CN114952628A - 一种具有多类型磨料实时在线切换功能的水刀切割器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有多类型磨料实时在线切换功能的水刀切割器，包括砂管、刀头体、旋转体、宝石喷嘴、高压水管、套筒、夹紧螺母以及驱动组件；刀头体包括设置在中心的混合腔和设置在所述混合腔外周的环形腔，旋转体安装在刀头体的环形腔内，旋转体与刀头体之间紧密配合，驱动组件驱动旋转体围绕刀头体做旋转运动；刀头体沿圆周方向均匀安装有多个进砂管，多个进砂管分别连接装有不同类型磨料的磨料罐；旋转体侧面开有锥形孔，其中锥形孔为通孔，当锥形孔与其中一个进砂管连通时对应的磨料流通进行切割，切换磨料时无需停止设备工作，实现了多类型磨料的实时在线切换，从而简化了更换磨料的方式，提高了磨料水射流的加工效率和质量。

Description

一种具有多类型磨料实时在线切换功能的水刀切割器
技术领域
本发明涉及水射流设备中的关键部件水刀切割器，具体涉及一种具有多类型磨料实时在线切换功能的水刀切割器。
背景技术
如今水射流切割已经广泛应用于各个领域，为了提高水射流的切割能力，通常会在纯水射流中加入磨料。针对不同材质的工件，以及为了得到不同精度的切割表面，往往会需要不同类型、不同尺寸的磨料。一般的，对于硬质材料的粗加工会使用尺寸较大的磨料，对于软质材料的精加工会采取先大尺寸磨料粗加工再小尺寸磨料精加工的加工方法，因此更换磨料在水射流加工中是常见的事情。
然而在现有的水射流切割设备中，其主要部件水切割头只有一个进砂管，进砂管通过软管与磨料罐连接，每当更换磨料时，必须先停止所有设备的工作，再将磨料罐和软管拆卸，清空其内部原有磨料，再安装回原位装入新磨料进行切割加工。这种现有的更换磨料的方式是一种水射流设备处于离线状态下的更换方式，不仅复杂，而且费时费力，大大降低了水射流切割的效率和加工质量。
发明的内容
本发明的目的是针对目前在磨料水射流切割过程中，更换磨料方式复杂、必须停止设备工作的问题，设计了一种具有多类型磨料实时在线切换功能的水刀切割器，通过电机驱动旋转体旋转，在刀头体安装有多个进砂管，当旋转体的锥孔对准某一进砂管道时，对应的磨料流通进行切割，切换磨料时无需停止设备工作，从而简化了更换磨料的方式，提高了磨料水射流的加工效率和质量。
为了解决上述问题，本发明提供了一种具有多类型磨料实时在线切换功能的水刀切割器，包括砂管、刀头体、旋转体、宝石喷嘴、高压水管、套筒、夹紧螺母以及驱动组件；
所述刀头体包括设置在中心的混合腔和设置在所述混合腔外周的环形腔，所述旋转体安装在刀头体的环形腔内，旋转体与刀头体之间紧密配合，所述驱动组件驱动旋转体围绕刀头体做旋转运动；
所述刀头体沿圆周方向均匀安装有多个进砂管，多个所述进砂管分别连接装有不同类型磨料的磨料罐；
所述旋转体侧面开有锥形孔，其中所述锥形孔为通孔，当所述锥形孔与其中一个进砂管连通时，磨料经该进砂管通过锥形孔进入混合腔中。
进一步，所述混合腔内设置有轴肩，所述宝石喷嘴与混合腔嵌套配合，且宝石喷嘴底面和混合腔轴肩紧密接触；所述高压水管的下端与刀头体上端通过螺纹连接，所述高压水管的上端安装有套筒，套筒与高压水管之间通过夹紧螺母实现完全固定，所述砂管的上端安装在刀头体的下端。
进一步，所述刀头体上表面沿圆周方向均匀设有多个梯形凹槽，多个进砂管与多个梯形凹槽位置分别保持一致，所述旋转体上端加工有齿轮，所述齿轮端底面开有矩形槽，其内部安装有压力传感器、弹簧和梯形顶块，旋转体转动时，梯形顶块与刀头体上表面接触，弹簧处于压缩状态，压力传感器输出电信号，当旋转体转到梯形凹槽位置时，弹簧处于释放压力状态，压力传感器停止输出电信号，从而控制驱动组件停止转动。
进一步，所述旋转体与刀头体之间采用间隙配合，旋转体外表面与环形腔外表面采用基孔制配合，配合代号为
Figure BDA0003547699890000021
旋转体5内表面与环形腔内表面采用基轴制配合，配合代号为
Figure BDA0003547699890000022
进一步，所述驱动组件包括电机、电机支座、联轴器、齿轮轴，所述电机安装在所述电机支座上，所述电机支座与套筒一体连接，电机输出轴依次连接所述联轴器和所述齿轮轴，电机转动时通过联轴器驱动齿轮轴一起转动。
进一步，所述旋转体上端加工有齿轮，旋转体上端齿轮与齿轮轴配合，齿轮轴转动时驱动旋转体转动，与高压水流混合形成磨料水射流。
进一步，所述砂管的上端与刀头体的下端通过锁紧套和砂管锁紧螺母固定连接，所述锁紧套套住砂管直至刀头体4最底端，再由砂管锁紧螺母旋转夹紧固定。
进一步，所述高压水管与旋转体之间安装有轴承，轴承内圈固定，旋转体围绕轴承外圈转动，同时轴承保证了旋转体和刀头体之间的同轴度。
总体而言，通过本发明的所构思的以上设计方案与现有系统相比，能够取得下列有益效果：
本发明的一种具有多类型磨料实时在线切换功能的水刀切割器，刀头体安装有多个进砂管，可分别连接装有不同类型磨料的磨料罐，通过控制旋转体的转动，可在设备连续工作的工况下实现不同类型磨料的更换，本发明简化了水射流切割中更换磨料的方式，大大提高了水射流切割的质量和效率。
附图说明
图1是本发明一种具有多类型磨料实时在线切换功能的水刀切割器整体结构剖视图；
图2是本发明一种具有多类型磨料实时在线切换功能的水刀切割器整体结构示意图；
图3是本发明中的旋转体结构示意图；
图4是本发明中的刀头体结构示意图。
附图标记：1-砂管，2-锁紧套，3-砂管锁紧螺母，4-刀头体，41-梯形凹槽，42-环形腔，43-混合腔，4A-第一进砂管，4B-第二进砂管，4C-第三进砂管，5-旋转体，51-压力传感器，52-弹簧，53-梯形顶块，54-锥形孔，6-齿轮轴，7-联轴器，8-电机，9-电机支座，10-套筒，11-夹紧螺母，12-高压水管，13-轴承，14-宝石喷嘴。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明的进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明的，并不用于限定本发明的。此外，下面所描述的本发明的各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“水平”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义
请参考图1，本发明提供了一种具有多类型磨料实时在线切换功能的水刀切割器，包括砂管1、刀头体4、旋转体5、宝石喷嘴14、高压水管12、套筒10、夹紧螺母11、混合腔43以及驱动组件；所述混合腔43内设置有轴肩，所述宝石喷嘴14与混合腔43嵌套配合，且宝石喷嘴14底面和混合腔43轴肩紧密接触；所述高压水管12的下端与刀头体4上端通过螺纹连接，所述高压水管12的上端安装有套筒10，套筒10与高压水管12之间通过夹紧螺母11实现完全固定，所述砂管1的上端安装在刀头体4的下端，所述旋转体5安装在刀头体4的环形腔42内，旋转体5与刀头体4之间紧密配合，旋转体5可围绕刀头体4做旋转运动。
所述驱动组件包括电机8、电机支座9、联轴器7、齿轮轴6，所述电机8安装在所述电机支座9上，所述电机支座9与套筒10一体连接，电机8输出轴依次连接所述联轴器7和所述齿轮轴6，电机8转动时通过联轴器7驱动齿轮轴6一起转动。
所述砂管1的上端与刀头体4的下端通过锁紧套2和砂管锁紧螺母3固定连接，所述锁紧套2套住砂管直至刀头体4最底端，再由砂管锁紧螺母3旋转夹紧固定。所述高压水管12与旋转体5之间安装有轴承13，轴承13内圈固定，旋转体5围绕轴承13外圈转动，同时轴承13保证了旋转体5和刀头体4之间的同轴度。
如图3所示，所述旋转体5上端加工有齿轮，旋转体5上端齿轮与齿轮轴6配合，齿轮轴6转动时驱动旋转体5转动，所述旋转体5侧面开有锥形孔54，磨料经进砂管流入，通过锥形孔54进入混合腔43，与高压水流混合形成磨料水射流，所述旋转体5上端底面开有矩形槽，其内部安装有压力传感器51、弹簧52和梯形顶块53，旋转体5转动时，梯形顶块53与刀头体4上表面接触，弹簧52处于压缩状态，压力传感器51输出电信号，当旋转体5转到梯形凹槽41位置时，弹簧52处于释放压力状态，压力传感器51停止输出电信号，从而控制电机8停止转动。
如图4所示，所述刀头体4上表面沿圆周方向均匀设有三个梯形凹槽41，同时所述刀头体4沿圆周方向均匀安装有三个进砂管，分别为第一进砂管4A、第二进砂管4B和第三进砂管4C，且三个进砂管与三个梯形凹槽41位置保持一致，第一进砂管4A、第二进砂管4B、第三进砂管4C分别连接装有不同类型磨料的磨料罐。
为了保证所述旋转体5可以正常转动，同时磨料不会进入配合缝隙，旋转体5与刀头体4之间采用间隙配合，旋转体5外表面与环形腔42外表面采用基孔制配合，配合代号为
Figure BDA0003547699890000051
旋转体5内表面与环形腔42内表面采用基轴制配合，配合代号为
Figure BDA0003547699890000052
上述一种具有多类型磨料实时在线切换功能的水刀切割器方法：假设第一进砂管4A、第二进砂管4B、第三进砂管4C分别连接装有尺寸为60目、80目、100目的石榴石磨料，假设锥形孔54的初始位置与第一进砂管4A对应，高压水束经高压水管12抵达宝石喷嘴14，通过宝石喷嘴14进入混合腔43，在混合腔43内磨料与高压水束混合形成磨料水射流，经砂管1喷出切割工件，在经过尺寸为60目的磨料切割粗加工后，启动电机8转动，通过联轴器7带动齿轮轴6转动，从而实现旋转体5的旋转，在梯形顶块53经过与第二进砂管4B对应的梯形凹槽41时，弹簧52伸长，压力传感器51停止输出电信号，控制电机8停止转动，此时锥形孔54的位置与第二进砂管4B对应，80目的石榴石磨料进入混合腔完成半精加工，需要说明的是，在旋转体运动过程中，高压水可不间断工作，实现了磨料的实时在线切换，最后重复上述步骤完成磨料尺寸为100目的精加工。
需要说明的是，本发明中不同类型的磨料不单单指尺寸不同的磨料，还包括材质不同的磨料，如石榴石、氧化铝、石英砂等等。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明的，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有多类型磨料实时在线切换功能的水刀切割器，其特征在于:包括砂管、刀头体、旋转体、宝石喷嘴、高压水管、套筒、夹紧螺母以及驱动组件；
所述刀头体包括设置在中心的混合腔和设置在所述混合腔外周的环形腔，所述旋转体安装在刀头体的环形腔内，旋转体与刀头体之间紧密配合，所述驱动组件驱动旋转体围绕刀头体做旋转运动；
所述刀头体沿圆周方向均匀安装有多个进砂管，多个所述进砂管分别连接装有不同类型磨料的磨料罐；
所述旋转体侧面开有锥形孔，其中所述锥形孔为通孔，当所述锥形孔与其中一个进砂管连通时，磨料经该进砂管通过锥形孔进入混合腔中。
2.根据权利要求1所述的具有多类型磨料实时在线切换功能的水刀切割器，其特征在于：所述混合腔内设置有轴肩，所述宝石喷嘴与混合腔嵌套配合，且宝石喷嘴底面和混合腔轴肩紧密接触；所述高压水管的下端与刀头体上端通过螺纹连接，所述高压水管的上端安装有套筒，套筒与高压水管之间通过夹紧螺母实现完全固定，所述砂管的上端安装在刀头体的下端。
3.根据权利要求1所述的具有多类型磨料实时在线切换功能的水刀切割器，其特征在于：所述刀头体上表面沿圆周方向均匀设有多个梯形凹槽，多个进砂管与多个梯形凹槽位置分别保持一致，所述旋转体上端加工有齿轮，所述齿轮端底面开有矩形槽，其内部安装有压力传感器、弹簧和梯形顶块，旋转体转动时，梯形顶块与刀头体上表面接触，弹簧处于压缩状态，压力传感器输出电信号，当旋转体转到梯形凹槽位置时，弹簧处于释放压力状态，压力传感器停止输出电信号，从而控制驱动组件停止转动。
4.根据权利要求1所述的具有多类型磨料实时在线切换功能的水刀切割器，其特征在于：所述旋转体与刀头体之间采用间隙配合，旋转体外表面与环形腔外表面采用基孔制配合，配合代号为
Figure FDA0003547699880000011
旋转体5内表面与环形腔内表面采用基轴制配合，配合代号为
Figure FDA0003547699880000012
5.根据权利要求1所述的具有多类型磨料实时在线切换功能的水刀切割器，其特征在于：所述驱动组件包括电机、电机支座、联轴器、齿轮轴，所述电机安装在所述电机支座上，所述电机支座与套筒一体连接，电机输出轴依次连接所述联轴器和所述齿轮轴，电机转动时通过联轴器驱动齿轮轴一起转动。
6.根据权利要求5所述的具有多类型磨料实时在线切换功能的水刀切割器，其特征在于：所述旋转体上端加工有齿轮，旋转体上端齿轮与齿轮轴配合，齿轮轴转动时驱动旋转体转动，与高压水流混合形成磨料水射流。
7.根据权利要求1所述的具有多类型磨料实时在线切换功能的水刀切割器，其特征在于：所述砂管的上端与刀头体的下端通过锁紧套和砂管锁紧螺母固定连接，所述锁紧套套住砂管直至刀头体4最底端，再由砂管锁紧螺母旋转夹紧固定。
8.根据权利要求1所述的具有多类型磨料实时在线切换功能的水刀切割器，其特征在于：所述高压水管与旋转体之间安装有轴承，轴承内圈固定，旋转体围绕轴承外圈转动，同时轴承保证了旋转体和刀头体之间的同轴度。
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