專利名稱：多功能水刀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多功能組合加工設(shè)備，尤其是一種切合了水射流加工 技術(shù)和機械加工技術(shù)的適合于加工脆性材料，提高加工效率和成品率的綜 合性的加工設(shè)備，具體地說是一種多功能水刀。
背景技術(shù)：
目前，隨著人們生活水平的不斷提高，各種玻璃制品以其藝術(shù)性和觀 賞性正逐步替代花剛巖、不銹鋼、陶瓷、實木進入我們的日常生活和辦公 場地，各種造型的玻璃桌、玻璃屏風(fēng)、玻璃外罩的家用電器等等不勝枚舉。
由于玻璃屬脆性易碎材料，其加工難度較大，傳統(tǒng)的加工方法己無法 滿足要求，因此利用水刀在脆性材料加工方面的優(yōu)勢，將其應(yīng)用于玻璃加 工已成為各類藝術(shù)玻璃加工的首選設(shè)備，但現(xiàn)有的水刀設(shè)備功能單一，只 能完成簡單的切割工作，雖然它可根據(jù)編程內(nèi)容加工出各種形狀的孔或外 形，但加工所得的充其量只能是半成品，還必須進行二次加工，其中最基 本的二次加工就是對切割邊進行磨邊，這就必須進行二次裝夾，運輸和裝 夾必然會造成半成品的破損，增加加工成本，延長加工周期，因此眾多玻 璃加工企業(yè)使用過程中仍感到十分不便，這也是水刀設(shè)備未被玻璃加工企 業(yè)大量采用的原因，而利用現(xiàn)有的設(shè)備和手段加工出的藝術(shù)玻璃的成本過 高，周期過長，無法滿足小批量，多品種的需要。
此外，由于水刀切割本身所具備的其它機械加工設(shè)備所無法替代的優(yōu) 良特性，它被廣泛地應(yīng)用于石材、陶瓷、鋼板的切割加工中，而這些材料 在切割成形后通常還需要進行進一步的磨削、銑削、鉆孔、攻絲、拋光等 加工以提高其品質(zhì)、滿足工藝要求，如果將其移動到另外的加工設(shè)備上進 行二次加工，對于脆性材料而言不僅會存在裝夾風(fēng)險，而且存在重復(fù)定位 難度高，操作繁鎖等一系列不便，而對于像鋼板之類的金屬材料在二次加
工時則存在復(fù)雜圖案重復(fù)定位難度大的問題。因此發(fā)明一種經(jīng)過一次裝夾
即可完成全部加工任務(wù)的新型水刀加工設(shè)備是當(dāng)務(wù)之急。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對目前的水刀設(shè)備功能單一，以及脆性材料再加工 時移動、裝夾和定位均會造成破損和影響質(zhì)量的問題，提供一種通過一次 裝夾即可完全所有精加工要求的、具有切、磨、銑等多種功能的多功能水 刀。
本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種多功能水刀，包括床架1、龍門式橫梁2，床架1的兩側(cè)設(shè)有縱向 導(dǎo)軌，龍門式橫梁2的兩端支承在所述的縱向?qū)к壣?，在床?外側(cè)上還
安裝有驅(qū)動龍門式橫梁2作縱向移動的縱向驅(qū)動裝置3，在龍門式橫梁2 上設(shè)有橫向?qū)?，其特征是在所述的橫向?qū)к壣习惭b有切磨支架4，該切磨 支架4與驅(qū)動其橫向移動的橫向驅(qū)動裝置5相連；該切磨支架4由水射流 切割裝置6和機械銑磨裝置7集合而成并由同一橫向驅(qū)動裝置5驅(qū)動；水 射流切割裝置6上安裝有水刀切割頭601，機械銑磨裝置7上安裝有對切割 后的切口進行進一步加工的刀具701;在床架1中、龍門式橫梁2的下方安 裝有水刀工作臺8，水刀工作臺8上安裝有工件夾緊裝置9，該工件夾緊裝 置9的上表面離工作臺上表面的距離不少于10cm。
所述的水射流切割裝置6主要由切割頭601、絲桿螺母602、絲桿603 及驅(qū)動電機604組成，切割頭601安裝在驅(qū)動其上下運動的絲桿螺母602 上，絲桿螺母602安裝在絲桿603上，絲桿603與驅(qū)動電機604直接或間 接相連切割頭601與安置在床架1外的超高壓水發(fā)生系統(tǒng)相連。
所述的機械銑磨裝置7主要由刀具701、主軸702和驅(qū)動電機703、升 降支架704、絲桿螺母705、絲桿706及升降電機707組成，刀具701安裝 在主軸702的下端上，主軸702的上端與驅(qū)動電機703直接或間接相連， 升降支架704分別與絲桿螺母705及主軸702相連，絲桿螺母705安裝在 絲桿706上，絲桿706與升降電機707相連。此外在刀具的周圍安裝有冷 卻噴嘴。
在床架1的內(nèi)側(cè)邊上還安裝有為用于更換刀具701的自動刀庫，所述
的主軸702上安裝有相應(yīng)的自動換刀機構(gòu)。
工件夾緊裝置9主要由氣動中心切料托盤901、氣動邊角料托盤卯2、 真空工件吸附盤903、槽形安裝板904組成，其中槽形安裝板904可拆卸式 扣裝在水刀工作臺8中的橫梁10上，工件吸附盤903安裝在槽形安裝板卯4 上，中心切料托盤901、邊角料托盤卯2安裝在各自的氣缸軸上，氣缸安裝 在槽形安裝板904上，中心切料托盤卯l 、邊角料托盤902、工件吸附盤903 的最高點離槽形安裝板904的上表面的距離不少于10cm，以防止切割時高 壓水流對槽形安裝板904及水刀工作臺8中的橫梁IO造成傷害。
所述的縱向驅(qū)動裝置3為轉(zhuǎn)螺母驅(qū)動結(jié)構(gòu)，它主要由支架301、固定絲 桿302、轉(zhuǎn)動螺母303、驅(qū)動電機304組成，支架301安裝在縱向?qū)к壔瑝K 305、 306上并與龍門式橫梁2相連，固定絲桿302的兩端分別固定在床架 l上，轉(zhuǎn)動螺母303套裝在固定絲桿302上的同時通過軸承與支架301相 連，驅(qū)動電機304安裝在支架301上并通過同步帶與絲桿螺母303相連。 此外，當(dāng)固定絲桿302的長度較長(如大于4米時)，還可在固定絲桿302 的下部安裝一活動托架，當(dāng)轉(zhuǎn)動螺母303經(jīng)過活動托架時，活動托架會受 壓倒下，轉(zhuǎn)動螺母303離開后，活動托架在重力的作用下自動復(fù)原再次將 固定絲桿302托住。
所述的橫向驅(qū)動裝置5也為轉(zhuǎn)螺母驅(qū)動裝置，其基本結(jié)構(gòu)與驅(qū)動裝置3 相類似。
本發(fā)明的有益效果
1、 本發(fā)明從根本上解決了大型、復(fù)雜圖案的脆性材料的加工難題，使 得一次性裝夾即可完成所需的全部加工，大大提高了加工效率，拓展了水 刀設(shè)備在玻璃、石材等脆性材料領(lǐng)域的應(yīng)用市場?？蓽p少由于脆性材料二 次加工裝夾所引起的破碎等嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率事故的發(fā)生。
2、 通過配備自動刀庫，在利用水刀完成切割后，可根據(jù)需要進一步加 工的圖案的形狀和工藝要求配以不同的刀具進行二次或三次加工，既可實 現(xiàn)自動換刀，也可進行人工換刀。3、 利用絲桿螺母副作為平面二個方向(橫向和縱向)驅(qū)動的傳動機構(gòu) 代替?zhèn)鹘y(tǒng)的齒輪齒條傳動機構(gòu)，使得本發(fā)明的傳動精度大大提高，配以計 算機控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)各種復(fù)雜曲線運動，加工出各種圖案的板材。
4、 利用轉(zhuǎn)螺母機構(gòu)，可消除絲桿繞度對傳動精度的影響，實現(xiàn)大跨距 加工，故本發(fā)明的床身和橫梁的長度最大可達8米或8米以上。
5、 本發(fā)明的工作夾緊機構(gòu)不僅保證了夾緊的可靠性，而且使得切割過 程中不會對工作臺面產(chǎn)生割傷。
6、 本發(fā)明的用途廣，不僅可用于藝術(shù)玻璃的加工，而且可用于石材、 陶瓷等脆性材料的加工，同時還可用于金屬板件的成形切割和深加工。


圖1是本發(fā)明的切磨機的主視圖。 圖2是圖1的左視結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3是本發(fā)明的切磨機的工作臺的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4是本發(fā)明的水射流切割裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5是本發(fā)明的機械銑磨裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖6是本發(fā)明的工件夾緊裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖7是本發(fā)明的轉(zhuǎn)螺母驅(qū)動的縱向驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖8是本發(fā)明的轉(zhuǎn)螺母驅(qū)動裝置中的絲杠托架的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。 如圖1-8所示。
一種多功能水刀，包括床架l、龍門式橫梁2和高壓水發(fā)生系統(tǒng)，床架 1的兩側(cè)設(shè)有縱向?qū)к?，龍門式橫梁2的兩端支承在所述的縱向?qū)к壣希?床架1外側(cè)上還安裝有驅(qū)動龍門式橫梁2作縱向移動的縱向驅(qū)動裝置3，在 龍門式橫梁2上設(shè)有橫向?qū)?，在所述的橫向?qū)к壣习惭b有切磨支架4，該 切磨支架4與驅(qū)動其橫向移動的橫向驅(qū)動裝置5相連；該切磨支架4由水 射流切割裝置6和機械銑磨裝置7兩部分組成并由同一橫向驅(qū)動裝置5驅(qū) 動；水射流切割裝置6上安裝有水刀切割頭601 ，機械銑磨裝置7上安裝有 對切割后的切口進行進一步加工的刀具701;在床架1中、龍門式橫梁2
的下方安裝有水刀工作臺8，水刀工作臺8上安裝有工件夾緊裝置9，該工 件夾緊裝置9的上表面離工作臺上表面的距離不少于10cm，其中最佳距離 為15cm左右，如圖l、 2、 3所示。 其中
水射流切割裝置6主要由切割頭601、絲桿螺母602、絲桿603及驅(qū)動 電機604組成，如圖4所示，切割頭601安裝在驅(qū)動其上下運動的絲桿螺 母602上，絲桿螺母602安裝在絲桿603上，絲桿603與驅(qū)動電機604直 接或間接相連，切割頭601與安置在床架1外的超高壓水發(fā)生系統(tǒng)(可根 據(jù)所需加工的材料配備相應(yīng)的系統(tǒng)，如可采用南京大地水刀有限公司生產(chǎn) 的DPS系列超高壓發(fā)生系統(tǒng)及其外圍設(shè)備加以實現(xiàn))相連。
機械銑磨裝置7主要由刀具701 (如銑刀、磨具、鉆頭、絲錐、拋光頭 等機械加工刀具)、主軸702和驅(qū)動電機703、升降支架704、絲桿螺母705、 絲桿706及升降電機707組成，如圖5所示，刀具701安裝在主軸702的 下端上，主軸702的上端與驅(qū)動電機703直接或間接相連，升降支架704 分別與絲桿螺母705及主軸702相連，絲桿螺母705安裝在絲桿706上， 絲桿706與升降電機707直接或間接相連。為了防止銑磨過程中溫度過高 造成對刀具和原材料的損害，可在刀具701的周圍安裝有冷卻噴嘴。為了 方便換刀，可在床架1的內(nèi)側(cè)邊上還安裝有為用于更換刀具701的自動刀 庫，所述的主軸702上安裝有相應(yīng)的自動換刀機構(gòu)。具體實施時，刀具701 還可像普通機械設(shè)備一樣進行人工換刀。
工件夾緊裝置9主要由氣動中心切料托盤901、氣動邊角料托盤902、 真空工件吸附盤903、槽形安裝板904組成，如圖6所示，它們的數(shù)量可根 據(jù)具體加工零件的形狀和尺寸加以確定，如氣動邊角料托盤902可采用每 個角安裝一個共4個的形式，氣動中心切料托盤901可設(shè)置一個或幾個， 也可一個不設(shè)，真空工件吸附盤903的數(shù)量也應(yīng)根據(jù)具體加工零件的形狀 和尺寸加以確定，可采用4個或4個以上以增加穩(wěn)定性；槽形安裝板904 通過螺桿結(jié)構(gòu)可拆卸式扣裝在水刀工作臺8中的橫梁10上，當(dāng)需要移動槽
形安裝板904的位置時，只需松開螺桿即可取下槽形安裝板904，然后再根 據(jù)需要將其安裝到合適的位置；真空工件吸附盤903 (采用真空吸附)安裝 在槽形安裝板卯4上，氣動中心切料托盤卯l 、氣動邊角料托盤902安裝在 各自的氣缸軸上，當(dāng)切割結(jié)束后，驅(qū)動氣缸軸下降(或上升)即可將需去 除的原材料與仍被真空吸附住的板材相分離，再由人工或相應(yīng)的輔助機構(gòu) 將廢料取走，而每個驅(qū)動對應(yīng)的托盤上下移動的氣缸則安裝在槽形安裝板 904上并通過氣管與氣泵相連，中心切料托盤901、邊角料托盤902、真空 工件吸附盤卯3的最高點離槽形安裝板904的上表面的距離為15cm左右， 以防止切割時高壓水流對槽形安裝板卯4及水刀工作臺8中的橫梁10造成 傷害。具體實施時，根據(jù)需要，本發(fā)明的氣動驅(qū)動還可用液壓驅(qū)動來等效 代替。
縱向驅(qū)動裝置3可采用轉(zhuǎn)螺母驅(qū)動結(jié)構(gòu)，它主要由支架301、固定絲桿 302、轉(zhuǎn)動螺母303、驅(qū)動電機304組成，如圖7，支架301安裝在縱向?qū)?軌滑塊305、 306上并與龍門式橫梁2相連，固定絲桿302的兩端分別固定 在床架1上，轉(zhuǎn)動螺母303套裝在固定絲桿302上的同時通過軸承與支架 301相連，驅(qū)動電機304安裝在支架301上并通過同步帶與絲桿螺母303 相連。此外，當(dāng)固定絲桿302的長度較長(如大于4米時)，還可在固定絲 桿302的下部安裝一活動托架(可參見圖8)，當(dāng)轉(zhuǎn)動螺母303經(jīng)過活動托 架時，活動托架會受壓倒下(圖8中虛線所示)，轉(zhuǎn)動螺母303離開后，活 動托架在重力的作用下自動復(fù)原再次將固定絲桿302托住。
橫向驅(qū)動裝置5既可采用傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)絲桿驅(qū)動形式，也可采用與前述縱 向驅(qū)動裝置相同的轉(zhuǎn)螺母結(jié)構(gòu)的驅(qū)動形式加以實現(xiàn)。
本發(fā)明未詳述部分如自動刀庫ll的結(jié)構(gòu)、高壓水發(fā)生裝置、控制系統(tǒng) 等均可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)或直接采用市購產(chǎn)品。
利用水刀設(shè)備的特點，結(jié)合脆性材料加工、裝夾特性和工藝要求將切 磨或切銑工藝整合在一臺設(shè)備上使之具有加工中心的功能，而其價格又遠 遠低于加工中心的價格，不僅提高了成品率，而且提高了加工效率是本發(fā) 明的關(guān)鍵，凡利用本發(fā)明的構(gòu)思所設(shè)計的類似切磨一體機均被認(rèn)為涵蓋在 本發(fā)明之中。
權(quán)利要求
1、 一種多功能水刀，包括床架(1)、龍門式橫梁(2)，床架(1)的兩側(cè) 設(shè)有縱向?qū)к?，龍門式橫梁(2)的兩端支承在所述的縱向?qū)к壣?，在床?1)外側(cè)上還安裝有驅(qū)動龍門式橫梁(2)作縱向移動的縱向驅(qū)動裝置(3)， 在龍門式橫梁(2)上設(shè)有橫向?qū)?，其特征是在所述的橫向?qū)к壣习惭b有 切磨支架(4)，該切磨支架(4)與驅(qū)動其橫向移動的橫向驅(qū)動裝置(5) 相連；該切磨支架(4)由水射流切割裝置(6)和機械銑磨裝置(7)集合 而成并由同一橫向驅(qū)動裝置(5)驅(qū)動；水射流切割裝置(6)上安裝有水 刀切割頭(601)，機械銑磨裝置(7)上安裝有對切割后的切口進行進一步 加工的刀具(701);在床架(1)中、龍門式橫梁(2)的下方安裝有水刀 工作臺(8)，水刀工作臺(8)上安裝有工件夾緊裝置(9)，該工件夾緊裝 置(9)的上表面離工作臺上表面的距離不少于10cm。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能水刀，其特征是所述的水射流切割裝置(6) 主要由切割頭(601)、絲桿螺母(602)、絲桿(603)及驅(qū)動電機(604) 組成，切割頭(601)安裝在驅(qū)動其上下運動的絲桿螺母(602)上，絲桿 螺母(602)安裝在絲桿(603)上，絲桿(603)與驅(qū)動電機(604)直接 或間接相連，切割頭(601)與安置在床架(1)外的超高壓水發(fā)生系統(tǒng)相 連。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多功能水刀，其特征是所述的機械銑磨裝置(7) 主要由刀具(701)、主軸(702)和驅(qū)動電機(703)、升降支架(704)、絲 桿螺母(705)、絲桿(706)及升降電機(707)組成，刀具(701)安裝在 主軸(702)的下端上，主軸(702)的上端與驅(qū)動電機(703)直接或間接 相連，升降支架(704)分別與絲桿螺母(705)及主軸(702)相連，絲桿 螺母(705)安裝在絲桿(706)上，絲桿(706)與升降電機(707)相連。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的多功能水刀，其特征是在床架(1)的內(nèi)側(cè) 邊上還安裝有為用于更換刀具(701)的自動刀庫，所述的主軸(702)上 安裝有相應(yīng)的自動換刀機構(gòu)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能水刀，其特征是工件夾緊裝置(9)主要 由氣動中心切料托盤(901)、氣動邊角料托盤(902)、真空工件吸附盤(903)、 槽形安裝板(904)組成，其中槽形安裝板(904)可拆卸式扣裝在水刀工 作臺(8)中的橫梁(10)上，工件吸附盤(903)安裝在槽形安裝板(904) 上，中心切料托盤(901)、邊角料托盤(902)安裝在各自的氣缸軸上，氣 缸安裝在槽形安裝板(卯4)上，中心切料托盤(901)、邊角料托盤(902)、 工件吸附盤(903)的最高點離槽形安裝板(904)的上表面的距離不少于 10cm。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多功能水刀，其特征是所述的縱向驅(qū)動裝置(3) 為轉(zhuǎn)螺母驅(qū)動結(jié)構(gòu)，它主要由支架(301)、固定絲桿(302)、轉(zhuǎn)動螺母(303)、 驅(qū)動電機(304)組成，支架(301)安裝在縱向?qū)к壔瑝K(305,306)上并與 龍門式橫梁(2)相連，固定絲桿(302)的兩端分別固定在床架(1)上， 轉(zhuǎn)動螺母(303)套裝在固定絲桿(302)上的同時與支架(301)相連，驅(qū) 動電機(304)安裝在支架(301)上并通過同步帶與絲桿螺母(303)相連。
全文摘要
一種多功能水刀，屬于非金屬材料加工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，它包括床架(1)、龍門式橫梁(2)，龍門式橫梁(2)支承在床架(1)的縱向?qū)к壣?，在床?1)外側(cè)上還安裝有龍門式橫梁(2)的縱向驅(qū)動裝置(3)，在龍門式橫梁(2)上設(shè)有橫向?qū)?，其特征是在所述的橫向?qū)к壣习惭b有包括水射流切割裝置(6)和機械銑磨裝置(7)的切磨支架(4)，該切磨支架(4)與驅(qū)動其橫向移動的橫向驅(qū)動裝置(5)相連；水射流切割裝置(6)上安裝有水刀切割頭(601)，機械銑磨裝置(7)上安裝有對切割后的切口進行進一步加工的刀具(701)；水刀工作臺(8)上安裝有工件夾緊裝置(9)。本發(fā)明解決了現(xiàn)有的水切割設(shè)備功能單一的問題，具有加工效率高，可極大提高脆性材料加工成品率的優(yōu)點。
文檔編號B28D1/00GK101121286SQ20071012675
公開日2008年2月13日 申請日期2007年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月18日
發(fā)明者波 陳 申請人:波 陳