具有避空结构的金属板材刨槽与激光切割复合机的制作方法

1.本发明涉及金属板材开槽技术领域，特别涉及一种具有避空结构的金属板材刨槽与激光切割复合机。


背景技术：

2.国内外新兴的中高档建筑材料装饰行业对所需要的金属装饰材料提出了更高的要求，即要求弯制后的金属薄板料工件棱边圆弧半径尽可能小，金属薄板料工件表面无折光；要求金属薄板料工件的弯制断面形状更复杂，更能体现设计师的新潮设计风格。目前传统的强制折弯方式和自由折弯方式，甚至三点式折弯工艺都已无法弯制小圆弧的金属板料工件，也就是说单独用折弯机弯制金属薄板料工件已不能满足设计师的设计要求，达不到中高档装饰的档次和装饰效果。
3.目前，在金属板材的刨槽加工行业，通常是在对被加工的金属板材完成刨槽后，在将整块金属板材移送到另外的设备上进行切割或者裁剪，将大面积的大块板材分隔成单件金属板材。现有工艺的缺陷在于：1、需要多台设备，提高了刨槽、切割的成本，同时设备间的转换也加长了工序的时间，即降低了效率；2、上料定位、刨槽、转换剪切，至少需要8个操作工人，人工成本大，且存在较大的安全隐患。


技术实现要素：

4.本发明提供一种具有避空结构的金属板材刨槽与激光切割复合机。该切割复合机将现有的刨槽、剪切分两台设备完成的步骤集成在一台设备上完成，即在开槽和剪切两道工艺之间无需转换设备；另一方面，该切割机设置有与激光切割头相适配的避空结构，在激光将大块金属板件切割成小块金属板件时，会产生一定量的金属渣屑，如果激光直接切割在工作台面上，会将工作台面熔融以及将这些金属渣屑熔融粘附在切割后的金属板材上，损害金属板材的质量；而避空结构的设置使激光射到避空槽或者避空缝隙处、且金属渣屑掉落到避空槽内或者从避空缝隙掉落到地面，避免损坏工作台面，避免金属渣屑的熔融粘附；再一方面，激光切割金属板材时会产生热量，避空结构的设置可以及时散热，进一步避免金属板材的被切割处熔融损坏以及高温使得金属板材变形、改色，也可以避免金属切割熔渣反溅到金属板材上并粘附在其上。为了解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：
5.本发明的一种具有避空结构的金属板材刨槽与激光切割复合机，包括：机架、刨刀及刨刀安装架、激光切割头和工作台面板，所述刨刀及刨刀安装架和所述激光切割头可移动地安装在所述机架上，所述工作台面板安装在所述机架上，所述工作台面板上设置有与所述激光切割头相适应的避空结构，所述避空结构为避空槽或者避空缝隙；所述避空结构为在所述工作台面板上沿激光切割方向开凿而成；或者所述工作台面板为两块台面板相间距拼装而成，两块台面板中间的间距为所述避空结构。具体地，当所述避空结构为在所述工作台面板上沿激光切割方向开凿而成时，是在整块的工作台面板上开凿出长条形的槽或者贯穿的缝隙，即避空槽或者避空缝，避空槽的底部与工作台面板是整体结构没有断开的，避
空缝的底部是贯穿了工作台面板上下表面的，但是该避空缝的两端没有完全断开而形成事实上的两张台面板；当所述工作台面板为两块台面板相间距拼装而成、两块台面板中间的间距为所述避空结构时，该两块台面板是相互独立的，如果是固定宽度的避空缝则两块台面的位置相对固定，如果是宽度可调的避空缝，则两块台面板中的一块或者两块在横向上可以移动，优选为前端的台面板为可移动的台面板。
6.本发明的具有避空结构的金属板材刨槽与激光切割复合机与现有的刨槽以及切割设备相比：该切割机将现有的刨槽、剪切分两台设备完成的步骤集成在一台设备上完成，即在开槽和剪切两道工艺之间无需转换设备；另一方面，该切割机设置有与激光切割头相适配的避空结构，在激光将大块金属板件切割成小块金属板件时，会产生一定量的金属渣屑，如果激光直接切割在工作台面上，会将工作台面熔融以及将这些金属渣屑熔融粘附在切割后的金属板材上，损害金属板材的质量；而避空结构的设置使激光射到避空槽或者避空缝隙处、且金属渣屑掉落到避空槽内或者从避空缝隙掉落到地面，避免损坏工作台面，避免金属渣屑的熔融粘附；再一方面，激光切割金属板材时会产生热量，避空结构的设置可以及时散热，进一步避免金属板材的被切割处熔融损坏以及高温使得金属板材变形、改色，也可以避免金属切割熔渣反溅到金属板材上并粘附在其上。
7.进一步地，该具有避空结构的金属板材刨槽与激光切割复合机还包括：x轴运行机构、w轴驱动机构和c轴驱动机构，所述刨刀及刨刀安装架通过所述w轴驱动机构安装在所述x轴运行机构上，所述激光切割头通过所述c轴驱动机构安装在所述x轴运行机构上，所述x轴运行机构可移动地安装在所述机架上；所述刨刀及刨刀安装架与所述激光切割头在横向上错开设置，所述刨刀及刨刀安装架与所述激光切割头在横向上错开的距离可在0.1mm-300mm范围内自由调节或者逐级调节。本发明专利中所讲的“横向”为被加工金属板材推进的方向，即与刨刀刨槽时以及激光切割时行进方向垂直的方向；刨刀刨槽的方向以及激光切割线的方向为x轴方向。这样，w轴驱动机构以及安装在其上的刨刀及刨刀安装架通过x轴运行机构带动沿x轴运行对被加工的金属板材进行刨槽作业，在金属板材上刨出所需要的v型槽、u型槽或者其它形状的槽；c轴驱动机构以及安装在其上的激光切割头通过x轴运行机构带动沿x轴运行对被加工的金属板材进行切割分离，将大块的金属板材切割成单片的金属板材。刨刀及刨刀安装架与激光切割头在横向上错开设置亦即刨刀与激光切割头正对着工作台面板的中心线有所错开，是因为刨槽时需要完整的工作台面来抵冲刨刀的向下冲击力，以避免被加工金属板材下凹，且刨刀与工作台面有一定的距离，刨刀不会刮坏工作台面；而激光切割是需要将金属板材切割断裂，会产生金属渣屑以及产生热量，若不错开另行设置针对性的避空结构如避空槽或者避空缝隙，则激光会将工作台面熔融损坏。另外，根据预定的刨槽位置和切割位置，可以调节刨刀及刨刀安装架与激光切割头的相对距离，即两者的横向间距，使得在完成刨槽工序后无需再一次移动被加工金属板材的位置即可实施激光切割，激光切割成单片金属板材后将其向后推出整理码堆，然后继续对剩下的金属板材进行下一单片金属板材的刨槽以及激光切割工序。
8.进一步地，所述避空结构为避空槽时，所述避空结构的横截面形状为v形、u形、弧形、半圆形、方形、梯形、倒三角形或者倒梯形；所述避空结构为避空缝隙时，所述避空结构是贯穿或者部分贯穿所述工作台面板的缝隙；所述避空结构槽宽或者缝宽为1mm-100mm。即在工作台面板上开设有沿x轴方向的长槽或者沿x轴方向的贯穿/部分贯穿工作台面板的缝
隙，使得激光在切割金属板材时穿透该金属板材后照射在该避空槽或者避空缝隙处，不对工作台面板造成损坏。
9.进一步地，所述x轴运行机构包括运行固定座、x轴伺服电机、x轴减速机、x轴传动轴和x轴传动齿轮，所述x轴伺服电机和所述x轴减速机设置在所述运行固定座的正面上，所述x轴传动轴贯穿所述运行固定座连接所述x轴减速机与所述x轴传动齿轮，所述x轴传动齿轮与设置在所述机架上的x轴齿条相啮合设置，所述x轴运行机构在所述x轴伺服电机驱动下通过所述x轴传动齿轮与所述x轴齿条配合而沿x轴移动。具体地，x轴运行机构是通过x轴伺服电机、x轴减速机、x轴传动轴和x轴传动齿轮的驱动，带动运行固定座以及安装在运行固定座上的刨刀及刨刀安装架、激光切割头等装置沿x轴运行，即沿金属板材开槽方向上运行。所述x轴运行机构还包括设置在运行固定座背面上的滑动导槽，该滑动导槽与设置在机架上的x轴直线导轨相适配，运行固定座以及安装在其上的各装置在x轴伺服电机、x轴减速机、x轴传动轴和x轴传动齿轮等配合驱动下沿滑动导槽与x轴直线导轨运行，刨刀和激光头分别对金属板材进行刨槽和切割作业。
10.进一步地，所述刨刀及刨刀安装架包括刨刀上刀架、刨刀压板和刨刀刀片；所述w轴驱动机构包括w轴伺服电机、w轴同步带轮、w轴滚珠丝杆和w轴滑块；所述刨刀上刀架与所述w轴滑块固定相连，所述刨刀刀片通过所述刨刀压板设置在所述刨刀上刀架上；所述w轴伺服电机和所述w轴同步带轮安装在所述运行固定座上，所述w轴伺服电机通过所述w轴同步带轮和所述w轴滚珠丝杆驱动所述w轴滑块上下运行。具体地，w轴驱动机构是通过w轴伺服电机、w轴同步带轮、w轴滚珠丝杆和w轴滑块的配合驱动设置在w轴滑块上的刨刀及刨刀安装架上下运动，即在刨槽启动之前w轴驱动机构驱动刨刀及刨刀安装架向下移动使刨刀深入到被加工的金属板材上，再在x轴运行机构的驱动下对金属板材进行刨槽加工，加工成所需的v型槽、方形槽或者弧形槽等等。
11.进一步地，该具有避空结构的金属板材刨槽与激光切割复合机还包括刮屑装置和清洁毛刷装置，所述刮屑装置包括刮屑气缸、刮屑连杆、刮屑连接板、刮屑导向杆和刮屑板；所述刮屑气缸设置在所述w轴滑块上，所述刮屑连杆连接所述刮屑气缸与所述刮屑连接板，所述刮屑板通过两根所述刮屑导向杆设置在所述刮屑连接板的下方；所述清洁毛刷装置设置在所述刨刀上刀架上。这样，刮屑装置可以在刨刀进行刨槽的同时将产生的金属碎屑以及金属卷丝及时的刮掉，另一方面，刮屑装置通过刮屑气缸的驱动可以将粘附在刨刀上的金属碎屑刮掉；清洁毛刷装置进一步对工作台面板上进行清洁，防止金属碎屑堆积在被加工的金属板材上。
12.进一步地，所述c轴驱动机构包括c轴伺服电机、c轴减速电机、c轴丝杆和c轴导轨，所述c轴伺服电机和所述c轴减速电机安装在所述运行固定座上，所述激光切割头通过所述c轴导轨安装在所述运行固定座上；所述c轴伺服电机和所述c轴减速电机通过所述c轴丝杆驱动所述激光切割头沿所述c轴导轨上下运行。具体地，c轴驱动机构通过c轴伺服电机、c轴减速电机、c轴丝杆以及c轴导轨的配合驱动激光切割头上下移动，在激光切割头移动到切割位置时再在x轴运行机构的驱动下对金属板材进行激光切割，将整块的金属板材切割成单片的金属板材。
13.进一步地，该具有避空结构的金属板材刨槽与激光切割复合机包括两套所述x轴运行机构，所述w轴驱动机构和所述刨刀及刨刀安装架设置在第一套所述x轴运行机构上，
所述c轴驱动机构和所述激光切割头设置在第二套所述x轴运行机构上；两套所述x轴运行机构各自安装在所述机架上且可操控地沿x轴移动。这样，将刨刀及刨刀安装架和激光切割头在x轴方向上分开驱动，提高设备模块化的灵活性。
14.进一步地，该具有避空结构的金属板材刨槽与激光切割复合机包括：两个或者两个以上的所述刨刀及刨刀安装架和两个或者两个以上的所述激光切割头；两个或者两个以上的所述刨刀及刨刀安装架安装在同一套所述x轴运行机构上，两个或者两个以上的所述激光切割头安装在另一套所述x轴运行机构上。
15.本发明的一种具有避空结构的金属板材刨槽与激光切割机，用于在整块的金属板材上切屑刨槽加工成v型槽、u型槽或者其它形状的槽，然后将大面积的整块金属板材切割成窄条的单件金属板材。具体的加工步骤如下：
16.步骤一，将被加工的金属板材定位在刨槽与激光切割机的刨槽工位上，按照预设程序启动所述刨槽与激光切割机的刨刀对所述金属板材进行刨槽，其中，所述刨槽与激光切割机的刨刀对同一被加工槽进行至少一次刨槽操作，使金属板材上的被加工槽形状尺寸达到预定要求；其中，根据被加工槽形状深度的设计要求，同一条槽可以进行一次切屑刨槽，也可以两次或者两次以上的切屑刨槽。
17.步骤二，若需要在金属板材上刨出多道槽，则重复步骤一的操作；通过需要在整块金属板件上加工出两道或者两道以上的槽。
18.步骤三，完成金属板材的部分或者全部刨槽后，将刨槽与激光切割机的刨刀关停，启动刨槽与激光切割机的激光切割头，将金属板材激光切割成单件金属板材。
19.现有的金属板材刨槽和切割工艺是：首先将被加工的金属板材上料到刨槽机上，并通过液压压板将整块金属板材固定在预定的工位位置，调整好刨刀的加工起点，启动刨刀对金属板材进行切屑刨槽，在金属板材上加工成预设的v型槽或者u型槽等等；然后，整块金属板材上的所有预设槽加工完成后，将该整块金属板材转运(转移)到剪切设备上，对其进行剪切后形成窄条的单件金属板材。另外一种现有方式是：整块金属板材上的所有预设槽加工完成后，再在预设的剪切处进行刨槽，此处的刨槽尽可能地深至用人工可折断分裂；然后将整块金属板料转移到其他平台上，采用人工折断(扳断)形成窄条的单件金属板材。本发明的金属板材刨槽与激光切割机用于对金属板材进行刨槽和激光切割时，是将刨槽和激光切割放在同一台设备上完成，中间不需要转换设备；一方面，减少了设备成本、减少了人工成本，另一方面，提高了加工效率、自动化程度提升；再一方面，省去转运过程而降低了安全隐患。
20.本发明提供的具有避空结构的金属板材刨槽与激光切割复合机的有益效果是：
21.通过将将现有的刨槽、剪切分两台设备完成的步骤集成在一台设备上完成，即在开槽和剪切两道工艺之间无需转换设备；另外，该切割机设置有与激光切割头相适配的避空结构，在激光将大块金属板件切割成小块金属板件时，会产生一定量的金属渣屑，如果激光直接切割在工作台面上，会将工作台面熔融以及将这些金属渣屑熔融粘附在切割后的金属板材上，损害金属板材的质量；而避空结构的设置使激光射到避空槽或者避空缝隙处、且金属渣屑掉落到避空槽内或者从避空缝隙掉落到地面，避免损坏工作台面，避免金属渣屑的熔融粘附；再一方面，激光切割金属板材时会产生热量，避空结构的设置可以及时散热，进一步避免金属板材的被切割处熔融损坏以及高温使得金属板材变形、改色。
22.再一方面，刨刀及刨刀安装架与激光切割头在横向上错开设置亦即刨刀与激光切割头正对着工作台面板的中心线有所错开，是因为刨槽时需要完整的工作台面来抵冲刨刀的向下冲击力，以避免被加工金属板材下凹，且刨刀与工作台面有一定的距离，刨刀不会刮坏工作台面；而激光切割是需要将金属板材切割断裂，会产生金属渣屑以及产生热量，若不错开另行设置针对性的避空结构如避空槽或者避空缝隙，则激光会将工作台面熔融损坏。另外，根据预定的刨槽位置和切割位置，可以调节刨刀及刨刀安装架与激光切割头的相对距离，即两者的横向间距，使得在完成刨槽工序后无需再一次移动被加工金属板材的位置即可实施激光切割，激光切割成单片金属板材后将其向后推出整理码堆，然后继续对剩下的金属板材进行下一单片金属板材的刨槽以及激光切割工序。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1是本发明具有避空结构的金属板材刨槽与激光切割复合机整机结构示意图；
25.图2是图1中部分结构的放大示意图；
26.图3是本发明具有避空结构的金属板材刨槽与激光切割复合机上刨刀及刨刀安装架和激光切割头的安装示意图；
27.图4是本发明具有避空结构的金属板材刨槽与激光切割复合机中避空结构横截面结构示意图；
28.图5是本发明具有避空结构的金属板材刨槽与激光切割复合机中刨刀及刨刀安装架和激光切割头第一种组装结构示意图；
29.图6是图5中刨刀及刨刀安装架和激光切割头的详细标注后的示意图；
30.图7是图5中运行固定座背面的结构示意图；
31.图8是本发明具有避空结构的金属板材刨槽与激光切割复合机中刨刀及刨刀安装架以及刮铁屑装置的结构示意图；
32.图9本发明具有避空结构的金属板材刨槽与激光切割复合机中c轴驱动机构以及激光切割头的一种组装结构示意图；
33.图10本发明具有避空结构的金属板材刨槽与激光切割复合机中刨刀及刨刀安装架和激光切割头第二种结构示意图；
34.图11是本发明具有避空结构的金属板材刨槽与激光切割复合机中刨刀及刨刀安装架以及激光切割头处的横截面结构示意图；
35.图12是图11中部分结构的放大示意图。
具体实施方式
36.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
37.在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
38.请参考图1至图12，本实施例的一种具有避空结构的金属板材刨槽与激光切割复合机，包括：机架1、刨刀及刨刀安装架2、激光切割头3和工作台面板4，刨刀及刨刀安装架2和激光切割头3可移动地安装在机架1上，工作台面板4安装在机架1上，工作台面板4上设置有与激光切割头3相适应的避空结构5，避空结构5为避空槽或者避空缝隙；避空结构5为在工作台面板4上沿激光切割方向开凿而成，或者工作台面板4为两块台面板相间距拼装而成，两块台面板中间的间距为避空结构5。当避空结构5为在工作台面板4上沿激光切割方向开凿而成时，可以是开凿成避空槽或者避空缝，或者为了工作台面板的稳定性，避空缝中间有至少一处横向连接杆；当工作台面板4为两块台面板相间距拼装而成，两块台面板中间的间距为避空结构5时，该避空结构为避空缝，也可以在该避空缝的下方安装槽型件形成避空槽。
39.优选地，具体参考图1、图3和图5，该具有避空结构的金属板材刨槽与激光切割复合机还包括：x轴运行机构6、w轴驱动机构7和c轴驱动机构8，刨刀及刨刀安装架2通过w轴驱动机构7安装在x轴运行机构6上，激光切割头3通过c轴驱动机构8安装在x轴运行机构6上，x轴运行机构6可移动地安装在机架1上；刨刀及刨刀安装架2与激光切割头3在横向上错开设置，刨刀及刨刀安装架2与激光切割头3在横向上错开的距离可在0.1mm-300mm范围内自由调节或者逐级调节。
40.具体参考图4，避空结构5为避空槽时，避空结构5的横截面形状为v形、u形、弧形、半圆形、方形、梯形、倒三角形或者倒梯形；避空结构5为避空缝隙时，避空结构5是贯穿或者部分贯穿工作台面板4的缝隙；避空结构5槽宽或者缝宽为1mm-100mm。
41.具体地，x轴运行机构6是驱动安装在其上的刨刀及刨刀安装架2、激光切割头3等沿x轴运行，即沿开槽/切割的方向运行。w轴驱动机构7是驱动安装在其上的刨刀及刨刀安装架2上下移动，c轴驱动机构8是驱动安装在其上的激光切割头3上下移动。刨刀及刨刀安装架2与激光切割头3在横向上错开设置，所讲的“横向”为被加工金属板材推进的方向，即与刨刀刨槽时行进方向垂直的方向，也就是图1中y轴方向，刨刀及刨刀安装架2与激光切割头3在横向上错开设置即刨刀及刨刀安装架2与激光切割头3工作时行进的中心线之间具有预设的距离；刨刀及刨刀安装架2与激光切割头3在横向上错开的距离可在0.1mm-300mm范围内自由调节或者逐级调节，即两者的距离可以根据需要进行任一数值的调节，或者在预定的级差上逐级调节，比如每一级的差距为5mm、10mm、15mm或者20mm等等。
42.优选地，x轴运行机构6包括运行固定座61、x轴伺服电机62、x轴减速机63、x轴传动轴64和x轴传动齿轮65，x轴伺服电机62和x轴减速机63设置在运行固定座61的正面上，x轴传动轴64贯穿运行固定座61连接x轴减速机63与x轴传动齿轮65，x轴传动齿轮65与设置在机架1上的x轴齿条9相啮合设置，x轴运行机构6在x轴伺服电机62驱动下通过x轴传动齿轮65与x轴齿条9配合而沿x轴移动。优选地，x轴运行机构6还包括设备在运行固定座61背面的滑动导槽02，该滑动导槽02与设置在机架1上的x轴直线导轨01相适配，运行固定座61以及安装在其上的各装置在x轴伺服电机62、x轴减速机63、x轴传动轴64和x轴传动齿轮65相配合驱动下以及在滑动导槽02和x轴直线导轨01的导向作用下沿x轴运行，对金属板材进行刨
槽和激光切割作业。
43.刨刀及刨刀安装架2包括刨刀上刀架21、刨刀压板22和刨刀刀片23；w轴驱动机构7包括w轴伺服电机71、w轴同步带轮72、w轴滚珠丝杆73和w轴滑块74；刨刀上刀架21与w轴滑块74固定相连，刨刀刀片23通过刨刀压板22设置在刨刀上刀架21上；w轴伺服电机71和w轴同步带轮72安装在运行固定座61上，w轴伺服电机71通过w轴同步带轮72和w轴滚珠丝杆73驱动w轴滑块74上下运行。其中，一个刨刀及刨刀安装架2上可根据实际需要设置1-5块刨刀刀片23。
44.c轴驱动机构8包括c轴伺服电机81、c轴减速电机82、c轴丝杆83和c轴导轨84，c轴伺服电机81和c轴减速电机82安装在运行固定座61上，激光切割头3通过c轴导轨84安装在运行固定座61上；c轴伺服电机81和c轴减速电机82通过c轴丝杆83驱动激光切割头3沿c轴导轨83上下运行。
45.优选地，该具有避空结构的金属板材刨槽与激光切割复合机还包括刮屑装置10和清洁毛刷装置11，刮屑装置10包括刮屑气缸101、刮屑连杆102、刮屑连接板103、刮屑导向杆104和刮屑板105；刮屑气缸101设置在w轴滑块74上，刮屑连杆102连接刮屑气缸101与刮屑连接板103，刮屑板105通过两根刮屑导向杆104设置在刮屑连接板103的下方；清洁毛刷装置11设置在刨刀上刀架21上。
46.进一步优选地，该具有避空结构的金属板材刨槽与激光切割复合机包括两套x轴运行机构6，w轴驱动机构7和刨刀及刨刀安装架2设置在第一套x轴运行机构6上，c轴驱动机构8和激光切割头3设置在第二套x轴运行机构3上；两套x轴运行机构6各自安装在机架1上且可操控地沿x轴移动。
47.进一步优选地，该具有避空结构的金属板材刨槽与激光切割复合机包括：两个或者两个以上的刨刀及刨刀安装架2和两个或者两个以上的激光切割头3；两个或者两个以上的刨刀及刨刀安装架2安装在同一套x轴运行机构6上，两个或者两个以上的激光切割头2安装在另一套x轴运行机构6上。
48.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。
49.以上结合附图对本发明的实施方式作出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施例进行的多种变化、修改、替换和变型均仍落入在本发明的保护范围之内。