[发明专利]一种复合式横梁及其制造方法

说明书

本发明提供了一种复合式横梁及其制造方法，属于台架式仪器的横梁制造领域，复合式横梁包括由低热变系数材料制成主梁和预置在主梁内的结构加强组件；结构加强组件由高韧轻质材料、如碳纤维管/杆制成，横纵交叉排列布置并由主梁包覆，以此减轻整个横梁的重量。制造方法包括模具组装、结构加强组件铺设、采用矿物浇筑制备主梁、粗加工、开孔和精加工。本申请的方案由于采用了复合材料横梁，整体具有重量轻、刚性和韧性好、稳定性高、加工性好、成本低的特点。

技术领域

本发明属于台架式仪器的横梁制造领域，具体涉及一种复合式横梁及其制造方法。

背景技术

移动桥式(或称动梁式)龙门结构是一种常见的机械结构，广泛应用于坐标测量机、激光切割机、龙门铣、点胶机等制造或检测设备。龙门结构中的横梁是此类设备的重要部件。

通常要求横梁具有高刚性、高精度、高稳定性，以保证设备整体精度和性能。因此，高精度设备的横梁，多采用天然大理石或铝合金材质。然而，上述材质的横梁各有优缺点，其中，天然大理石材质横梁普遍存在重量大的问题，不宜运输，而铝合金材质的刚性、稳定性等不高。

因此，随着制造业的发展，对生产效率的要求越来越高，设备运动速度、加速度不断提高，迫切需要降低横梁重量。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种复合式横梁及其制造方法，其能解决上述问题。

设计原理：横梁采用复合材料制成，具体的，在主梁内预置高韧轻质材料制成的结构加强组件，通过浇筑低热变系数材料制成主梁，达到减重的目的。

设计方案：本申请的总体设计方案如下。

一种复合式横梁，包括主梁和预置在主梁内的结构加强组件；

所述主梁由低热变系数材料制成，所述主梁横截面整体呈矩形,作为安装面，在所述主梁的顶面和/或侧面模制安装槽，用于安装导轨基座或直接安装导轨；

所述结构加强组件由高韧轻质材料制成，排列设置并由所述主梁包覆，以此减轻整个横梁的重量。

优选的，所述主梁的低热变系数材料包括石英砂、鹅卵石、天然大理石粉料和环氧树脂。

优选的，所述主梁由所述低热变系数材料一体的浇筑后固化而成。

优选的，所述高韧轻质材料为碳纤维，由此构成的结构加强组件包括碳纤维径向管和碳纤维纬向管，所述碳纤维径向管和碳纤维纬向管横纵交叉排列布置。

优选的，在所述主梁的安装槽上开设安装孔，用于安装导轨基座或直接安装导轨。

本发明还公开了一种复合式横梁的制造方法，所述复合式横梁包括主梁和结构加强组件，制造方法包括以下步骤：

S1、模具组装，根据主梁设计外轮廓设计模具并组装；

S2、结构加强组件铺设，碳纤维径向管和碳纤维纬向管横纵交叉排列布置在所述模具内；

S3、采用矿物浇筑制备主梁，

S4、粗加工，复合式横梁粗坯通过磨削粗加工使安装槽的安装底面的平面度＜10μm，相互平行的安装底面的平行度＜15μm；

S5、开孔，在安装槽上开设安装孔，用于安装导轨基座或直接安装导轨；

S6、精加工，用导轨磨床磨削导安装槽的安装底面，辅以研磨工艺，使得安装底面的平面度小于5μm/1000m，不同的安装底面的平行度小于8μm。