專(zhuān)利名稱(chēng)：一種水切割刀頭角度調(diào)整機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械角度調(diào)整機(jī)構(gòu)，具體涉及一種水切割刀頭角度調(diào)整機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著水切割超高壓密封、安全等關(guān)鍵技術(shù)的逐步解決，水切割設(shè)備在很多行業(yè)已 獲得廣泛應(yīng)用，但是切割斜度的問(wèn)題一直困擾國(guó)內(nèi)行業(yè)的發(fā)展。包括水切割在內(nèi)的所有切割手段都有一個(gè)固有缺陷，切割做功后一定會(huì)產(chǎn)生能量 的衰減，由于能量梯度的作用，工件厚度越大，切割能力越差，所形成的切割面往往不垂直 于工件表面，導(dǎo)致切割材料頂部和底部的切割曲線(xiàn)不一致，稱(chēng)之為切割斜度，一般斜度會(huì)在 3-5度。斜度大小與材料的厚度、切割速度、運(yùn)行壓力等有關(guān)，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(hù)的使用要求相反，客戶(hù)希望 以盡可能快的速度、切割更厚的工件，并達(dá)到盡可能高的切割精度，同時(shí)國(guó)產(chǎn)水切割設(shè)備的 實(shí)際運(yùn)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(wèn)題亟待解決。要解決切割斜度的問(wèn)題，需要水切割刀頭角度能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整。目前的解決方法是 通過(guò)在原有三軸平臺(tái)XYZ或簡(jiǎn)單的二軸平臺(tái)XY (其中高度方向Z軸可采取手動(dòng))的基礎(chǔ)上 再增加兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，變成五軸聯(lián)動(dòng)或四軸聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)刀頭可向任何方向擺動(dòng)?，F(xiàn)有的方 法雖然可解決刀頭角度調(diào)整的問(wèn)題，但由于系統(tǒng)復(fù)雜、成本高，并未獲得廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種水切割刀頭角度調(diào)整機(jī)構(gòu)，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作穩(wěn) 定可靠、空間調(diào)整范圍大、工作壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是該角度調(diào)整機(jī)構(gòu)包括三根相同的桿件、固定平臺(tái)和刀 座，所述的桿件由小型伺服電機(jī)、聯(lián)軸器、絲杠組成，小型伺服電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器聯(lián)接絲杠，刀 座上呈等邊三角形分布三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，桿件下端的小型伺服電機(jī)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與刀座相聯(lián)，桿 件中的絲杠與螺母組成螺旋副，螺母通過(guò)球面副與固定平臺(tái)相聯(lián)，固定平臺(tái)上的三個(gè)球面 副呈等邊三角形分布。
安裝時(shí)，在刀座上聯(lián)接水切割刀頭，三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的中心與水切割刀頭的中心重合； 工作時(shí)，在小型伺服電機(jī)的帶動(dòng)下，三根桿件通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副、螺旋副、球面副自如的改變空間 角度并延軸向改變長(zhǎng)度，從而帶動(dòng)刀座向任何方向的擺動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)刀頭角度調(diào)整。本機(jī)構(gòu)是刀頭角度調(diào)整的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，系統(tǒng)中應(yīng)預(yù)先設(shè)置斜度模型，斜度模型通過(guò) 對(duì)切割軌跡的計(jì)算，獲得刀頭的實(shí)時(shí)偏擺角度；切割前需根據(jù)本次切割的具體材料和設(shè)定 的工藝輸入修正參數(shù)，修正預(yù)先設(shè)置的斜度模型，修正參數(shù)包括四項(xiàng)被切工件的材質(zhì)、工 件厚度、切割速度、運(yùn)行壓力，刀頭切割時(shí)按已修正斜度模型不斷地?cái)[動(dòng)刀頭、實(shí)時(shí)調(diào)整角 度，使得切割出來(lái)的工件達(dá)到無(wú)斜度狀態(tài)。本機(jī)構(gòu)具有以下顯著的優(yōu)點(diǎn)本機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)主要靠桿件的伸縮和偏擺完成，傳統(tǒng)桿件的伸縮和偏擺多通過(guò)液壓缸、液壓桿的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，其運(yùn)動(dòng)控制則靠液壓油的流量來(lái)實(shí) 現(xiàn)，不可避免地存在控制精度低、實(shí)時(shí)性差的缺點(diǎn)，特別是微量運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于液壓裝置極易 泄漏，控制精度更低；同時(shí)采用液壓缸桿還需單獨(dú)配置液壓站，附屬裝置復(fù)雜、龐大，成本 高；采用液壓缸桿實(shí)現(xiàn)桿件的伸縮，還會(huì)由于液壓桿行程的限制導(dǎo)致整個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)范圍 受限；同樣由于液壓裝置的密封與泄漏問(wèn)題，液壓系統(tǒng)的工作壽命普遍較短。而本機(jī)構(gòu)桿件的運(yùn)動(dòng)由小型伺服電機(jī)控制，通過(guò)絲杠螺母的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，有效克服了上述缺陷，本機(jī)構(gòu)的 三根桿件通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副、螺旋副、球面副運(yùn)動(dòng)自如，運(yùn)動(dòng)控制準(zhǔn)確，實(shí)時(shí)性好，整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，空間調(diào)整范圍大，工作壽命長(zhǎng)。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)動(dòng)副，4小型伺服電機(jī)，5聯(lián)軸器，6絲杠，7螺母，8球面 副，9螺旋副，10固定平臺(tái)。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，該角度調(diào)整機(jī)構(gòu)包括三根相同的桿件、固定平臺(tái)10和刀座2，所述的 桿件由小型伺服電機(jī)4、聯(lián)軸器5、絲杠6組成，小型伺服電機(jī)4通過(guò)聯(lián)軸器5聯(lián)接絲杠6，刀座2上呈等邊三角形分布三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副3，桿件下端的小型伺服電機(jī)4通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副3與刀座2 相聯(lián)，桿件中的絲杠6與螺母7組成螺旋副9，螺母7通過(guò)球面副8與固定平臺(tái)10相聯(lián)，固定平臺(tái)10上的三個(gè)球面副8呈等邊三角形分布。安裝時(shí)，如圖2所示，在刀座2上聯(lián)接水切割刀頭1，三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副3的中心與水切割刀頭1的中心重合；工作時(shí)，在小型伺服電機(jī)4的帶動(dòng)下，三根桿件通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副3、螺旋副 9、球面副8自如的改變空間角度并延軸向改變長(zhǎng)度，從而帶動(dòng)刀座2向任何方向的擺動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)刀頭1的角度調(diào)整。
權(quán)利要求
一種水切割刀頭角度調(diào)整機(jī)構(gòu)，其特征在于該角度調(diào)整機(jī)構(gòu)包括三根相同的桿件、固定平臺(tái)(10)和刀座(2)，所述的桿件由小型伺服電機(jī)(4)、聯(lián)軸器(5)、絲杠(6)組成，小型伺服電機(jī)(4)通過(guò)聯(lián)軸器(5)聯(lián)接絲杠(6)，刀座(2)上呈等邊三角形分布三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副(3)，桿件下端的小型伺服電機(jī)(4)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副(3)與刀座(2)相聯(lián)，桿件中的絲杠(6)與螺母(7)組成螺旋副(9)，螺母(7)通過(guò)球面副(8)與固定平臺(tái)(10)相聯(lián)，固定平臺(tái)(10)上的三個(gè)球面副(8)呈等邊三角形分布。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種水切割刀頭角度調(diào)整機(jī)構(gòu)，該角度調(diào)整機(jī)構(gòu)包括三根相同的桿件、固定平臺(tái)(10)和刀座(2)，所述的桿件由小型伺服電機(jī)(4)、聯(lián)軸器(5)、絲杠(6)組成，小型伺服電機(jī)(4)通過(guò)聯(lián)軸器(5)聯(lián)接絲杠(6)，刀座(2)上呈等邊三角形分布三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副(3)，桿件下端的小型伺服電機(jī)(4)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副(3)與刀座(2)相聯(lián)，桿件中的絲杠(6)與螺母(7)組成螺旋副(9)，螺母(7)通過(guò)球面副(8)與固定平臺(tái)(10)相聯(lián)，固定平臺(tái)(10)上的三個(gè)球面副(8)呈等邊三角形分布。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作穩(wěn)定可靠、空間調(diào)整范圍大、工作壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B24C5/00GK101797723SQ20101013777
公開(kāi)日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2010年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月25日
發(fā)明者劉遠(yuǎn)偉, 李伯奎, 王玲 申請(qǐng)人:淮陰工學(xué)院