本發(fā)明涉及機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域，尤其是指一種用于激光切割設(shè)備的碳纖維復(fù)合材料橫梁。

背景技術(shù)：

目前整個激光切割機(jī)行業(yè)的橫梁制作大都是采用鑄鋁，鑄鋁成型后再采用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行精密切削加工以達(dá)到尺寸高精度。所面臨的問題主要是鑄鋁強(qiáng)度不夠，同時質(zhì)量仍然太重，這些直接導(dǎo)致激光切割機(jī)無法實現(xiàn)高速高精度的運動。

而如果在高精密的激光切割機(jī)上采用碳纖維復(fù)合材料橫梁，必然面對碳纖維復(fù)合材料組件的尺寸精度和安裝精度問題。由于碳纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的特性，磨削加工時會產(chǎn)生很多粉塵且由于碳纖維導(dǎo)電使得這些粉塵導(dǎo)電，這使得加工困難且加工環(huán)境差，所以碳纖維復(fù)合材料組件自身的尺寸高精度難以實現(xiàn)，采用螺栓連接裝配之后也難以實現(xiàn)裝配的高精度。這極大影響了碳纖維復(fù)合材料的推廣應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

要解決的技術(shù)問題：現(xiàn)有切割設(shè)備橫梁都是采用鑄鋁或鋼，共同的特點就是質(zhì)量很重，同時剛度不夠，導(dǎo)致激光切割機(jī)無法在高速運動的同時實現(xiàn)高精度，從而生產(chǎn)率低下，導(dǎo)致產(chǎn)品無法實現(xiàn)技術(shù)溢價。

本方案為行業(yè)內(nèi)首次提出在激光切割機(jī)上采用碳纖維復(fù)合材料制作橫梁，以實現(xiàn)減輕橫梁重量且提高橫梁剛性的目的。同時，本方案創(chuàng)新性地采用將薄鋼板在一定的壓力下黏貼至碳纖維橫梁相應(yīng)的裝配面上，接下來通過對其表面的薄鋼板進(jìn)行精密加工來達(dá)到尺寸及裝配精度，這樣整個橫梁的加工與以往的鑄鋁橫梁完全可采用一樣的加工工藝。

具體技術(shù)方案如下：一種用于激光切割設(shè)備的碳纖維復(fù)合材料橫梁，其特征在于：所述碳纖維復(fù)合材料橫梁包括碳纖維復(fù)合材料橫梁主體和薄鋼板，所述碳纖維復(fù)合材料橫梁主體和薄鋼板之間還包括一粘接層。

進(jìn)一步的，用于激光切割設(shè)備的碳纖維復(fù)合材料橫梁的制備包括以下步驟：

1)定制碳纖維復(fù)合材料橫梁主體；

2)對碳纖維復(fù)合材料橫梁主體的裝配區(qū)進(jìn)行打磨清潔處理，使其露出碳纖維復(fù)合材料；

3)對薄鋼板膠黏區(qū)進(jìn)行打磨清潔處理，使其露出粗糙表面；

4)將環(huán)氧樹脂膠黏劑涂在薄鋼板膠粘區(qū)，膠黏劑厚度為1-2mm，將薄鋼板與涂有膠黏劑的區(qū)域進(jìn)行貼合，靜置24-48小時；

5)對裝配好薄鋼板的碳纖維復(fù)合材料橫梁進(jìn)行切削加工，使之適于后續(xù)裝配。

進(jìn)一步的，所述碳纖維復(fù)合材料橫梁主體為一次成型，平面度為0.1。

進(jìn)一步的，所述薄鋼板的厚度為2-4mm。

進(jìn)一步的，所述用于膠黏薄鋼板的膠黏劑為3MDP490或3MDP460或3MDP420。

本發(fā)明的有益效果在于：激光切割機(jī)橫梁在工作過程中需反復(fù)往復(fù)運動，其運動的精度和速度直接影響加工件的精度和生產(chǎn)率。本方案既實現(xiàn)了新橫梁具有復(fù)合材料質(zhì)輕和高強(qiáng)度等性能，同時又回避了碳纖維材料難以通過加工來實現(xiàn)精密裝配的困難，從而使得橫梁可在現(xiàn)有電機(jī)伺服系統(tǒng)的控制下實現(xiàn)高速高精度的運動。

具體實施方式

為詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實施方式詳予說明。

一種用于激光切割設(shè)備的碳纖維復(fù)合材料橫梁，其特征在于：所述碳纖維復(fù)合材料橫梁包括碳纖維復(fù)合材料橫梁主體和薄鋼板，所述碳纖維復(fù)合材料橫 梁主體和薄鋼板之間還包括一粘接層。由于碳纖維復(fù)合材料具有高強(qiáng)高模質(zhì)輕等優(yōu)點，這樣由其制作的新橫梁既有好的復(fù)合材料質(zhì)輕、高強(qiáng)度性能，同時又因橫梁上裝配了薄鋼板，所以又可以解決碳纖維復(fù)合材料難以通過加工來實現(xiàn)精密裝配的困難。進(jìn)而使得激光切割設(shè)備可實現(xiàn)高速高精度運動。

優(yōu)選的，用于激光切割設(shè)備的碳纖維復(fù)合材料橫梁的制備包括以下步驟：

1)定制碳纖維復(fù)合材料橫梁主體。根據(jù)激光設(shè)備實際的需要，可合理設(shè)計一定形狀和強(qiáng)度的碳纖維復(fù)合材料橫梁，并根據(jù)產(chǎn)品性能需要，可合理優(yōu)化碳纖維復(fù)合材料橫梁的制作工藝；

2)對碳纖維復(fù)合材料橫梁主體的裝配區(qū)進(jìn)行打磨清潔處理，使其露出碳纖維復(fù)合材料，在裝配前，需對毛坯件進(jìn)行打磨清理；

3)對薄鋼板膠黏區(qū)進(jìn)行打磨清潔處理，使其露出粗糙表面。因為后續(xù)需要進(jìn)行膠接處理，所以粗糙化并清潔膠接接觸面是非常必要的，在一定范圍為內(nèi)，表面越粗糙，薄鋼板和橫梁直接的粘結(jié)強(qiáng)度就越高，膠粘效果越好；

4)將環(huán)氧樹脂膠黏劑涂在薄鋼板膠粘區(qū)，膠黏劑厚度為1-2mm，將薄鋼板與涂有膠黏劑的區(qū)域進(jìn)行貼合，靜置24-48小時。此過程為膠接過程，為了達(dá)到預(yù)期的膠接強(qiáng)度，一般都需要控制膠粘劑厚度、膠接壓力和固化時間等等參數(shù)。膠粘劑太薄，會使膠接強(qiáng)度不足，膠粘劑太厚，則會出現(xiàn)溢膠，影響產(chǎn)品性能。固化時間太短，會導(dǎo)致膠粘劑未能充分反應(yīng)，降低粘結(jié)強(qiáng)度；

5)對裝配好薄鋼板的碳纖維復(fù)合材料橫梁進(jìn)行切削加工，使之適于后續(xù)裝配。接下來的加工，主要是通過對橫梁表面的薄鋼板進(jìn)行精密加工來達(dá)到所需尺寸及裝配精度，這樣整個橫梁的加工與以往的鑄鋁橫梁完全可采用一樣的加工工藝。這樣便克服了直接對碳纖維復(fù)合材料橫梁表面進(jìn)行精加工所面臨的各種困難。

優(yōu)選的，所述碳纖維復(fù)合材料橫梁主體為一次成型，平面度為0.1。在碳纖維復(fù)合材料制件的工藝領(lǐng)域，大多都采用一體成型工藝，雖然一體成型的模具較復(fù)雜一點，但是可以保證制件為一個整體，減少了各種連接部件，進(jìn)而保障了制件整體的強(qiáng)度。因為，碳纖維復(fù)合材料橫梁的表面還要粘合一塊兒薄鋼 板，并且還要對粘合后的薄鋼板進(jìn)行高精度的后續(xù)加工。所以，為了保證最終激光切割設(shè)備的工作精度，就必須的確保橫梁的精度，控制好橫梁的平面度在一定的范圍內(nèi)。

優(yōu)選的，所述薄鋼板的厚度為2-4mm。為了保證后續(xù)的高精度機(jī)械加工，薄鋼板必須要擁有足夠的厚度。

優(yōu)選的，所述用于膠黏薄鋼板的膠黏劑為3MDP490或3MDP460或3MDP420。關(guān)于膠接有的膠粘劑，3MDP490、3MDP460和3MDP420都是目前碳纖維復(fù)合材料工藝中常用的且效果較佳的種類，在薄板的膠接中，可根據(jù)實際的效果，進(jìn)行任意選擇。

這樣，既實現(xiàn)了新橫梁具有好的復(fù)合材料質(zhì)輕高強(qiáng)度的性能，同時又回避了碳纖維復(fù)合材料難以通過加工來實現(xiàn)精密裝配的困難，而使得激光切割設(shè)備可實現(xiàn)高速高精度運動。由于新橫梁的后續(xù)加工工藝沒有變化，實際上極大地方便并降低了新橫梁的加工成本。

以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。