技术领域
[0001] 本
发明涉及机械及激光设备领域，尤指一种加工幅度大和
精度高、切割成本低的激光切割机。
背景技术
[0002] 激光切割是将从
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。目前市面上为二
氧化
碳激光切割机或YAG激光器，其切割成本较高。
发明内容
[0003] 为解决上述问题，本发明提供一种激光切割机。
[0004] 为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案是：一种激光切割机，包括机床本体，所述的机床本体内设有升降机构，所述的升降机构上方设有
工作台组件，所述的工作台组件包括工作台和设于工作台上的工作台针板，所述的工作台Y轴方向侧边设有板料夹紧机构，所述的工作台针板上设有若干个与工作台X轴方向侧边平行的板料万向平移
支撑机构，所述的工作台X轴方向侧边上方设有横梁，所述的横梁下方设有抽
风除尘机构，所述的抽风除尘机构围合在工作台针板外侧。
[0005] 优选地，所述的机床本体包括
机架和设于机架上的
导轨、
齿条、回
油槽、回油口和工作台支撑
块，所述的机架包括左墙板、右墙板、若干条
斜梁和若干条
水平梁，所述的水平梁直接贯穿左墙板和右墙板并与左墙板和右墙板内外侧
焊接成
框架结构，所述的斜梁设于两相邻水平梁间并与两相邻的水平梁的首端和尾端焊接，所述的左墙板和右墙板顶面精铣有安装基面，所述的安装基面由内向外设置有导轨和与导轨平行设置的齿条，所述的安装基面以齿条为基准面铣有回油槽和回油口，所述的左墙板和右墙板的前后端分别设有用于承载工作台的工作台支撑块。
[0006] 优选地，所述的升降机构包括驱动装置、下框架、上框架、
液压缸和支撑板，所述的下框架固定于机架底部，所述的支撑板设有四块，两支撑板通过销轴成对铰支连接，所述的支撑板一端通过滚轮固定于上框架的左前端和右前端，所述的支撑板另一端通过固定块固定于下框架的左后端和右后端，两支撑板间设有支撑管，所述的上框架设于下框架正上方并通过液压缸与下框架连接，所述的支撑板一端设有滚轮，所述支撑板另一端设有与支撑板铰支连接的固定块，所述支撑板通过滚轮固定于上框架前端，所述的支撑板通过固定块固定于下框架后端，所述的驱动装置与液压缸连接，所述的液压缸驱动上框架相对于下框架上下移动，所述的下框架上设有下限位块，所述的下限位块设于液压缸一侧，[0007] 优选地，所述的板料夹紧机构包括依次连接的夹紧
气缸、
气动换向
阀、连接桶、光轴、若干个
夹钳组件，所述的气缸固定于工作台Y轴方向侧边上，所述的夹紧气缸与气动换向阀连接，通过气动换向阀通过连接桶与光轴连接，所述的夹钳组件均匀分布于光轴上。
[0008] 优选地，所述的夹钳组件包括夹钳座、
弹簧支撑板、支弹簧、
压板、斜块，所述的弹簧支撑板设于夹钳座侧面，所述的斜块截面轴向逐渐增大，所述的夹钳座顶端设有凹槽，所述的压板设于凹槽内并与夹钳座轴性连接，所述的夹钳座设有容置腔，所述的斜块设于容置腔内并套设于光轴上，所述的斜块设于压板下方，所述的支弹簧设于弹簧支撑板和压板间，所述的斜块长度大于压板的横向宽度，所述的夹紧气缸外侧设有气缸罩并与夹紧气缸
螺纹连接。
[0009] 优选地，所述的板料万向平移支撑机构，包括第一气缸、第二气缸、第一气缸安装板、第二气缸安装板、方辊，所述的第一气缸安装板、第二气缸安装板螺纹固定于工作台针板上，所述的第一气缸螺纹固定于第一气缸安装板上，所述的第二气缸螺纹固定于第二气缸安装板上，所述的第一气缸和第二气缸的气缸轴分别螺纹固定有支撑轴，所述的方辊与第一气缸和第二气缸垂直并设于第一气缸和第二气缸间，所述的方辊通过
轴承与支撑轴连接，所述的方辊顶面设有若干个万向球和遮盖板，所述的遮盖板与方辊焊接为一体并设于万向球一侧并遮蔽万向球，所述的第一气缸安装板和第一气缸安装板分别铰支连接有
连杆，所述的连杆铰支连接方辊左右两端，所述的方辊以连杆
力臂摆动。
[0010] 优选地，所述的横梁包括
底板、设于底板上的横梁本体和设于横梁本体上的横梁
滑板，所述的横梁本体分别连接有伺服
电机和减速机，所述的横梁本体包括上封板、底封板、前封板、后封板、一对侧封板围合成具有容纳腔的条状立方体，所述的上封板、底封板、前封板、后封板和侧封板采用
钢材铸成，所述的容纳腔内设有相互垂直的第一加强筋和第二加强筋，所述的上封板上设有蓄油池，所述的蓄油池上设有回油口，所述的蓄油池内设有横梁齿条，所述的前封板设有横梁导轨，所述的横梁滑板可沿横梁导轨和横梁齿条沿横梁本体长度方向左右移动，所述的横梁滑板上设Z轴移动机构，所述的Z轴移动机构上设有激光头。
[0011] 优选地，所述的抽风除尘机构包括左风管、右风管、抽风接头，所述的抽风接头设于左风管和右风管间并与左风管和右风管连通，所述的左风管和右风管内侧均开设有前、中、后三个横槽，横槽内交替设有若干个
挡板和开孔，所述的横槽一侧设有抽风气缸，抽风气缸固定连接有开合板，所述的开合板上交替设有若干个第二挡板和第二开孔。
[0012] 本发明的有益效果在于：
[0013] 1.本发明加工幅度大和精度高，适合于所有金属板材切割，本发明的XYZ轴行程分别为：X轴行程为3030mm；Y轴行程为1520mm；Z轴行程为105mm。本发明的精度分别为：X/Y轴几何
定位精度≤0.05mm(全程)；X/Y轴重复定位精度≤0.03mm；X/Y轴最大定位速度100m/min；X/Y轴最大
加速度1G；切口缝宽0.1mm-0.5mm；切口粗糙度Ra3.2-25.4um；切割板材厚度范围0.5mm-10mm；最小设定单位0.001mm。
[0014] 2.本发明能耗费相对于目前的激光切割机能耗少，相对YAG和二氧化碳激光切割，有绝对的加工成本优势，总装机耗电功率
[0015] <14KW，激光器功率为700W。以1MM
不锈钢和5毫米
碳钢板为例，电费以1元一度为参考，气体以200L的杜瓦罐液氧(240元瓶约35小时)和液氮(200元瓶约10小时(注：液氮需要配气化器，处理能力50立方米每小时))为基准(如果租用大型液氧或液氮立灌则气体使用成本更低，具体请联系当地气体供应商)。如果切割薄板用空气切割，则每小时
费用为空压机电费则辅助气体4元每小时(1MM不锈钢费用则为19.7元)。以上为参考，根据各地区电费和气体费用以及具体使用情况酌情增减。
[0016] 3.本发明机床本体采用钢板箱型焊接(非方通焊接)、整机高温
退火、
应力失效处理、导轨座位大型龙
门铣一刀加工，整体刚性强，本发明机采取
齿轮齿条和导轨双驱，齿
轮齿条为最高级准5级精度，减速机最小间隙，背隙小于3弧分，本发明机分区抽风，更加有效降低空气切割粉尘含量
附图说明
[0017] 图1是本发明结构图。
[0018] 图2是本发明机床本体结构图。
[0019] 图3是图2中C-C截面图。
[0020] 图4是本发明升降机构结构图。
[0021] 图5是本发明板料夹紧机构结构图。
[0022] 图6是图5中A处放大图。
[0023] 图7是本发明板料夹紧机构的夹钳组件夹紧状态示意图。
[0024] 图8是本发明板料夹紧机构的夹钳组件松开状态示意图。
[0025] 图9是本发明板料万向平移支撑机构结构图。
[0026] 图10是本发明横梁本体结构图。
[0027] 图11是本发明抽风除尘机构结构图。
[0028] 标注说明：10.机床本体；101.左墙板；102.右墙板；103.斜梁；104.水平梁；105.吊装块；106.工作台支撑块；107.落料斜板；108.导轨；109.齿条；110.回油槽；111.回油口；201.下框架；202.上框架；203.液压缸；204.下限位块；205.支撑板；206.固定块；207.销轴；
208.滚轮；209.支撑管；30.板料夹紧机构；31.工作台；32.待加工板材；33.气缸罩；34.夹紧气缸；35.连接桶；36.光轴；37.夹钳组件；371.压板；372.支弹簧；373.弹簧支撑板；374.夹钳座；375.斜块；40.板料万向平移支撑机构；41.工作台针板；43.方辊；44.气缸；45.气缸安装板；47.连杆；48.气缸护板；410.支撑轴；411.轴承；412.遮盖板；413.万向球；50.横梁；
51.上封板；52.前封板；53.底封板；54.后封板；55.第一加强筋；57.侧封板；58.底板；59.第二加强筋；512.横梁齿条；513.横梁导轨；514.Z轴移动机构；515.激光头；60.抽风除尘机构；61.左风管；62.右风管；63.抽风接头；64.开合板；65.抽风气缸护板；66.气缸。
具体实施方式
[0029] 请参阅图1-11所示，本发明关于一种激光切割机，包括机床本体10，所述的机床本体10内设有升降机构，所述的升降机构上方设有工作台31组件，所述的工作台31组件包括工作台31和设于工作台31上的工作台针板41，所述的工作台31Y轴方向侧边设有板料夹紧机构30，所述的工作台针板41上设有若干个与工作台31X轴方向侧边平行的板料万向平移支撑机构40，所述的工作台31X轴方向侧边上方设有横梁50，所述的横梁50下方设有抽风除尘机构60，所述的抽风除尘机构60围合在工作台针板41外侧。
[0030] 所述的机床本体10包括机架和设于机架上的导轨108、齿条109、回油槽110、回油口111和工作台31支撑块106，所述的机架包括左墙板101、右墙板102、若干条斜梁103和若干条水平梁104，所述的左墙板101和右墙板102对称设立，所述的左墙板101和右墙板102顶面精铣有安装基面，所述的安装基面由内向外设置有导轨108和与导轨108平行设置的齿条109，所述的安装基面以齿条109为基准面铣有回油槽110和回油口111，所述的水平梁104设于左墙板101和右墙板102间并与左墙板101、右墙板102形成框架结构，所述的斜梁103设于两相邻水平梁104间并在框架对
角线上，所述的左墙板101和右墙板102的前后端分别设有用于承载工作台31的工作台31支撑块106。
[0031] 优选地，所述的水平梁104直接贯穿左墙板101和右墙板102并与左墙板101和右墙板102内外侧焊接，从而提高床身的抗扭强度和共振
频率点，所述的斜梁103与两相邻的水平梁104的首端和尾端焊接，从而提高床身的抗扭强度和共振频率点，为方便吊装焊接，所述的左墙板101和右墙板102内侧设有吊装块105，为了使切割的废料或小零件完全落到
指定区域，所述的左墙板101和右墙板102内侧设有若干个落料斜板107，所述的落料斜板107设于水平梁104和斜梁103的下方。
[0032] 所述的升降机构包括驱动装置、下框架201、上框架202、液压缸203和支撑板205，所述的下框架201固定于机架底部，所述的上框架202设于下框架201正上方并通过液压缸203与下框架201连接，所述的支撑板205一端设有滚轮208，所述支撑板205另一端设有与支撑板205铰支连接的固定块206，所述支撑板205通过滚轮208固定于上框架202前端，所述的支撑板205通过固定块206固定于下框架201后端，所述的驱动装置与液压缸203连接，所述的液压缸203驱动上框架202相对于下框架201上下移动。
[0033] 优选地，为限定上框架202向下移动的距离，以免上框架202碰撞到下框架201以影响生产，所述的下框架201上设有下限位块204，所述的下限位块204设于液压缸203一侧，为了增强升降机构的抗弯
刚度，所述的支撑板205设有两块，所述的支撑板205通过滚轮208固定于上框架202的左前端和右前端，所述的支撑板205通过固定块206固定于下框架201的左后端和右后端，两支撑板205间设有支撑管209，增强升降机构的抗弯刚度，所述的支撑板205设有四块，两支撑板205通过销轴207成对铰支连接，所述的上框架202和下框架201均包括首尾连接的方钢。
[0034] 所述的板料夹紧机构30包括依次连接的夹紧气缸4434、气动换向阀、连接桶35、光轴36、若干个夹钳组件37，所述的夹紧气缸4434固定于工作台31Y轴方向侧边上，所述的夹紧气缸4434与气动换向阀连接，通过气动换向阀通过连接桶35与光轴36连接，所述的夹钳组件37均匀分布于光轴36上。
[0035] 优选地，所述的夹钳组件37包括夹钳座374、弹簧支撑板373、支弹簧372、压板371、斜块375，所述的弹簧支撑板373设于夹钳座374侧面，所述的斜块375截面轴向逐渐增大，所述的夹钳座374顶端设有凹槽，所述的压板371设于凹槽内并与夹钳座374轴性连接，所述的夹钳座374设有容置腔，所述的斜块375设于容置腔内并套设于光轴36上，所述的斜块375设于压板371下方，所述的支弹簧372设于弹簧支撑板373和压板371间，所述的斜块375长度大于压板371的横向宽度，所述的夹紧气缸4434外侧设有气缸44罩33并与夹紧气缸4434
螺纹连接。
[0036] 夹紧气缸4434与连接桶35螺纹连接，连接桶35与光轴36螺纹固定，光轴36与夹钳组件37的斜块375螺纹连接，夹钳组件37的夹钳座374固定于激光切割机上的工作台31并与工作台31螺纹固定，用夹紧气缸4434推动光轴36，光轴36随夹紧气缸4434杆往复运动，带动螺纹固定的斜块375同步运动，斜块375的往复运动直接推动的夹钳上的压板371开合，从而夹紧/放开工作台31面上的板材。
[0037] 所述的板料万向平移支撑机构40，包括第一气缸44、第二气缸44、第一气缸安装板45、第二气缸安装板45、方辊43，所述的第一气缸安装板45、第二气缸安装板45螺纹固定于工作台针板41上，所述的第一气缸44螺纹固定于第一气缸安装板45上，所述的第二气缸44螺纹固定于第二气缸安装板45上，所述的第一气缸44和第二气缸44的气缸44轴分别螺纹固定有支撑轴410，所述的方辊43与第一气缸44和第二气缸44垂直并设于第一气缸44和第二气缸44间，所述的方辊43通过轴承411与支撑轴410连接，所述的方辊43顶面设有若干个万向球413和遮盖板412，所述的遮盖板412与方辊43焊接为一体并设于万向球413一侧并遮蔽万向球413，所述的第一气缸安装板45和第一气缸安装板45分别铰支连接有连杆47，所述的连杆47铰支连接方辊43左右两端，所述的方辊43以连杆47
力臂摆动。
[0038] 优选地，所述的第一气缸44和第二气缸44外侧设有气缸护板48。
[0039] 所述的横梁50包括底板58、设于底板58上的横梁50本体和设于横梁50本体上的横梁50滑板，所述的横梁50本体分别连接有
伺服电机和减速机，所述的横梁50本体包括上封板51、底封板53、前封板52、后封板54、一对侧封板57围合成具有容纳腔的条状立方体，所述的上封板51、底封板53、前封板52、后封板54和侧封板57采用钢材铸成，所述的容纳腔内设有相互垂直的第一加强筋55和第二加强筋59，所述的上封板51上设有蓄油池，所述的蓄油池上设有回油口111，所述的蓄油池内设有横梁齿条512，所述的前封板52设有横梁导轨513，所述的横梁50滑板可沿横梁导轨513和横梁齿条512沿横梁50本体长度方向左右移动，所述的横梁50滑板上设Z轴移动机构514，所述的Z轴移动机构514上设有激光头515。
[0040] 所述的抽风除尘机构60包括左风管61、右风管62、抽风接头63，所述的抽风接头63设于左风管61和右风管62间并与左风管61和右风管62连通，所述的左风管61和右风管62内侧均开设有前、中、后三个横槽，横槽内交替设有若干个挡板和开孔，所述的横槽一侧设有抽风气缸护板65，抽风气缸护板65内设有抽风气缸66，抽风气缸66固定连接有开合板64，所述的开合板64上交替设有若干个第二挡板和第二开孔。
[0041] 本发明工作原理：
[0042] 板材上料：升降机构把放好板料的工作台31上升至设定加工区域(工作台针板41)，升降机构把工作平台上的板材上升至针板上，夹紧气缸4434处于伸出状态，此时气动换向阀使夹紧气缸4434伸出到其行程
顶点，此时连接桶35、光轴36随着夹紧气缸4434的推动向沿光轴36轴线方向运动，斜块375随着光轴36推动沿光轴36轴线方向运动，由于斜块
375左高右低，斜块375滑入夹钳座374的容置腔后，斜块375最高点顶起压板371，此时板料夹紧机构30处于松开状态，板料夹紧机构30开启，此时气动换向阀使夹紧气缸4434收缩到其行程终点，连接桶35、光轴36随着夹紧气缸4434的收缩向沿光轴36轴线方向运动，斜块
375随着光轴36推动沿光轴36轴线方向运动，由于斜块375左高右低，斜块375滑出夹钳座
374的容置腔后，斜块375最高点离开压板371.斜块375没有顶起压板371，在弹簧的作用下，压板371紧压板371材。
[0043] 板材切割：当板料放置完成后，此时的板料由若干个万向球413支撑，在开始激光切割板料前通过气动换向阀使第一气缸44和第二气缸44缩回原位。与此同步进行的支撑轴410通过和轴承411连同方辊43同步下降。与此同时连杆47一端铰支在气缸护板48，连杆47一端铰支在方辊43。方辊43在下降的同时由于连杆47的作用，会翻转一定角度使万向球413顶面被方辊43上面的遮盖板412完全遮盖。伺服电机和减速机驱动横梁50本体在激光切割机平台在Y轴方向上移动，驱动横梁50滑板沿横梁导轨513和横梁齿条512沿横梁50本体左右移动，并驱动Z轴移动机构514带动激光头515上下移动，激光头515在横梁50的移动过程中对板材进行切割，板料万向平移支撑机构40和激光头515相对运动进行板材切割的调整。
[0044] 分段抽风：左风管61、右风管62对称固定在激光切割机床身下面，左风管61、右风管62内侧开设有前、中、后三个横槽，横槽一侧设有气缸护板48，抽风气缸66相应固定在气缸护板48上面。假如切割工作区域暂时在最前面(远离抽风接头63)，
烟尘也在前面区域产生，此时最前面横槽边的抽风气缸66收缩，开合板64同步与抽风气缸66杆回退。开合板64上面的开的第二开孔和左风管61、右风管62对应的开孔重合。此时处于打开状态。中、后横槽处于关闭状态(中、后横槽的开孔和第二挡板重合)。除尘风机通过抽风
接口抽走前面的烟尘。同理如果切割工作区域在中间时，前后两组抽风气缸66处于伸出状态，中间抽风气缸66收缩。中间开口处抽风，前后处于关闭状态。将抽风区域分成三个区域，利用三组抽风气缸66分别带动开合板64实现切割区域范围内的某段抽风，其余对称两个抽风口关闭。提高了抽风除尘的效率。
[0045] 重新上料：升降机构把已经切割完成的工作平台下降，把放好板料的工作台31上升至设定加工区域(工作台针板41)。
[0046] 以上实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种
变形和改进，均应落入本发明的
权利要求书确定的保护范围内。
