数控六轴智能水刀的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属和非金属材料切割加工机械，特别是涉及数控六轴智能水刀。
【背景技术】
[0002]超高压水切割机以其自身多项优于传统的其它切割工艺的优点，成为切割领域的首选工具，目前已被国内外普遍应用。随着水切割设备的普及，水切割机从数控三轴已经发展到数控五轴，但水射流唯一的缺点，是在切割过程中由于水射流滞后以及射流能量的降低，使切割后的工件切口呈上宽下窄的斜边，为了解决这个问题，在某些三维切割作业时(例如在球面上切螺旋线)，五轴水切割设备需要A轴、C轴(或B轴)其中的一个轴持续的旋转，甚至在旋转360°还不足以完成动作时，需要暂停切割，反转回位后再恢复切割的方法完成作业。这时五轴水切割设备无法一次性的完成切割，不仅切割精度下降，而且切割效率也随之降低。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是，提供一种能够弥补传统水切割设备在一些情况下无法一次性完成切割的缺陷，减少了切割头姿态调整时间，提高切割精度和切割效率，降低水切割加工成本的数控六轴智能水刀。
[0004]采用的技术方案是:
数控六轴智能水刀，包括超高压水射流发生器，由边架、横梁和水箱组成的水射流切割平台，装在水射流切割平台上的X轴传动机构、Y轴传动机构、Z轴传动机构，控制水射流切割平台X轴、Y轴、Z轴进给电机的数控电路，装在与Z轴传动机构连接的切割头。所述切割头为设有A、B、C轴传动复合旋转的切割头，A、B、C轴传动复合旋转的切割头，包括A轴电机、A轴减速器、A轴传动皮带、A轴主动带轮、A轴被动带轮，B轴电机、B轴减速器、以水喷嘴喷口为圆心的B轴圆弧导轨、B轴圆弧导轨滑块、B轴齿轮、与B轴圆弧导轨同圆心的B轴圆弧齿条、C轴电机、C轴减速器、C轴传动皮带、C轴主动带轮、C轴被动带轮、C轴法兰轴、A轴框架、B轴框架、C轴框架、旋转接头和水喷嘴。所述A轴电机、A轴减速器及A轴被动带轮装设在A轴框架上，A轴电机输出轴连接A轴减速器，A轴主动带轮连接A轴减速器输出轴，A轴主动带轮通过A轴传动皮带连接A轴被动带轮，水喷嘴的一端固定在A轴被动带轮上，另一端进水口与旋转接头相连，水喷嘴与A轴被动带轮同步旋转，构成切割头的A轴传动。
[0005]所述的B轴电机输出轴连接B轴减速器固定在A轴框架上，B轴齿轮连接B轴减速器输出轴并与B轴圆弧齿条啮合，B轴圆弧齿条安装在B轴框架上与B轴圆弧导轨固定连接，B轴圆弧导轨滑块与安装在B轴框架上的B轴圆弧导轨滑动连接，B轴电机驱动B轴圆弧导轨滑块沿B轴圆弧导轨滑动带动A轴框架做圆弧运动，构成切割头的B轴传动。
[0006]所述的C轴电机输出轴连接C轴减速器安装在C轴框架上，C轴减速器输出轴连接C轴主动带轮，通过C轴传动皮带连接装在C轴框架上的C轴被动带轮，C轴电机驱动与C轴被动带轮同步转动的C轴法兰轴，C轴法兰轴带动B轴框架转动，构成切割头的C轴传动。
[0007]所述的B轴框架通过B轴圆弧导轨滑块与安装在B轴框架上的B轴圆弧导轨连接，B轴框架通过C轴法兰轴与C轴框架连接，C轴框架则固定在Z轴传动机构的Z轴上。
[0008]上述的A轴电机、B轴电机和C轴电机分别设有A轴电机数控电路、B轴电机数控电路和C轴电机数控电路，及所述的控制水射流切割平台X轴、Y轴、Z轴进给电机的数控电路，在总编程控制器的控制下，X、Y、Z、A、B、C六轴运动来控制水喷嘴的位置与方向，构成数控六轴智能水刀。
[0009]本发明自动化程度高，克服了传统水切割设备在一些情况下无法一次性完成切割的缺陷，减少了切割头姿态调整时间，提高了切割精度和切割效率，降低了水切割加工成本。
【附图说明】
[0010]图1是本发明的总体结构示意图。
[0011]图2是本发明的切割头A轴结构示意图。
[0012]图3是本发明的切割头B轴结构示意图。
[0013]图4是本发明的切割头C轴结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]数控六轴智能水刀，包括超高压水射流发生器，由边架1、横梁6和水箱2组成的水射流切割平台，装在水射流切割平台上的X轴传动机构5、Y轴传动机构4、Z轴传动机构7，控制水射流切割平台X轴、Y轴、Z轴进给电机的数控电路，装在与Z轴传动机构7连接的切割头3。所述切割头3为设有A、B、C轴传动复合旋转的切割头，A、B、C轴传动复合旋转的切割头3，包括A轴电机18、A轴减速器20、A轴传动皮带10、A轴主动带轮8、A轴被动带轮9，B轴电机21、B轴减速器13、以水喷嘴11喷口为圆心的B轴圆弧导轨16、B轴圆弧导轨滑块17、B轴齿轮15、与B轴圆弧导轨16同圆心的B轴圆弧齿条14、C轴电机22、C轴减速器23、C轴传动皮带25、C轴主动带轮24、C轴被动带轮26、C轴法兰轴28、A轴框架12、B轴框架27、C轴框架29、旋转接头19和水喷嘴11。所述A轴电机18、A轴减速器20及A轴被动带轮9装设在A轴框架12上，A轴电机18输出轴连接A轴减速器20，A轴主动带轮8连接A轴减速器20输出轴，A轴主动带轮8通过A轴传动皮带10连接A轴被动带轮9，水喷嘴11的一端固定在A轴被动带轮9上，另一端进水口与旋转接头19相连，水喷嘴11与A轴被动带轮9同步旋转，构成切割头的A轴传动。
[0015]所述的B轴电机21输出轴连接B轴减速器13固定在A轴框架12上，B轴齿轮15连接B轴减速器13输出轴并与B轴圆弧齿条14啮合，B轴圆弧齿条14安装在B轴框架27上，与B轴圆弧导轨16固定连接，B轴圆弧导轨滑块17与安装在B轴框架27上的B轴圆弧导轨16滑动连接，B轴电机21驱动B轴圆弧导轨滑块17沿B轴圆弧导轨16滑动带动A轴框架12做圆弧运动，构成切割头的B轴传动。
[0016]所述的C轴电机22输出轴连接C轴减速器23安装在C轴框架29上，C轴减速器23输出轴连接C轴主动带轮24，通过C轴传动皮带25连接装在C轴框架29上的C轴被动带轮26，C轴电机22驱动与C轴被动带轮26同步转动的C轴法兰轴28，C轴法兰轴28带动B轴框架27转动，构成切割头的C轴传动。
[0017]所述的B轴框架27通过B轴圆弧导轨滑块17与安装在B轴框架27上的B轴圆弧导轨16连接，B轴框架27通过C轴法兰轴28与C轴框架29连接，C轴框架29则固定在Z轴传动机构7的Z轴上。
[0018]所述的A轴电机18、B轴电机21和C轴电机22分别设有A轴电机数控电路、B轴电机数控电路和C轴电机数控电路，及所述的控制水射流切割平台X轴、Y轴、Z轴进给电机的数控电路，在总编程控制器的控制下，X、Y、Z、A、B、C六轴运动来控制水喷嘴11的位置与方向，通过超高压水射流发生器形成高压水，经水喷嘴11形成水刀，水刀在数控下可沿图形一次精确切割材料，所述构成数控六轴智能水刀。
【主权项】
1.数控六轴智能水刀，包括超高压水射流发生器，由边架(I)、横梁(6)和水箱(2)组成的水射流切割平台，装在水射流切割平台上的X轴传动机构(5)、Y轴传动机构(4)、Z轴传动机构(7)，控制水射流切割平台X轴、Y轴、Z轴进给电机的数控电路，装在与Z轴传动机构(7)连接的切割头(3)，其特征在于所述切割头(3)为设有A、B、C轴传动复合旋转的切割头，A、B、C轴传动复合旋转的切割头(3)，包括A轴电机(18)、A轴减速器(20)、A轴传动皮带(10 )、A轴主动带轮(8 )、A轴被动带轮(9 )，B轴电机(21)、B轴减速器(13 )、以水喷嘴(11)喷口为圆心的B轴圆弧导轨(16 )、B轴圆弧导轨滑块(17 )、B轴齿轮(15 )、与B轴圆弧导轨(16)同圆心的B轴圆弧齿条(14)、C轴电机(22)、C轴减速器(23)、C轴传动皮带(25)、C轴主动带轮(24)、C轴被动带轮(26)、C轴法兰轴(28)、A轴框架(12)、B轴框架(27)、C轴框架(29)、旋转接头(19)和水喷嘴(11)，所述A轴电机(18)、A轴减速器(20)及A轴被动带轮(9)装设在A轴框架(12)上，A轴电机(18)输出轴连接A轴减速器(20)，A轴主动带轮(8 )连接A轴减速器(20 )输出轴，A轴主动带轮(8 )通过A轴传动皮带(10 )连接A轴被动带轮(9 )，水喷嘴(11)的一端固定在A轴被动带轮(9 )上，另一端进水口与旋转接头(19 )相连，水喷嘴(11)与A轴被动带轮(9)同步旋转，构成切割头的A轴传动；所述的B轴电机(21)输出轴连接B轴减速器(13)固定在A轴框架(12)上，B轴齿轮(15)连接B轴减速器(13)输出轴并与B轴圆弧齿条(14)啮合，B轴圆弧齿条(14)安装在B轴框架(27)上，与B轴圆弧导轨(16)固定连接，B轴圆弧导轨滑块(17)与安装在B轴框架(27)上的B轴圆弧导轨(16)滑动连接，B轴电机(21)驱动B轴圆弧导轨滑块(17)沿B轴圆弧导轨(16)滑动带动A轴框架(12)做圆弧运动，构成切割头的B轴传动；所述的C轴电机(22)输出轴连接C轴减速器(23)安装在C轴框架(29)上，C轴减速器(23)输出轴连接C轴主动带轮(24)，通过C轴传动皮带(25)连接装在C轴框架(29)上的C轴被动带轮(26)，C轴电机(22)驱动与C轴被动带轮(26)同步转动的C轴法兰轴(28)，C轴法兰轴(28)带动B轴框架(27)转动，构成切割头的C轴传动；所述的B轴框架(27)通过B轴圆弧导轨滑块(17)与安装在B轴框架(27)上的B轴圆弧导轨(16)连接，B轴框架(27)通过C轴法兰轴(28)与C轴框架(29 )连接，C轴框架(29 )则固定在Z轴传动机构(7 )的Z轴上。
2.根据权利要求1所述的数控六轴智能水刀，其特征在于所述的A轴电机(18)、B轴电机(21)和C轴电机(22)分别设有A轴电机数控电路、B轴电机数控电路和C轴电机数控电路及所述的控制水射流切割平台X轴、Y轴、Z轴进给电机的数控电路，在总编程控制器的控制下，X、Y、Z、A、B、C六轴运动来控制水喷嘴(11)的位置与方向。
【专利摘要】数控六轴智能水刀，包括由边架、横梁、水箱组成的水切割平台，装在水射流切割平台上的X轴、Y轴、Z轴的传动机构，装在Z轴上的切割头。所述切割头为设有A、B、C轴传动复合旋转的切割头，A轴电机驱动装在A轴框架上的A轴被动带轮，水喷嘴固定在A轴被动带轮上，与A轴被动带轮同步旋转。B轴电机通过B轴传动机构驱动A轴框架上作圆弧转动。C轴电机驱动B轴框架旋转，C轴法兰轴与固定在Z轴上的C轴框架连接。在总编程控制器的控制下，X、Y、Z、A、B、C六轴联动来控制水喷嘴的位置与方向，克服了传统水切割设备在一些情况下无法一次性完成切割的缺陷，减少了切割头姿态调整时间，提高切割精度和切割效率，降低水切割加工成本。
【IPC分类】B23D79-00, B26F3-00
【公开号】CN104526765
【申请号】CN201410814554
【发明人】武子全, 张丽闵, 李森
【申请人】奥拓福水刀有限公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月25日