CN109940295A - 高功率机床防热变形结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高功率机床防热变形结构，包括左框体和右框体，所述左框体和右框体之间设置有贯穿左框体和右框体的中梁，所述左框体设置有贯穿左框体的多个风门，所述右框体同样设置有多个贯穿右框体的多个风门，处于同一侧的多个风门内设置有同一个通风管，所述左框体和右框体之间固定连接有多个同时贯穿左框体和右框体的加强件，所述加强件包括竖直分布的双层方管，所述双层方管的设置有包覆在双层方管侧面的厚石墨板，所述厚石墨板的顶部设置为三角状，所述左框体和所述右框体均连接有处于双层方管两侧的稳定框，每个所述稳定框的上方固定连接有与厚石墨板固定连接的斜板。本发明具有耐高温并且预防热形变的优点。
Description
技术领域
本发明涉及激光切割设备技术领域，具体涉及一种高功率机床防热变形结构。
背景技术
在激光切割机中使用的床身部件，多采用碳钢焊接的框架式机构。为增强强度，床身中间位置必须有贯穿左右的结构连接左框体和右框体，以形成封闭结构，称之为中梁；同时在内档左右侧布置有风门等需要保护遮挡的机构。在激光切割过程中，中梁和左右侧机构暴露在激光光束中，特别是高功率切割机中，高功率激光的应用，对激光切割机床的底座防护提出新的要求，否则在高功率激光的长时间工作下，否则在高功率激光的长时间工作下，机床底座极易被损坏，使床身受损，机构丧失功能，有待改进。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种高功率机床防热变形结构，其具有耐高温并且预防热形变的优点。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种高功率机床防热变形结构，包括左框体和右框体，所述左框体和右框体之间设置有贯穿左框体和右框体的中梁，所述左框体设置有贯穿左框体的多个风门，所述右框体同样设置有多个贯穿右框体的多个风门，处于同一侧的多个风门内设置有同一个通风管，所述左框体和右框体之间固定连接有多个同时贯穿左框体和右框体的加强件，所述加强件包括竖直分布的双层方管，所述双层方管的设置有包覆在双层方管侧面的厚石墨板，所述厚石墨板的顶部设置为三角状，所述左框体和所述右框体均连接有处于双层方管两侧的稳定框，每个所述稳定框的上方固定连接有与厚石墨板固定连接的斜板。
通过采用上述技术方案，采用双层方管结构，并且方管一直连接到床身的最外层使之成为整体，并在双层方管的上方设置厚石墨板进行防护，既能有效保证结构稳定性，也能有效阻止光束破坏床身中梁和左框体和右框体。风门的设置能够增强流通性从而增强散热性，另外通风管不仅能够提供支撑作用，并且通风管能够对风的流向起到导向的作用，若在通风管的一端设置鼓风机即可进一步增强通风性。稳定框能够增强双层方管处于左框体和右框体之间时的稳定性，利用斜板能够进一步增强稳定框与双层方管之间的稳定性，增强双层方管的抗热形变能力。
本发明进一步设置为：所述双层方管的两端均设置有夹紧件，所述夹紧件包括套接在双层方管一端的凹状板，所述凹状板的开口处设置有多个斜块，所述凹状板的端面设置有两个关于凹状板轴心线分布的第一凹槽，所述凹状板螺纹连接有处于第一凹槽内的第一螺纹杆，每个第一螺纹杆的一端一体连接有第一圆盘，所述凹状板的两个相对平行的侧面均螺纹连接有与第一螺杆垂直的第二螺纹杆，每个所述第二螺纹杆的一端一体连接有第二圆盘。
通过采用上述技术方案，将两个凹状板卡入双层方管的两端，这个过程中斜块能够起到导向的作用，方便双层方管卡入凹状板内，实现两者卡接的目的，旋转第二螺纹杆直至第二螺纹杆挤压双层方管的表面，进一步加强凹状板与双层方管的连接强度。另外需要让凹状板与双层方管分离时，旋转第一螺纹杆进而让第一螺纹杆沿着自身的轴心线方向移动，当第一螺纹杆挤压方管的表面时，第一螺纹杆会让凹状板与双层方管分离从而方便地取出凹状板。
本发明进一步设置为：所述厚石墨板的顶部的内侧设置有圆筒状的膨胀块，所述膨胀块由热膨胀系数大的材料构成。
通过采用上述技术方案，当厚石墨板受热容易向内凹陷从而影响自身结构，而膨胀块受热膨胀从而向外挤压厚石墨板，从内部支撑厚石墨板。
本发明进一步设置为：所述双层方管穿设有连接杆，所述连接杆的中部套接有驱动齿轮，所述驱动齿轮啮合有与厚石墨板平行的齿条，所述齿条固定连接有用于挤压左框体和右框体且处于厚石墨板上方的遮挡石墨板。
通过采用上述技术方案，旋转连接杆带动驱动齿轮转动进而带动齿条的移动，齿条的移动能够带动遮挡石墨板移动从而增加覆盖面积。
本发明进一步设置为：所述中梁的底部穿设有旋转件，所述旋转件包括与中梁转动连接的转动轴，所述转动轴的底部一体连接有处于中梁内部的圆盘，所述转动轴的顶部一体连接有旋转块，所述旋转件与中梁的底部存在空隙。
通过采用上述技术方案，当有空气流通或者外界鼓风时，圆盘将会绕着自身的轴心线转动进而带动转动轴转动，随着转动轴的转动能够带动旋转块转动，从而能够带动重量内部的空气朝风门的方向转移，加快重量内部的空气流通速度。
优选的，按照重量组分，所述厚石墨板包括本体层以及隔热层，所述本体层包括石墨粉62-73份、聚对苯二甲酸乙二酯30-40份、镀铜碳纤维15-24份、铅粉3-7份、镍粉10-20份、钴粉0.5-1份；隔热层包括石棉20-30份、高硅氧棉20-30份、玻璃纤维棉10-20份、丙烯酸树脂5-7份。
优选的，所述隔热层远离本体层的一侧设置有阻隔层，所述阻隔层的内部设置有真空的空腔，按照重量份数，所述阻隔层由聚丙烯20-25份、石墨烯30-36份和三聚氰胺70-80份构成。
本发明的另一个目的是提供一种厚石墨板的制备方法，包括如下步骤，
步骤A：按照重量份数称取各组分，将石墨粉、聚对苯二甲酸乙二酯、镀铜碳纤维、铅粉、镍粉、钴粉在300-400℃的条件下熔融并通过挤出机挤出成膜，在150℃的条件下进行横向和纵向的拉伸，得到本体层；
步骤B：将石棉、高硅氧棉、玻璃纤维棉、丙烯酸树脂在300-400℃的条件下熔融并通过挤出机挤出成膜，在150℃的条件下进行横向和纵向的拉伸，得到隔热层；
步骤C：将聚丙烯份、石墨烯份和三聚氰胺在300-400℃的条件下熔融并通过挤出机挤出成膜，在150℃的条件下进行横向和纵向的拉伸，得到阻隔层；
步骤D：在本体层的一侧涂抹聚氨酯，通过热压工艺将隔热层覆盖在本体层的一侧，在隔热层的一侧涂抹聚氨酯，通过热压工艺将阻隔层覆盖在隔热层的一侧，在260-275℃的条件下热定型，即可得到厚石墨板。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本发明采用双层方管结构，并且方管一直连接到床身的最外层使之成为整体，并在双层方管的上方设置厚石墨板进行防护，既能有效保证结构稳定性，也能有效阻止光束破坏床身中梁和左框体和右框体。风门的设置能够增强流通性从而增强散热性，另外通风管不仅能够提供支撑作用，并且通风管能够对风的流向起到导向的作用，若在通风管的一端设置鼓风机即可进一步增强通风性。稳定框能够增强双层方管处于左框体和右框体之间时的稳定性，利用斜板能够进一步增强稳定框与双层方管之间的稳定性，增强双层方管的抗热形变能力。
2、本发明的厚石墨板内添加石墨粉、聚对苯二甲酸乙二酯、镀铜碳纤维、铅粉、镍粉、钴粉提高防热形变能力，另外增设隔热层包括石棉、高硅氧棉、玻璃纤维棉、丙烯酸树脂，进一步增强防热形变能力。
3、本发明采用大重量比例的镍粉，提高厚石墨板的隔热能力进而增强热稳定性，进一步增强厚石墨板的防热形变能力。
4、本发明添设有阻隔层，采用真空结构，降低热传导系数，由聚丙烯、石墨烯和三聚氰胺构成，增强整体强度。
附图说明
图1为实施例去除夹紧件、遮挡石墨板的结构示意图；
图2为图1的正视图；
图3为图2中A-A方向的剖视图；
图4为实施例内中梁的剖视图；
图5为实施例中双层方管、凹状板、斜块、第一凹槽、第一螺纹杆、第一圆盘、第二圆盘之间连接关系的结构示意图。
附图标记：1、左框体；2、右框体；3、中梁；4、风门；5、通风管；6、双层方管；7、厚石墨板；8、稳定框；9、斜板；10、凹状板；11、斜块；12、第一凹槽；13、第一螺纹杆；14、第一圆盘；16、第二圆盘；17、膨胀块；18、连接杆；19、驱动齿轮；21、遮挡石墨板；22、转动轴；23、圆盘；24、旋转块。
具体实施方式
参照附图对本发明做进一步说明。
实施例1：一种高功率机床防热变形结构，如图1-图5所示，包括左框体1和右框体2，所述左框体1和右框体2之间设置有贯穿左框体1和右框体2的中梁3，所述左框体1设置有贯穿左框体1的多个风门4，所述右框体2同样设置有多个贯穿右框体2的多个风门4，处于同一侧的多个风门4内设置有同一个通风管5，所述左框体1和右框体2之间固定连接有多个同时贯穿左框体1和右框体2的加强件，所述加强件包括竖直分布的双层方管6，所述双层方管6的设置有包覆在双层方管6侧面的厚石墨板7，所述厚石墨板7的顶部设置为三角状，所述左框体1和所述右框体2均连接有处于双层方管6两侧的稳定框8，每个所述稳定框8的上方固定连接有与厚石墨板7固定连接的斜板9。
所述双层方管6的两端均设置有夹紧件，所述夹紧件包括套接在双层方管6一端的凹状板10，所述凹状板10的开口处设置有多个斜块11，每个斜块11设置为三角状的，双层方管6与凹状板10卡接时，双层方管6设置有与斜块11契合的三角槽。所述凹状板10的端面设置有两个关于凹状板10轴心线分布的第一凹槽12，所述凹状板10螺纹连接有处于第一凹槽12内的第一螺纹杆13，每个第一螺纹杆13的一端一体连接有第一圆盘14，所述凹状板10的两个相对平行的侧面均螺纹连接有与第一螺纹杆13垂直的第二螺纹杆，每个所述第二螺纹杆的一端一体连接有第二圆盘16。
所述厚石墨板7的顶部的内侧设置有圆筒状的膨胀块17，所述膨胀块17由热膨胀系数大的材料构成。
所述双层方管6穿设有连接杆18，所述连接杆18的中部套接有驱动齿轮19，所述驱动齿轮19啮合有与厚石墨板7平行的齿条，所述齿条固定连接有用于挤压左框体1和右框体2且处于厚石墨板7上方的遮挡石墨板21。
所述中梁3的底部穿设有旋转件，所述旋转件包括与中梁3转动连接的转动轴22，所述转动轴22的底部一体连接有处于中梁3内部的圆盘23，所述转动轴22的中部一体连接有旋转块24，所述旋转件与中梁3的底部存在空隙。
按照重量组分，所述厚石墨板包括本体层以及隔热层，所述本体层包括石墨粉62份、聚对苯二甲酸乙二酯300份、镀铜碳纤维15份、铅粉3份、镍粉10份、钴粉0.5份；隔热层包括石棉20份、高硅氧棉20份、玻璃纤维棉10份、丙烯酸树脂5份。
所述隔热层远离本体层的一侧设置有阻隔层，所述阻隔层的内部设置有真空的空腔，按照重量份数，所述阻隔层由聚丙烯20份、石墨烯30份和三聚氰胺70份构成。
一种厚石墨板的制备方方法，包括如下步骤，
步骤A：按照重量份数称取各组分，将石墨粉、聚对苯二甲酸乙二酯、镀铜碳纤维、铅粉、镍粉、钴粉在300-400℃的条件下熔融并通过挤出机挤出成膜，在150℃的条件下进行横向和纵向的拉伸，得到本体层；
步骤B：将石棉、高硅氧棉、玻璃纤维棉、丙烯酸树脂在300-400℃的条件下熔融并通过挤出机挤出成膜，在150℃的条件下进行横向和纵向的拉伸，得到隔热层；
步骤C：将聚丙烯份、石墨烯份和三聚氰胺在300-400℃的条件下熔融并通过挤出机挤出成膜，在150℃的条件下进行横向和纵向的拉伸，得到阻隔层；
步骤D：在本体层的一侧涂抹聚氨酯，通过热压工艺将隔热层覆盖在本体层的一侧，在隔热层的一侧涂抹聚氨酯，通过热压工艺将阻隔层覆盖在隔热层的一侧，在260-275℃的条件下热定型，即可得到厚石墨板。
实施例2：与实施例1的区别在于，
按照重量组分，所述厚石墨板包括本体层以及隔热层，所述本体层包括石墨粉68份、聚对苯二甲酸乙二酯35份、镀铜碳纤维20份、铅粉5份、镍粉15份、钴粉0.75份；隔热层包括石棉25份、高硅氧棉25份、玻璃纤维棉15份、丙烯酸树脂6份。
所述隔热层远离本体层的一侧设置有阻隔层，所述阻隔层的内部设置有真空的空腔，按照重量份数，所述阻隔层由聚丙烯23份、石墨烯33份和三聚氰胺75份构成。
一种厚石墨板的制备方方法，包括如下步骤，
步骤A：按照重量份数称取各组分，将石墨粉、聚对苯二甲酸乙二酯、镀铜碳纤维、铅粉、镍粉、钴粉在300-400℃的条件下熔融并通过挤出机挤出成膜，在150℃的条件下进行横向和纵向的拉伸，得到本体层；
步骤B：将石棉、高硅氧棉、玻璃纤维棉、丙烯酸树脂在300-400℃的条件下熔融并通过挤出机挤出成膜，在150℃的条件下进行横向和纵向的拉伸，得到隔热层；
步骤C：将聚丙烯份、石墨烯份和三聚氰胺在300-400℃的条件下熔融并通过挤出机挤出成膜，在150℃的条件下进行横向和纵向的拉伸，得到阻隔层；
步骤D：在本体层的一侧涂抹聚氨酯，通过热压工艺将隔热层覆盖在本体层的一侧，在隔热层的一侧涂抹聚氨酯，通过热压工艺将阻隔层覆盖在隔热层的一侧，在260-275℃的条件下热定型，即可得到厚石墨板。
实施例3：与实施例1的区别在于，
按照重量组分，所述厚石墨板包括本体层以及隔热层，所述本体层包括石墨粉673份、聚对苯二甲酸乙二酯40份、镀铜碳纤维24份、铅粉7份、镍粉20份、钴粉1份；隔热层包括石棉30份、高硅氧棉30份、玻璃纤维棉20份、丙烯酸树脂7份。
所述隔热层远离本体层的一侧设置有阻隔层，所述阻隔层的内部设置有真空的空腔，按照重量份数，所述阻隔层由聚丙烯25份、石墨烯36份和三聚氰胺80份构成。
一种厚石墨板的制备方方法，包括如下步骤，
步骤A：按照重量份数称取各组分，将石墨粉、聚对苯二甲酸乙二酯、镀铜碳纤维、铅粉、镍粉、钴粉在300-400℃的条件下熔融并通过挤出机挤出成膜，在150℃的条件下进行横向和纵向的拉伸，得到本体层；
步骤B：将石棉、高硅氧棉、玻璃纤维棉、丙烯酸树脂在300-400℃的条件下熔融并通过挤出机挤出成膜，在150℃的条件下进行横向和纵向的拉伸，得到隔热层；
步骤C：将聚丙烯份、石墨烯份和三聚氰胺在300-400℃的条件下熔融并通过挤出机挤出成膜，在150℃的条件下进行横向和纵向的拉伸，得到阻隔层；
步骤D：在本体层的一侧涂抹聚氨酯，通过热压工艺将隔热层覆盖在本体层的一侧，在隔热层的一侧涂抹聚氨酯，通过热压工艺将阻隔层覆盖在隔热层的一侧，在260-275℃的条件下热定型，即可得到厚石墨板。
对比例1：市售的普通石墨板。
对比例2：与实施例2的区别在于，所述本体层内的镍粉为5份。
对比例3：与实施例2的区别在于，去除阻隔层。
对比例4：与实施例2的区别在于，所述阻隔层由聚丙烯25份、石墨烯36份构成。
测试实验：
将实施例1-3，对比例1-4制得的成品放置于80℃、130℃、160℃的恒温水面，通过红外测量仪对其背面进行温度测试，
得到表1：
注：温差值（各个成品远离水面的一侧与室温的差值℃）
从表1中可以看出阻隔层和大剂量的镍粉均能增强整体的隔热效果，另外三聚氰胺能够增强石墨烯和聚丙烯的隔热性，并能够增强整体的结构。通过实施例2与对比例1的对比，可以发现本发明中的厚石墨板相对于市面石墨板具有更好的隔热性进而具有更强的防热形变能力。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的设计构思之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种高功率机床防热变形结构，包括左框体(1)和右框体(2)，所述左框体(1)和右框体(2)之间设置有贯穿左框体(1)和右框体(2)的中梁(3)，其特征在于：所述左框体(1)设置有贯穿左框体(1)的多个风门(4)，所述右框体(2)同样设置有多个贯穿右框体(2)的多个风门(4)，处于同一侧的多个风门(4)内设置有同一个通风管(5)，所述左框体(1)和右框体(2)之间固定连接有多个同时贯穿左框体(1)和右框体(2)的加强件，所述加强件包括竖直分布的双层方管(6)，所述双层方管(6)的设置有包覆在双层方管(6)侧面的厚石墨板(7)，所述厚石墨板(7)的顶部设置为三角状，所述左框体(1)和所述右框体(2)均连接有处于双层方管(6)两侧的稳定框(8)，每个所述稳定框(8)的上方固定连接有与厚石墨板(7)固定连接的斜板(9)。
2.根据权利要求1所述的高功率机床防热变形结构，其特征在于：所述双层方管(6)的两端均设置有夹紧件，所述夹紧件包括套接在双层方管(6)一端的凹状板(10)，所述凹状板(10)的开口处设置有多个斜块(11)，所述凹状板(10)的端面设置有两个关于凹状板(10)轴心线分布的第一凹槽(12)，所述凹状板(10)螺纹连接有处于第一凹槽(12)内的第一螺纹杆(13)，每个第一螺纹杆(13)的一端一体连接有第一圆盘(14)，所述凹状板(10)的两个相对平行的侧面均螺纹连接有与第一螺杆垂直的第二螺纹杆，每个所述第二螺纹杆的一端一体连接有第二圆盘(16)。
3.根据权利要求1所述的高功率机床防热变形结构，其特征在于：所述厚石墨板(7)的顶部的内侧设置有圆筒状的膨胀块(17)，所述膨胀块(17)由热膨胀系数大的材料构成。
4.根据权利要求2所述的高功率机床防热变形结构，其特征在于：所述双层方管(6)穿设有连接杆(18)，所述连接杆(18)的中部套接有驱动齿轮(19)，所述驱动齿轮(19)啮合有与厚石墨板(7)平行的齿条，所述齿条固定连接有用于挤压左框体(1)和右框体(2)且处于厚石墨板(7)上方的遮挡石墨板(21)。
5.根据权力要求1所述的高功率机床防热变形结构，其特征在于：所述中梁(3)的底部穿设有旋转件，所述旋转件包括与中梁(3)转动连接的转动轴(22)，所述转动轴(22)的底部一体连接有处于中梁(3)内部的圆盘(23)，所述转动轴(22)的中部一体连接有旋转块(24)，所述旋转件与中梁(3)的底部存在空隙。
6.根据权利要求1所述的高功率机床防热变形结构，其特征在于：按照重量组分，所述厚石墨板包括本体层以及隔热层，所述本体层包括石墨粉62-73份、聚对苯二甲酸乙二酯30-40份、镀铜碳纤维15-24份、铅粉3-7份、镍粉10-20份、钴粉0.5-1份；隔热层包括石棉20-30份、高硅氧棉20-30份、玻璃纤维棉10-20份、丙烯酸树脂5-7份。
7.根据权利要求6所述的厚石墨板的制备方法，其特征在于：所述隔热层远离本体层的一侧设置有阻隔层，所述阻隔层的内部设置有真空的空腔，按照重量份数，所述阻隔层由聚丙烯20-25份、石墨烯30-36份和三聚氰胺70-80份构成。
8.一种如权利6所述的厚石墨板的制备方法，其特征在于：包括如下步骤，
步骤A：按照重量份数称取各组分，将石墨粉、聚对苯二甲酸乙二酯、镀铜碳纤维、铅粉、镍粉、钴粉在300-400℃的条件下熔融并通过挤出机挤出成膜，在150℃的条件下进行横向和纵向的拉伸，得到本体层；
步骤B：将石棉、高硅氧棉、玻璃纤维棉、丙烯酸树脂在300-400℃的条件下熔融并通过挤出机挤出成膜，在150℃的条件下进行横向和纵向的拉伸，得到隔热层；
步骤C：将聚丙烯份、石墨烯份和三聚氰胺在300-400℃的条件下熔融并通过挤出机挤出成膜，在150℃的条件下进行横向和纵向的拉伸，得到阻隔层；
步骤D：在本体层的一侧涂抹聚氨酯，通过热压工艺将隔热层覆盖在本体层的一侧，在隔热层的一侧涂抹聚氨酯，通过热压工艺将阻隔层覆盖在隔热层的一侧，在260-275℃的条件下热定型，即可得到厚石墨板。
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- 2019-04-23 CN CN201910329166.0A patent/CN109940295B/zh active Active
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