CN101085530A - 以切入点为偏摆中心的偏刀机构 - Google Patents
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Abstract
一种以切入点为偏摆中心的偏刀机构，属于水刀设备技术领域，包括刀头支架(1)、回转支架(2)、水刀刀头组件(3)，回转支架(2)上安装有回转轴(4)，刀头支架(1)安装在回转轴(4)上，其特征是在所述的刀头支架(1)上安装有圆弧导轨(5)，水刀刀头组件(3)安装在该圆弧导轨(5)上，且水刀刀头组件(3)所对应的被切物上的切入点O与圆弧导轨(5)的圆心O′重合。本发明解决了现有的偏摆机构结构复杂，控制难度高，成本大的问题，具有控制方便、结构简单，以四轴联动实现了五轴联动的功能，成本大大下降的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种水刀设备，尤其是一种水刀设备使用的偏刀机构，具体地说是一种以切入点为偏摆中心的偏刀机构。
背景技术
众所周知，水刀设备在进行切割时，1)有时需要得到理想的垂直切割面，2)有时为了便于金属板材的焊接连接，必须对断面进行坡口加工，3)在切割圆锥体时，4)在切割圆锥齿轮或凸轮时，5)在切割等转角的旋转曲面时，而要达到这五个目的，必须对水刀刀头进行偏摆。目前常用的方法有手动调整和通过偏摆机构进行调整二种方式，手动调整只能适合于直线形切割面，而且调整的难度较大，效率低，操作强度大，必须停机才能进行，因此，目前使用最为广泛的是利用五轴联动数控技术的机动偏摆机构，五轴联动即刀头的前后、左右、上下、回转、偏摆五个方向的运动，当刀头在偏摆机构的带动下绕偏摆机构与刀头连接点作偏摆后即偏离原切入点，因此必须通过其余三个方向的联动加以补偿，当加工曲线时，还必须进行法向面的第五个联动(即回转)进行补偿，因此，现有的基于刀头与偏摆机构的连接点为中心的数控程序的设计十分复杂，而且对补偿机构的控制精度和灵敏度要求高，结构十分复杂，大大增加了制造难度和成本，使得带有偏摆机构的水刀设备的制造成本居高不下，不利于水刀设备的推广应用。
发明内容
本发明的目的是针对现有的带有偏摆机构的水刀设备的制造成本过高，结构过于复杂的问题，设计一种适合于水刀设备使用的利用五轴四联动的数控系统即可满足使用要求的以切入点为偏摆中心的偏刀机构。
本发明的技术方案是：
一种以切入点为偏摆中心的偏刀机构，包括刀头支架1、回转支架2、水刀刀头组件3，回转支架2上安装有回转轴4，刀头支架1安装在回转轴4上，其特征是在所述的刀头支架1上安装有圆弧导轨5，水刀刀头组件3安装在该圆弧导轨5上，且水刀刀头组件3所对应的被切物上的切入点O与圆弧导轨5的圆心O′重合。
所述的回转支架2上安装有回转电机6，回转电机6通过同步带7与回转轴4相连。
所述的水刀刀头组件3安装在滑块8上，滑块8安装在圆弧导轨5上，滑块8上安装有偏摆电机9，偏摆齿轮10直接或间接与偏摆电机9的输出轴相连，偏摆齿轮10与圆弧导轨5上的齿轮11相啮合。
所述的水刀刀头组件3连接有安装块12，安装块12通过螺纹连接件可调节地活动安装在滑块8上。
所述的滑块8套装在圆弧导轨5上，在滑块8与圆弧导轨5的上接触面之间安装有滚珠13，它们的下接触面通过相配的导轨和导槽相接触。
所述的回转轴4为空心轴。
本发明的有益效果：
本发明首次提出了以水刀刀头射出的高压水与被切材料的切入点为偏摆中心的设计理念，并通过机械结构加以保证，使水刀刀头的切入点与圆弧形导轨的中心相重合，这样保证不论如何偏摆，切入点始终不变，因此在偏摆的过程中无需进行其它运动自由度的补偿，在进行直线加工时仅需要控制三个自由度的运动，而在进行曲线加工时也仅需使回转轴的运动保持与切割速度相匹配使刀头的法向剖面始终垂直于曲线即可，而这一点在数据技术中仅需简单的命令语句即可实现，因此虽然具备了四轴联动功能，而数控程序仅相当于常规三轴联动数控程序，因此数控编程的成本大大下降，与国外同类产品相比，仅数控费用即可下降几十万元人民币。
本发明的偏摆调整机构结构简单，调整方便，精度高，水刀刀头与切入点的距离可调，以适应不同的切割工艺的需要，也就是说不论如何调整，刀头的切入点始终指向同一点。
本发明的偏摆机构还可等效应用于类似的机械加工设备中，进一步简化控制结构，简化数控程序，降低制造成本。
附图说明
图1是本发明的偏摆机构的结构示意图。
图2是图1的A-A剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1、2所示。
一种以切入点为偏摆中心的偏刀机构，包括刀头支架1、回转支架2、水刀刀头组件3，回转支架2上安装有回转轴4，回转轴4可为空心轴，以利于高压水管穿过该空心轴后与水刀刀头组件3相连，对于悬臂式水刀设备而方，回转支架2安装在悬臂上，对于龙门式水刀设备而言，回转支架2可安装在横梁上，回转轴4可通过同步带7与回转电机6相连，也可通过其它的驱动机构加以驱动，刀头支架1固定安装在回转轴4的下端并随回转轴4转动，在所述的刀头支架1上安装有圆弧导轨5，水刀刀头组件3安装在该圆弧导轨5上，且水刀刀头组件3所对应的被切物上的切入点O与圆弧导轨5的圆心O′重合，如图1所示。
具体实施时，水刀刀头组件3可选安装在滑块8上，再将滑块8安装在圆弧导轨5上，滑块8上安装有偏摆电机9，偏摆齿轮10直接或间接与偏摆电机9的输出轴相连，偏摆齿轮10与圆弧导轨5上的齿轮11相啮合。当偏摆电机9转动时带动偏摆齿轮10转动，偏摆齿轮10在沿固定圆弧导轨5上的齿轮11运动时，即带动滑块8沿圆弧导轨5作运动，一般来说偏摆角以45度左右为宜，最大可达到75度左右。如图1。
为了适用不同的加工要求，水刀刀头与切入点的距离必须可调，因此，本发明的水刀刀头组件3连接有安装块12，安装块12通过螺纹连接件可调节地活动安装在滑块8上，如图2所示。
为了保证偏摆运动的精度和灵活性，本发明的滑块8套装在圆弧导轨5上，在滑块8与圆弧导轨5的上接触面之间安装有滚珠13，在圆弧导轨5上加工有V形凹槽，滚珠13通过滑块8上的通孔装入V形凹槽中并通过限位螺钉定位。滑块8与圆弧导轨5的下接触面可通过相配的导轨和导槽相接触，为了保证间隙和移动的灵活性可在导轨或导槽上加贴耐磨自润滑贴片。
具体实施时滑块8与圆弧导轨5的连接方式还可有其它结构，但不论如何变化，只要是以水刀刀头切入点为偏摆中心的偏摆结构均被认为是本发明的等效替换，均被涵盖在本发明的保护范畴之中。
本发明未涉及部分均可利用现有技术加以实现，或与现有技术相同。
图1所示的为切右倾坡口或右侧补偿时圆弧导轨5所示位置的示意图，当需要加工左倾坡口或进行左侧被偿时可通过使回转电机6转动带动圆弧导轨旋转180度，并重新定位切入点的方法加以实现，而这在数控中很容易实现，因此从简化结构的角度出发，圆弧形导轨5单边布置结构即可满足使用要求。
Claims (6)
1、一种以切入点为偏摆中心的偏刀机构，包括刀头支架(1)、回转支架(2)、水刀刀头组件(3)，回转支架(2)上安装有回转轴(4)，刀头支架(1)安装在回转轴(4)上，其特征是在所述的刀头支架(1)上安装有圆弧导轨(5)，水刀刀头组件(3)安装在该圆弧导轨(5)上，且水刀刀头组件(3)所对应的被切物上的切入点O与圆弧导轨(5)的圆心O′重合。
2、根据权利要求1所述的以切入点为偏摆中心的偏刀机构，其特征是所述的回转支架(2)上安装有回转电机(6)，回转电机(6)通过同步带(7)与回转轴(4)相连。
3、根据权利要求1所述的以切入点为偏摆中心的偏刀机构，其特征是所述的水刀刀头组件(3)安装在滑块(8)上，滑块(8)安装在圆弧导轨(5)上，滑块(8)上安装有偏摆电机(9)，偏摆齿轮(10)直接或间接与偏摆电机(9)的输出轴相连，偏摆齿轮(10)与圆弧导轨(5)上的齿轮(11)相啮合。
4、根据权利要求1或3所述的以切入点为偏摆中心的偏刀机构，其特征是所述的水刀刀头组件(3)连接有安装块(12)，安装块(12)通过螺纹连接件可调节地活动安装在滑块(8)上。
5、根据权利要求3所述的以切入点为偏摆中心的偏刀机构，其特征是所述的滑块(8)套装在圆弧导轨(5)上，在滑块(8)与圆弧导轨(5)的上接触面之间安装有滚珠(13)，它们的下接触面通过相配的导轨和导槽相接触。
6、根据权利要求1所述的以切入点为偏摆中心的偏刀机构，其特征是所述的回转轴(4)为空心轴。
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