一種水切割刀頭角度調整機構的製作方法

2023-06-04 22:26:51 1

專利名稱：一種水切割刀頭角度調整機構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及機械角度調整機構，具體涉及一種水切割刀頭角度調整機構。
背景技術：
隨著水切割超高壓密封、安全等關鍵技術的逐步解決，水切割設備在很多行業已 獲得廣泛應用，但是切割斜度的問題一直困擾國內行業的發展。包括水切割在內的所有切割手段都有一個固有缺陷，切割做功後一定會產生能量 的衰減，由於能量梯度的作用，工件厚度越大，切割能力越差，所形成的切割面往往不垂直 於工件表面，導致切割材料頂部和底部的切割曲線不一致，稱之為切割斜度，一般斜度會在 3-5度。斜度大小與材料的厚度、切割速度、運行壓力等有關，厚度越小、切割速度越慢、壓力 越大斜度就越小，但切割斜度依然不能完全消除。這正好和客戶的使用要求相反，客戶希望 以儘可能快的速度、切割更厚的工件，並達到儘可能高的切割精度，同時國產水切割設備的 實際運行壓力一般在220MPa左右，屬中低壓水平，本身切割的工藝性就較差，所以切割斜 度的問題亟待解決。要解決切割斜度的問題，需要水切割刀頭角度能夠實時調整。目前的解決方法是 通過在原有三軸平臺XYZ或簡單的二軸平臺XY (其中高度方向Z軸可採取手動)的基礎上 再增加兩個旋轉軸，變成五軸聯動或四軸聯動系統，實現刀頭可向任何方向擺動。現有的方 法雖然可解決刀頭角度調整的問題，但由於系統複雜、成本高，並未獲得廣泛應用。
發明內容本實用新型的目的在於提供一種水切割刀頭角度調整機構，它具有結構簡單、操 作穩定可靠、空間調整範圍大、工作壽命長等特點。本實用新型的技術解決方案是該角度調整機構包括三根相同的杆件、固定平臺 和刀座，所述的杆件由小型伺服電機、聯軸器、絲槓組成，小型伺服電機通過聯軸器聯接絲 槓，刀座上呈等邊三角形分布三個轉動副，杆件下端的小型伺服電機通過轉動副與刀座相 聯，杆件中的絲槓與螺母組成螺旋副，螺母通過球面副與固定平臺相聯，固定平臺上的三個 球面副呈等邊三角形分布。安裝時，在刀座上聯接水切割刀頭，三個轉動副的中心與水切割刀頭的中心重合； 工作時，在小型伺服電機的帶動下，三根杆件通過轉動副、螺旋副、球面副自如的改變空間 角度並延軸向改變長度，從而帶動刀座向任何方向的擺動，最終實現刀頭角度調整。本機構是刀頭角度調整的執行機構，系統中應預先設置斜度模型，斜度模型通過 對切割軌跡的計算，獲得刀頭的實時偏擺角度；切割前需根據本次切割的具體材料和設定 的工藝輸入修正參數，修正預先設置的斜度模型，修正參數包括四項被切工件的材質、工 件厚度、切割速度、運行壓力，刀頭切割時按已修正斜度模型不斷地擺動刀頭、實時調整角 度，使得切割出來的工件達到無斜度狀態。本機構具有以下顯著的優點本機構的運動主要靠杆件的伸縮和偏擺完成，傳統杆件的伸縮和偏擺多通過液壓缸、液壓杆的運動實現，其運動控制則靠液壓油的流量來實 現，不可避免地存在控制精度低、實時性差的缺點，特別是微量運動時，由於液壓裝置極易 洩漏，控制精度更低；同時採用液壓缸杆還需單獨配置液壓站，附屬裝置複雜、龐大，成本 高；採用液壓缸杆實現杆件的伸縮，還會由於液壓杆行程的限制導致整個機構的運動範圍 受限；同樣由於液壓裝置的密封與洩漏問題，液壓系統的工作壽命普遍較短。而本機構杆 件的運動由小型伺服電機控制，通過絲槓螺母的運動實現，有效克服了上述缺陷，本機構的 三根杆件通過轉動副、螺旋副、球面副運動自如，運動控制準確，實時性好，整體結構簡單可 靠，空間調整範圍大，工作壽命長。

圖1為本實用新型的結構示意圖。圖2為圖1的刀座部分示意圖。圖中1刀頭，2刀座，3轉動副，4小型伺服電機，5聯軸器，6絲槓，7螺母，8球面 副，9螺旋副，10固定平臺。
具體實施方式
如圖1所示，該角度調整機構包括三根相同的杆件、固定平臺10和刀座2，所述的 杆件由小型伺服電機4、聯軸器5、絲槓6組成，小型伺服電機4通過聯軸器5聯接絲槓6，刀 座2上呈等邊三角形分布三個轉動副3，杆件下端的小型伺服電機4通過轉動副3與刀座2 相聯，杆件中的絲槓6與螺母7組成螺旋副9，螺母7通過球面副8與固定平臺10相聯，固 定平臺10上的三個球面副8呈等邊三角形分布。安裝時，如圖2所示，在刀座2上聯接水切割刀頭1，三個轉動副3的中心與水切 割刀頭1的中心重合；工作時，在小型伺服電機4的帶動下，三根杆件通過轉動副3、螺旋副 9、球面副8自如的改變空間角度並延軸向改變長度，從而帶動刀座2向任何方向的擺動，最 終實現刀頭1的角度調整。
權利要求一種水切割刀頭角度調整機構，其特徵在於該角度調整機構包括三根相同的杆件、固定平臺(10)和刀座(2)，所述的杆件由小型伺服電機(4)、聯軸器(5)、絲槓(6)組成，小型伺服電機(4)通過聯軸器(5)聯接絲槓(6)，刀座(2)上呈等邊三角形分布三個轉動副(3)，杆件下端的小型伺服電機(4)通過轉動副(3)與刀座(2)相聯，杆件中的絲槓(6)與螺母(7)組成螺旋副(9)，螺母(7)通過球面副(8)與固定平臺(10)相聯，固定平臺(10)上的三個球面副(8)呈等邊三角形分布。
專利摘要本實用新型公開了一種水切割刀頭角度調整機構，該角度調整機構包括三根相同的杆件、固定平臺(10)和刀座(2)，所述的杆件由小型伺服電機(4)、聯軸器(5)、絲槓(6)組成，小型伺服電機(4)通過聯軸器(5)聯接絲槓(6)，刀座(2)上呈等邊三角形分布三個轉動副(3)，杆件下端的小型伺服電機(4)通過轉動副(3)與刀座(2)相聯，杆件中的絲槓(6)與螺母(7)組成螺旋副(9)，螺母(7)通過球面副(8)與固定平臺(10)相聯，固定平臺(10)上的三個球面副(8)呈等邊三角形分布。本實用新型具有結構簡單、操作穩定可靠、空間調整範圍大、工作壽命長等特點。
文檔編號B24C5/00GK201659498SQ201020149570
公開日2010年12月1日 申請日期2010年3月25日 優先權日2010年3月25日
發明者劉遠偉, 李伯奎, 王玲 申請人:淮陰工學院