CN112792746A - 水刀切割机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了水刀切割机包括机架、夹具机构、R轴旋转机构、X轴横移机构、Z轴升降机构和A轴C轴切割头机构,夹具机构设于机架两侧之间,机架的一侧设有R轴旋转机构,R轴旋转机构通过翻转台连接夹具机构的下方,夹具机构的上方设有X轴横移机构,X轴横移机构设有Z轴升降机构,Z轴升降机构设有A轴C轴切割头机构。本发明结构简单、操作方便,提高了切割精度。
Description
技术领域
本发明属于水刀切割机领域,特别涉及一种切割曲面工件的水刀切割机。
背景技术
水刀切割机利用高压水将沙粒等磨料高速喷射,产生的高速喷射磨料流对工件进行切割加工。水刀切割机因其切割精度高而广泛地应用于陶瓷、石材、玻璃等材料的切割加工,并且越来越多的工件需要进行圆弧面、曲面等切割加工,于是需要一种加工精度高的水刀切割机。
发明内容
本发明的目的是要提供一种水刀切割机,保证了水刀切割的加工精度。
根据本发明的一个方面,该水刀切割机包括机架、夹具机构、R轴旋转机构、X轴横移机构、Z轴升降机构和A轴C轴切割头机构,夹具机构设于机架两侧之间,机架的一侧设有R轴旋转机构,R轴旋转机构通过翻转台连接夹具机构的下方,夹具机构的上方设有X轴横移机构,X轴横移机构设有Z轴升降机构,Z轴升降机构设有A轴C轴切割头机构。
R轴旋转机构驱动夹具机构的R轴旋转,X轴横移机构驱动Z轴升降机构、A轴C轴切割头机构的X轴横移,Z轴升降机构驱动A轴C轴切割头机构的Z轴升降,A轴C轴切割头机构驱动水刀头的A轴旋转、C轴旋转,从而实现了五轴水刀切割加工,加工精度高。
进一步地,夹具机构包括底架、左侧板、右侧板、推杆组、竖向升降机构、横向夹紧机构和纵向夹紧机构,左侧板、右侧板设于底架的两侧,左侧板、右侧板之间通过推杆组连接,推杆组连接竖向升降机构,推杆组的两侧设有横向夹紧机构,推杆组通过纵向夹紧机构连接于左侧板。
推杆组采用竖向升降机构的升降调节从底部支撑工件,横向夹紧机构对工件进行横向夹紧,纵向夹紧机构对工件进行纵向夹紧,从而将工件定位与夹紧。
推杆组包括多根平行设置的推杆,该多根推杆沿左侧板、右侧板的周向均布。竖向升降机构包括第一丝杆及第一丝杆螺母,第一丝杆平行设置于推杆组的下方,第一丝杆连接于左侧板、右侧板之间,第一丝杆通过第一丝杆螺母套接有左调整板、右调整板,左调整板通过左连杆滑动连接于左侧板,右调整板通过右连杆滑动连接于右侧板,左连杆、右连杆连接推杆。左连杆的一端通过左滑块安装于左导轨,右连杆的一端通过右滑块安装于右导轨,左滑块、右滑块连接推杆。第一丝杆的一侧设有导轴,导轴分别通过直线轴承安装于左调整板、右调整板。由此,第一丝杆及第一丝杆螺母带动左调整板、右调整板滑动,左连杆带动左滑块沿左侧板滑动,右连杆带动右滑块沿右侧板滑动,从而实现了推杆的升降运动。
纵向夹紧机构包括连接座、吸盘和夹台,每根推杆的左端设有连接座,每个连接座设有吸盘和夹台。由此,夹台纵向压紧工件,吸盘吸附工件,从而实现了纵向夹紧工件。横向夹紧机构包括第二丝杆及第二丝杆螺母,第二丝杆垂直设置于第一丝杆的下方,第二丝杆的两端设有侧定位梁,侧定位梁设于推杆组的外侧,侧定位梁安装于第二丝杆螺母。由此,第二丝杆及第二丝杆螺母带动侧定位梁运动,从而实现了横向夹紧工件。
再进一步地,翻转台固定于底架的下方,R轴旋转机构包括第一伺服电机和减速机,第一伺服电机、减速机、翻转台依次动力连接,减速机的输出轴沿R轴向。由此,第一伺服电机驱动翻转台及底架R轴旋转,从而实现了夹具机构的R轴旋转。
X轴横移机构包括第二伺服电机、第一滚珠丝杆及第一滚珠丝杆螺母,第一滚珠丝杆X轴向设置,第二伺服电机、第一滚珠丝杆动力连接,第一滚珠丝杆通过第一滚珠丝杆螺母安装有第一滑座,第一滑座安装于Z轴升降机构,第一滑座通过第一直线导轨安装于X梁,X梁安装于机架。由此,第二伺服电机驱动第一滚珠丝杆及第一滑座X轴横移,从而实现了Z轴升降机构及A轴C轴切割头机构的X轴横移。
Z轴升降机构包括第三伺服电机、第二滚珠丝杆及第二滚珠丝杆螺母,第二滚珠丝杆Z轴向设置,第三伺服电机、第二滚珠丝杆动力连接,第二滚珠丝杆通过第二滚珠丝杆螺母安装有第二滑座,第二滑座安装于A轴C轴切割头机构,第二滑座安装于第一滑座。由此,第三伺服电机驱动第二滚珠丝杆及第二滑座Z轴升降,从而实现了A轴C轴切割头机构的Z轴升降。
A轴C轴切割头机构包括A轴旋转臂、C轴旋转臂、水刀头、进沙口、出沙口和高压水入口,C轴旋转臂的一端安装于第二滑座,C轴旋转臂的另一端安装于A轴旋转臂,A轴旋转臂安装于水刀头,进沙口、出沙口依次连接水刀头,高压水入口依次通过第一高压水管、第二高压水管、第三高压水管连接水刀头。由此,A轴旋转臂带动水刀头A轴旋转,C轴旋转臂带动水刀头C轴旋转,同时水刀头在高速喷射沙料流作用下完成切割加工。
本发明结构简单、操作方便,提高了切割精度。
附图说明
图1为本发明水刀切割机的立体示意图;
图2为图1所示水刀切割机的夹具机构的立体示意图;
图3为图2所示夹具机构的使用示意图;
图4为图1所示水刀切割机的R轴旋转机构的剖视示意图;
图5为图1所示水刀切割机的X轴横移机构的剖视示意图;
图6为图1所示水刀切割机的Z轴升降机构的剖视示意图;
图7为图1所示水刀切割机的A轴C轴切割头机构的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
图1和图7中标出了R轴、X轴、Z轴、A轴、C轴的方向。
如图1所示,该水刀切割机包括机架Ⅰ、夹具机构Ⅱ、R轴旋转机构Ⅲ、X轴横移机构Ⅳ、Z轴升降机构Ⅴ和A轴C轴切割头机构Ⅵ,夹具机构Ⅱ设于机架Ⅰ两侧之间,机架Ⅰ的一侧设有R轴旋转机构Ⅲ,R轴旋转机构Ⅲ连接夹具机构Ⅱ,夹具机构Ⅱ的上方设有X轴横移机构Ⅳ,X轴横移机构Ⅳ设有Z轴升降机构Ⅴ,Z轴升降机构Ⅴ设有A轴C轴切割头机构Ⅵ。
如图1、2所示,夹具机构Ⅱ包括底架1、左侧板2、右侧板3、推杆组、竖向升降机构、横向夹紧机构和纵向夹紧机构,左侧板2、右侧板3设于底架1的两侧,左侧板2、右侧板3之间通过推杆组连接。推杆组包括多根平行设置的推杆4,该多根推杆4沿左侧板2、右侧板3的周向均布。
竖向升降机构包括第一丝杆5及第一丝杆螺母6,第一丝杆5平行设置于推杆组的下方,第一丝杆5连接于左侧板2、右侧板3之间,第一丝杆5通过第一丝杆螺母6套接有左调整板7、右调整板8,左调整板7通过左连杆9滑动连接于左侧板2,右调整板8通过右连杆10滑动连接于右侧板3。左连杆9的一端通过左滑块11安装于左导轨12,右连杆10的一端通过右滑块13安装于右导轨14,左滑块11、右滑块13连接推杆4。第一丝杆5的一侧设有导轴15,导轴15分别通过直线轴承16安装于左调整板7、右调整板8。
纵向夹紧机构包括连接座17、吸盘18和夹台19,每根推杆4的左端设有连接座17,每个连接座17设有吸盘18和夹台19。
横向夹紧机构包括第二丝杆20及第二丝杆螺母21,第二丝杆20垂直设置于第一丝杆5的下方,第二丝杆20的两端设有侧定位梁22,侧定位梁22设于推杆组的外侧,侧定位梁22安装于第二丝杆螺母21。
如图2、3所示,其中图3所示的工件为陶瓷材料的圆弧板,为了描述方便,第一工件A与第二工件B为不同规格的两种工件。工件装夹时,第一丝杆5及第一丝杆螺母6带动左调整板7、右调整板8滑动,左调整板7、右调整板8在导轴15上滑动,左连杆9带动左滑块11沿左导轨12滑动,右连杆10带动右滑块13沿右导轨14滑动,从而实现了推杆4的升降运动,进而从底部支撑工件,同时夹台19纵向压紧工件的端部并且吸盘18吸附工件的底部(如第二工件B的夹紧状态,而第二工件B抵靠侧定位梁22的夹紧状态图中未画出),从而实现了纵向夹紧工件。第二丝杆20及第二丝杆螺母21带动侧定位梁22运动,侧定位梁22抵靠工件的侧部(如第一工件A的夹紧状态,而第一工件A被夹台19纵向压紧端部、被吸盘18吸附底部而夹紧的状态图中未画出),从而实现了横向夹紧工件。
如图1、4所示,R轴旋转机构Ⅲ包括第一伺服电机24和减速机25,翻转台23通过固定块26、活结螺栓27、外六角螺母28及销钉29固定于底架1的下方,翻转台23的两端通过连接组件30、转接L板31、从动旋转盘32、旋转轴33安装于轴承34及轴承座35,其中一端的旋转轴33动力连接减速机25的输出轴。第一伺服电机24驱动减速机25,从而翻转台23及底架1进行R轴旋转,从而实现了夹具机构Ⅱ的R轴旋转。
如图1、5所示,X轴横移机构Ⅳ包括第二伺服电机36、第一滚珠丝杆37及第一滚珠丝杆螺母38,第一滚珠丝杆37呈X轴向设置,第二伺服电机36、第一滚珠丝杆37动力连接,第一滚珠丝杆37通过第一滚珠丝杆螺母38安装有第一滑座39,第一滑座39安装于Z轴升降机构Ⅴ,第一滑座39通过第一直线导轨安装于X梁40,X梁40安装于机架Ⅰ。第二伺服电机36驱动第一滚珠丝杆37及第一滚珠丝杆螺母38,第一滑座39沿第一直线导轨进行X轴横移,从而实现了Z轴升降机构及A轴C轴切割头机构的X轴横移。
如图1、5、6所示,Z轴升降机构Ⅴ包括第三伺服电机41、第二滚珠丝杆42及第二滚珠丝杆螺母43,第二滚珠丝杆42呈Z轴向设置,第三伺服电机41、第二滚珠丝杆42动力连接,第二滚珠丝杆42通过第二滚珠丝杆螺母43安装有第二滑座44,第二滑座44安装于A轴C轴切割头机构,第二滑座44通过滑块45安装于第二直线导轨46,第二滑座44安装于第一滑座39。第三伺服电机驱动第二滚珠丝杆及第二滚珠丝杆螺母,第二滑座Z轴升降,从而实现了A轴C轴切割头机构的Z轴升降。
如图1、6、7所示,A轴C轴切割头机构Ⅵ包括A轴旋转臂47、C轴旋转臂48、水刀头49、进沙口50、出沙口51、高压水入口52和带激光测距传感器的气缸58,C轴旋转臂48的水平端通过机壳53安装于第二滑座44,C轴旋转臂48的倾斜端通过护罩54安装于A轴旋转臂47,A轴旋转臂47安装于水刀头49,进沙口50、出沙口51依次连接水刀头49,高压水入口52依次通过第一高压水管55、第二高压水管56、第三高压水管57连接水刀头49。通过电机驱动A轴旋转臂47带动水刀头49进行A轴旋转,通过电机驱动C轴旋转臂48带动A轴旋转臂47及水刀头49进行C轴旋转,同时水刀头49在高速喷射沙料流作用下完成切割加工。工作时,由于陶瓷等切割过程中材料的变形,气缸58驱动激光测距传感器在切割前进行变形曲线扫描,Z轴升降机构Ⅴ通过曲线扫描数据自动升降,让水刀头49与工件高度保持一致。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明创造构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.水刀切割机,其特征在于,包括机架(Ⅰ)、夹具机构(Ⅱ)、R轴旋转机构(Ⅲ)、X轴横移机构(Ⅳ)、Z轴升降机构(Ⅴ)和A轴C轴切割头机构(Ⅵ),所述夹具机构(Ⅱ)设于机架(Ⅰ)两侧之间,所述机架(Ⅰ)的一侧设有R轴旋转机构(Ⅲ),所述R轴旋转机构(Ⅲ)通过翻转台(23)连接夹具机构(Ⅱ)的下方,所述夹具机构(Ⅱ)的上方设有X轴横移机构(Ⅳ),所述X轴横移机构(Ⅳ)设有Z轴升降机构(Ⅴ),所述Z轴升降机构(Ⅴ)设有A轴C轴切割头机构(Ⅵ)。
2.根据权利要求1所述的水刀切割机,其特征在于,所述夹具机构(Ⅱ)包括底架(1)、左侧板(2)、右侧板(3)、推杆组、竖向升降机构、横向夹紧机构和纵向夹紧机构,所述左侧板(2)、右侧板(3)设于底架(1)的两侧,所述左侧板(2)、右侧板(3)之间通过推杆组连接,所述推杆组连接竖向升降机构,所述推杆组的两侧设有横向夹紧机构,所述推杆组通过纵向夹紧机构连接于左侧板(2)。
3.根据权利要求2所述的水刀切割机,其特征在于,所述推杆组包括多根平行设置的推杆(4),该多根推杆(4)沿左侧板(2)、右侧板(3)的周向均布。
4.根据权利要求3所述的水刀切割机,其特征在于,所述竖向升降机构包括第一丝杆(5)及第一丝杆螺母(6),所述第一丝杆(5)平行设置于推杆组的下方,所述第一丝杆(5)的一侧设有导轴(15),所述导轴(15)分别通过直线轴承(16)安装于左调整板(7)、右调整板(8),所述第一丝杆(5)连接于左侧板(2)、右侧板(3)之间,所述第一丝杆(5)通过第一丝杆螺母(6)套接有左调整板(7)、右调整板(8),所述左调整板(7)通过左连杆(9)滑动连接于左侧板(2),所述右调整板(8)通过右连杆(10)滑动连接于右侧板(3),所述左连杆(9)的一端通过左滑块(11)安装于左导轨(12),所述右连杆(10)的一端通过右滑块(13)安装于右导轨(14),所述左滑块(11)、右滑块(13)连接推杆(4)。
5.根据权利要求3或4所述的水刀切割机,其特征在于,所述纵向夹紧机构包括连接座(17)、吸盘(18)和夹台(19),每根推杆(4)的左端设有连接座(17),每个连接座(17)设有吸盘(18)和夹台(19)。
6.根据权利要求5所述的水刀切割机,其特征在于,所述横向夹紧机构包括第二丝杆(20)及第二丝杆螺母(21),所述第二丝杆(20)垂直设置于第一丝杆(5)的下方,所述第二丝杆(20)的两端设有侧定位梁(22),所述侧定位梁(22)设于推杆组的外侧,所述侧定位梁(22)安装于第二丝杆螺母(21)。
7.根据权利要求6所述的水刀切割机,其特征在于,所述翻转台(23)固定于底架(1)的下方,所述R轴旋转机构(Ⅲ)包括第一伺服电机(24)和减速机(25),所述第一伺服电机(24)、减速机(25)、翻转台(23)依次动力连接,所述减速机(25)的输出轴沿R轴向。
8.根据权利要求7所述的水刀切割机,其特征在于,所述X轴横移机构(Ⅳ)包括第二伺服电机(36)、第一滚珠丝杆(37)及第一滚珠丝杆螺母(38),所述第一滚珠丝杆(37)沿X轴向设置,所述第二伺服电机(36)、第一滚珠丝杆(37)动力连接,所述第一滚珠丝杆(37)通过第一滚珠丝杆螺母(38)安装有第一滑座(39),所述第一滑座(39)安装于Z轴升降机构(Ⅴ),所述第一滑座(39)通过第一直线导轨安装于X梁(40),所述X梁(40)安装于机架(Ⅰ)。
9.根据权利要求8所述的水刀切割机,其特征在于,所述Z轴升降机构(Ⅴ)包括第三伺服电机(41)、第二滚珠丝杆(42)及第二滚珠丝杆螺母(43),所述第二滚珠丝杆(42)沿Z轴向设置,所述第三伺服电机(41)、第二滚珠丝杆(42)动力连接,所述第二滚珠丝杆(42)通过第二滚珠丝杆螺母(43)安装有第二滑座(44),所述第二滑座(44)安装于A轴C轴切割头机构(Ⅳ),所述第二滑座(44)安装于第一滑座(39)。
10.根据权利要求9所述的水刀切割机,其特征在于,所述A轴C轴切割头机构(Ⅵ)包括A轴旋转臂(47)、C轴旋转臂(48)、水刀头(49)、进沙口(50)、出沙口(51)和高压水入口(52),所述C轴旋转臂(48)的一端安装于第二滑座(44),所述C轴旋转臂(48)的另一端安装于A轴旋转臂(47),所述A轴旋转臂(47)安装于水刀头(49),所述进沙口(50)、出沙口(51)依次连接水刀头(49),所述高压水入口(52)依次通过第一高压水管(55)、第二高压水管(56)、第三高压水管(57)连接水刀头(49)。
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