CN107520909A - 一种七轴五联动超高压水切割机 - Google Patents
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Abstract
超高压水切割机作为一种机床，可以部分代替现有的加工设备的功能。而且具有它自己的优越性，体现在加工精度高和不产生热效应等方面。目前所使用的超高压水切割机基本上为五轴五联动的结构，由于机械设备本身结构的局限性，五轴五联动结构不能使水刀头到达某些位置对工件实施加工。在五轴五联动的基础上，通过设置了让工作台可以做两个相互垂直的轴向旋转，实现了水刀头可以对夹紧于工作台上的工件三维任意位置的加工。
Description
技术领域
本发明属于超高压水切割技术领域，特别是涉及一种七轴五联动超高压水切割机。
背景技术
超高压水切割技术是通过喷头喷出的超要压水夹带着磨料撞击被切割物体来完成对物体实施切割任务的。
随着技术的进步与突破，传统意义上的机械加工设备的功能也将部分地被依靠新技术所生产出的设备所取代。例如：材料的切削与裁剪工作，过去最常用的办法采用等离子切割机、剪床来完成；开孔、车圆工作，过去最常用的办法采用钻床、车床来完成。由超高压水切割技术制造出来的设备也可以完成上述的工作，它的优点是不受被切割材料特性的限制，并且其所产生的效果远远优于离子切割机、剪床、钻床和车床等机械加工设备。超高压水切割设备的优越性及性能的提高也得益于控制系统性能的提高。
作为联动式的超高压水切割机，过去的设计是五轴五联动式的。就是超高压喷头对安装在工作台上的工件的加工点实施的切割时的相对运动有上下、左右、前后、水平旋转和垂直旋转。从理论上讲五轴五联动带动水刀头到所设定的三维空间的某一个位置和水刀头的角度指向是没有问题的，但由于设备在设计时所需要考虑的实际因数在内，如传动机构的结构构件占用的空间，使得水刀头存在不能到达某一个指定位置和水刀头的角度指向。这样就限制了水刀头对工件个别指标的加工。图3为五轴五联动式超高压水切割机的组装示意图。01为机架部分，02为水刀头，03为工件，04为工作台，05为工作台支架。
发明内容
所述的七轴五联动指的是：在五轴五联动式超高压水切割机的基础上，让工作台具备水平转动和垂直转动的功能，弥补五轴五联动式超高压水切割机对工件加工的限制。
采用的技术方案
一种七轴五联动超高压水切割机，包括：基础支架、第一直线行走机构、第二直线行走机构、第三直线行走机构、第一电动机、第一支架、第二电动机、工作台、第三电动机、第四电动机和第三支架；其特征在于：
第一直线行走机构的下部与基础支架的上部传动连接，第一直线行走机构在基础支架上延第三轴线方向行走，第一直线行走机构锁定在第三轴线方向上基础支架上的多个位置；
第二直线行走机构的上部与第一直线行走机构的上部传动连接，第二直线行走机构在第一直线行走机构上延第四轴线方向行走，第二直线行走机构锁定在第四轴线方向上第一直线行走机构上的多个位置；
第三直线行走机构的左部与第二直线行走机构的第一侧传动连接，第三直线行走机构在第二直线行走机构延第一轴线方向行走，第三直线行走机构锁定在第一轴线上第二直线行走机构上的多个位置；
第一电动机的外壳固定连接于第三直线行走机构上的设定位置，第一电动机的输出轴固定连接于第一支架的左端面；第二电动机的输出轴固定连接于第一支架的右端孔；第一电动机的输出轴的轴线即第二轴线与第二电动机的输出轴的轴线即第五轴线相互垂直；水刀夹具由连接件固定连接于第二电动机的外壳上；
第三支架的底部固定于基础支架底部设定的位置；第四电动机的外壳固定于第三支架上的设定位置，第四电动机的输出轴固定连接于第二支架下部的孔，第三电动机的外壳固定连接于第二支架的设定位置，工作台的下端面固定连接于第三电动机的输出轴；第三电动机输出轴的轴线即第六轴线与第四电动机输出轴的轴线即第七轴线相互垂直；
第一轴线、第三轴线和第四轴线相互垂直；
二轴线垂直于第一轴线和第四轴线，平行于第三轴线。
所述的电动机、齿轮和齿条为市售产品。
所述的直线行走机构的传动结构示意见图4和图5，其中06和011为电动机，07和010为齿条，08和012为齿轮，09和013为导轨。
弥补五轴五联动式超高压水切割机对工件加工的限制。由工作台带动工件的部分运动，其传动副的相对减少也会减小对工件的加工误差。
附图说明
图1为一种七轴五联动超高压水切割机组装示意图；
图2为图1的剖视图A-A；
图3为五轴五联动式超高压水切割机的组装示意图；
图4为图1的局部放大图I；
图5为图2的局部放大图II。
具体实施方式
一种七轴五联动超高压水切割机，包括：基础支架1、第一直线行走机构2、第二直线行走机构3、第三直线行走机构8、第一电动机9、第一支架10、第二电动机12、工作台14、第三电动机15、第四电动机18和第三支架19；其特征在于：
第一直线行走机构2的下部与基础支架1的上部传动连接，第一直线行走机构2在基础支架1上延第三轴线6方向行走，第一直线行走机构2锁定在第三轴线6方向上基础支架1上的多个位置；
第二直线行走机构3的上部与第一直线行走机构2的上部传动连接，第二直线行走机构3在第一直线行走机构2上延第四轴线7方向行走，第二直线行走机构3锁定在第四轴线7方向上第一直线行走机构2上的多个位置；
第三直线行走机构8的左部与第二直线行走机构3的第一侧20传动连接，第三直线行走机构8在第二直线行走机构3延第一轴线4方向行走，第三直线行走机构8锁定在第一轴线4上第二直线行走机构3上的多个位置；
第一电动机9的外壳固定连接于第三直线行走机构8上的设定位置，第一电动机9的输出轴固定连接于第一支架10的左端面；第二电动机12的输出轴固定连接于第一支架10的右端孔；第一电动机9的输出轴的轴线即第二轴线5与第二电动机12的输出轴的轴线即第五轴线11相互垂直；水刀夹具21由连接件固定连接于第二电动机12的外壳上；
第三支架19的底部固定于基础支架1底部设定的位置；第四电动机18的外壳固定于第三支架19上的设定位置，第四电动机18的输出轴固定连接于第二支架16下部的孔，第三电动机15的外壳固定连接于第二支架16的设定位置，工作台14的下端面固定连接于第三电动机15的输出轴；第三电动机15输出轴的轴线即第六轴线13与第四电动机输出轴的轴线即第七轴线17相互垂直；
第一轴线4、第三轴线6和第四轴线7相互垂直；
二轴线5垂直于第一轴线4和第四轴线7，平行于第三轴线6。
工作原理
第一直线行走机构与基础支架的上部连接，在系统的控制下延第三轴线方向上做运动到一个指定的位置，并且可以锁定；第二直线行走机构与第一直线行走机构的上部连接，在系统的控制下延第四轴线方向上做运动到一个指定的位置，并且可以锁定；第三直线行走机构与第二直线行走机构的第一侧连接，第三直线行走机构延第一轴线方向上做运动到一个指定的位置，并且可以锁定。第一轴线、第三轴线和第四轴线相互垂直。
固定于第三直线行走机构上的第二电动机的输出轴与第一支架的一端固定连接，第一电动机带动第一支架旋转，转动的角度可以锁定。一支架的另一端与第二电动机轴连接，第二电动机的本体可以在第一支架上转动，转动的角度可以锁定。第二电动机的转动轴垂直于第一电动机输出轴的轴线。第一电动机的旋转面垂直于第二电动机的旋转面。水刀头固定连接于第二电动机本体的构建上。这样，作为水刀头本身在系统的控制下，做三维运动和两个相互垂直的旋转面的运动。
第三支架与基础支架之间的相对位置是固定的。第四电动机的本体固定连接于第三支架上，第三电动机的本体固定连接于第二支架上。第三电动机的输出轴固定连接工作台。工作台旋转的位置可以锁定。这样，工作台在系统的控制下可以水平转动和垂直转动。
作为控制系统，可以根据对第一直线行走机构、第二直线行走机构、第三直线行走机构、第一电动机、第二电动机、第三电动机和第四电动机控制输出参数判定水刀头的三维空间位置以及水刀头与工件之间的相对位置。通过程序控制对工件实施加工。
所述的直线行走机构的传动结构示意见图4和图5，其中06和011为电动机，07和010为齿条，08和012为齿轮，09和013为导轨。
Claims (1)
1.一种七轴五联动超高压水切割机，包括：基础支架（1）、第一直线行走机构（2）、第二直线行走机构（3）、第三直线行走机构（8）、第一电动机（9）、第一支架（10）、第二电动机（12）、工作台（14）、第三电动机（15）、第四电动机（18）和第三支架（19）；其特征在于：
第一直线行走机构（2）的下部与基础支架（1）的上部传动连接，第一直线行走机构（2）在基础支架（1）上延第三轴线（6）方向行走，第一直线行走机构（2）锁定在第三轴线（6）方向上基础支架（1）上的多个位置；
第二直线行走机构（3）的上部与第一直线行走机构（2）的上部传动连接，第二直线行走机构（3）在第一直线行走机构（2）上延第四轴线（7）方向行走，第二直线行走机构（3）锁定在第四轴线（7）方向上第一直线行走机构（2）上的多个位置；
第三直线行走机构（8）的左部与第二直线行走机构（3）的第一侧（20）传动连接，第三直线行走机构（8）在第二直线行走机构（3）延第一轴线（4）方向行走，第三直线行走机构（8）锁定在第一轴线（4）上第二直线行走机构（3）上的多个位置；
第一电动机（9）的外壳固定连接于第三直线行走机构（8）上的设定位置，第一电动机（9）的输出轴固定连接于第一支架（10）的左端面；第二电动机（12）的输出轴固定连接于第一支架（10）的右端孔；第一电动机（9）的输出轴的轴线即第二轴线（5）与第二电动机（12）的输出轴的轴线即第五轴线（11）相互垂直；水刀夹具（21）由连接件固定连接于第二电动机（12）的外壳上；
第三支架（19）的底部固定于基础支架（1）底部设定的位置；第四电动机（18）的外壳固定于第三支架（19）上的设定位置，第四电动机（18）的输出轴固定连接于第二支架（16）下部的孔，第三电动机（15）的外壳固定连接于第二支架（16）的设定位置，工作台（14）的下端面固定连接于第三电动机（15）的输出轴；第三电动机（15）输出轴的轴线即第六轴线（13）与第四电动机输出轴的轴线即第七轴线（17）相互垂直；
第一轴线（4）、第三轴线（6）和第四轴线（7）相互垂直；
二轴线（5）垂直于第一轴线（4）和第四轴线（7），平行于第三轴线（6）。
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