基于二维激光切割机的型材多面切割装置方案设计.pdf

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1、文章编号：1672—0121(2014)04—0033—03’基于二维激光切割机的型材多面切割装置方案设计倪国林，杨绪广。蔡旭青，徐朝臣(1．凯斯博电梯有限公司，江苏盐城224005；2．济南铸造锻压机械研究所有限公司，山东济南250022)摘要：为满足在二维激光切割机上实现型材多面三维切割的需求，根据二维激光切割机结构、型材加工要求、机械加工夹具及自动控制等方面知识，对在二维激光切割机上加装型材夹紧、旋转装置提出三种设计方案并进行分析。与采用三维激光切割方案相比，大大节约投资。关键词：机械设计；二维激光机；多面切割；型材；旋转夹具中图分类号：TG485文献标识码

2、：A0前言目前，超过40％的工业激光器用于金属激光切16割。金属激光切割主要分为二维切割和三维切割。二维激光切割机的激光切割头在横梁上沿轴方向15左右移动、同时可与横梁一起整体在床身导轨上沿14Y轴方向前后移动，从而形成二维运动轨迹。在z轴上切割头只可以小范围上下移动来调整光束焦点位l3置。三维激光切割机的激光切割头在横梁上除了可l2lll0987沿、y轴方向移动，还可在空间内的五个面上任意图1典型CO：二维激光切割机的基本构成示意图方向调整，从而形成三维运动轨迹。三维激光切割机1．冷却水装置2．激光气瓶3．辅助气体瓶4．冷干机5．数的设备投资十分巨大，是--!e

3、激光切割机的3～4倍。控装置6．操作面板7．伺服电机8．切割工作台9洁0炬10．聚焦镜片11．伺服电机和割炬驱动装置12．丝杠13．反因而，在二维激光切割机上实现三维加工要求具有射镜14．激光束15．反射镜16．激光振荡器17．激光电源重要的现实意义。本文对在二维激光切割机上加装型材夹紧、旋转、多面切割装置提出了三种设计方案并进行分析研究。该项研究对激光设备、夹具以及激光加工等具有一定参考价值。1二维、三维激光切割机结构介绍激光切割机主要由激光发生器、光路、床身、机械运动部件、数控系统、气源、冷却系统及除尘系统图2三维激光切割机切割头部分的照片组成，激光发生器主要

4、有CO：激光发生器和光纤发2．1型材多面切割装置的布局生器。二维激光切割机的基本构成如图1所示，三维本文所设计的型材多面切割装置激光切割机切割头部分照片如图2所示。光切割机上，可实现型材在二维激光夹、旋转等动作，从而使所需加工面均2型材多面切割装置参数确定头的垂直工作面上并在切割范围内，三维切割目的。三种方案布局分别介收稿日期：2014—03—04作者简介：倪国林(1972一)，男，高级工程师，从事机械设计、制造、过(1)方案一：主要由卡盘座、卡盘程装备等研发架横梁、尾架卡盘等构成，如图3所示尾端的型材辅助支撑设计成卡槽式，根据不同-—__i．．-。～J。_一1甜

5、i0规格的型材选用对应的卡槽尾端辅助支撑，如图8所示。}l●l3．3方案三结构设计方案三装置充分利用激光切割机本身的一套交图9方案三以槽钢工件为例装夹示意图换工作台，在工作台宽度方向一侧，300mm的宽度上设计底板、定位块、调整板、夹紧螺钉、支撑块等，24三种方案装置比较及分析(表1)块调整板焊接在底板上，定位块在支撑块的内侧。其在二维激光切割机上加装型材多面切割装置切结构见图5，以槽钢工件为例装夹示意如图9所示。割的型材工件实物照片如图10所示。表1三种方案装置比较优点缺点1．所加工型材长度调节方便；1．加工时需要把两个交换工作台全部移出，把尾架横梁吊上，方案一

6、相当于出现第三个工作台，准备工作比较麻烦；2．可以与数控系统相联接，能实现自动化。2n口．切割有盲区，卡盘夹紧的区域内无法切割。1．工件装夹比较方便，只需把两个交换工作台全部移出，准备工作简单；1．所加工的型材长度调节不太方便；方案二2．切割盲区较小，尾部基本能切割到；3．可以与数控系统相联接，能实现自动化。2尾架支撑要保护好，容易被激光的高温影响。1．结构简单，成本低；1．工件翻身需手工完成；方案三2．无切割盲区；3．准备工作量只有一半，只需移出一个交换工作台。2．工件不在同一面上切割图形的位置精度稍差。切割机设备和技术改造用户具有指导意义。【参考文献】叶建斌，

7、戴春详．激光切割技术[M】．上海：上海科学技术出版社，2012．刘其斌．激光加工技术及其应用[M]．北京：冶金工业出版社，2007．关振中．激光加工工艺手册[M]E京：中国计量出版社，2007．图1O型材切割实物照片天培棠，石晓辉，米林．夹具结构设计手册[M]．北京：国防工业出版社，2011．5总结吴拓．简明机床夹具设计手册[M]．北京：化学工业出版社，2010．本文根据二维激光切割机的结构、型材的加工济南铸造锻压机械研究所有限公司，编．CL524i激光切割机说明要求、机械加工夹具及自动控制等方面知识，对在二书技术介绍．2012．维激光切割机上加装型材多面切割装置

8、提出了三种