一、向前运动时，加速度达到IG时的受力分析:
[0047]a、参见图6所示，该工作状况下的形变分析如下
[0048]该零件的实际形变较小，故本图采用了放大的表示方法来表示，本图的放大倍数为6228倍，本图使用颜色来表示形变的大小，颜色越偏浅色形变越小，颜色越偏深色形变越大。右侧有不同颜色对应的不同形变大小的柱状图。
[0049]从本图可以得知该横梁形变分布从最小为l*10-3mm到最大3.943*10-2mm总的形变较小，能满足激光切割的使用需求。
[0050]b、参见图7所示，该工作状况下的应力分析如下
[0051 ] 本图使用颜色来表示应力的大小，颜色越偏浅色应力越小，颜色越偏深色应力越大。右侧有不同颜色对应的不同应力大小的柱状图。
[0052]从本图可以得知该横梁应力分布从最小为2227214N/m2到最大31981256N/m2从色彩图上观察颜色过渡趋于平缓，说明无应力集中现象，最大应力为31981256N/m2〈〈235000000N/m2(Q235的屈服强度)，而船板钢的屈服强度大于Q235的屈服强度，故向前运动时速度达到IG时，结构强度满足工况要求。
[0053]二、向后运动时，加速度达到IG时的受力分析:
[0054]a、参见图8所示，该工作状况下的形变分析如下
[0055]该零件的实际形变较小，故本图采用了放大的表示方法来表示，本图的放大倍数为6592倍，本图使用颜色来表示形变的大小，颜色越偏浅色形变越小，颜色越偏深色形变越大。右侧有不同颜色对应的不同形变大小的柱状图。
[°°56] 从本图可以得知该横梁形变分布从最小为l*10-3mm到最大3.672*10-2mm总的形变较小，能满足激光切割的使用需求。
[0057]b、参见图9所示，该工作状况下的应力分析如下
[0058]本图使用颜色来表示应力的大小，颜色越偏浅色应力越小，颜色越偏深色应力越大。右侧有不同颜色对应的不同应力大小的柱状图。
[0059]从本图可以得知该横梁应力分布从最小为2384286N/m2到最大20472238N/m2从色彩图上观察颜色过渡趋于平缓，说明无应力集中现象，最大应力为20472238N/m2〈〈235000000N/m2(Q235的屈服强度)，而船板钢的屈服强度大于Q235的屈服强度，故向后运动时速度达到IG时，结构强度满足工况要求。
[0060]综上所述，该横梁在向前Ig加速度和向后Ig加速度这两种运动工况下，形变均能满足激光切割要求，该结构的结构强度均能满足这两种工况。而这两种工况在整个激光切割中为最恶劣的工况，故该结构能满足该横梁Ig加速度的使用工况。
[0061]本实用新型不仅局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本实用新型相同或相近似的技术方案，均在其保护范围之内。
【主权项】
1.一种激光切割机横梁，包括空心结构的本体(I)，该本体(I)底面的两端分别设置有空心结构的安装座(2)，且每个安装座(2)的底面均向前延伸形成安装板(3)，其特征在于: 本体(I)的前侧面设置有第一U形加强筋(11)，本体(I)的顶面设置有第二U形加强筋(12)，本体(I)的后侧面设置有第三U形加强筋(13);第一 U形加强筋(11)、第二 U形加强筋(12)和第三U形加强筋(13)，均沿本体(I)的长度方向设置； 本体(I)内部设置有若干第一加强筋(14);安装座(2)内设置有若干第二加强筋(21);安装座(2)的前侧面与安装板(3)之间，设置有若干第三加强筋(31);各第一加强筋(14)、第二加强筋(21)、第三加强筋(31)均沿本体(I)的宽度方向设置； 本体(I)的底面开设有若干第一减重孔(15);安装座(2)的底面开设有第二减重孔(22);第一加强筋(14)开设有第三减重孔(16);第二加强筋(21)开设有第四减重孔(23);第三加强筋(31)开设有第五减重孔(32)。2.根据权利要求1所述的激光切割机横梁，其特征在于:所述第二加强筋(21)的厚度和第三加强筋(31)的厚度，均大于第一加强筋(14)的厚度。3.根据权利要求1所述的激光切割机横梁，其特征在于:所述第一减重孔(15)、第二减重孔(22)、第三减重孔(16)、第四减重孔(23)均呈矩形结构;所述第五减重孔(32)呈三角形结构。4.根据权利要求1所述的激光切割机横梁，其特征在于:每相邻的两个第一加强筋(14)之间，设置有一个第一减重孔(15)。5.根据权利要求1所述的激光切割机横梁，其特征在于:所述第二加强筋(21)设置有两个，分别位于安装座(2)的左右两端面;所述第三加强筋(31)设置有两个，分别位于安装板(3)的左右两端面。6.根据权利要求1所述的激光切割机横梁，其特征在于:所述安装板(3)开设有安装孔(33)。7.根据权利要求1所述的激光切割机横梁，其特征在于:所述本体(I)由船板钢钣金件制成。8.根据权利要求1所述的激光切割机横梁，其特征在于:所述本体(I)和安装座(2)—体成型。9.根据权利要求1所述的激光切割机横梁，其特征在于:所述本体(I)外包裹有一层航空招材。10.根据权利要求1所述的激光切割机横梁，其特征在于:所述本体(I)的顶面设有齿条安装面、直线导轨安装面和废油收集槽，且废油收集槽位于齿条安装面和直线导轨安装面之间。
【文档编号】B23K26/70GK205571746SQ201620390186
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年5月3日
【发明人】胡中元, 王伟, 李广生, 刘国庆
【申请人】武汉天琪激光设备制造有限公司