懸浮磨料水射流切割裝備制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及7軸智能機(jī)器人懸浮磨料水射流3D切割裝備，具體地說是一種懸浮磨料水射流切割裝備，包括用于提供切割動力的高壓泵站、磨料充填裝置及用于產(chǎn)生磨料的懸浮磨料發(fā)生裝置，所述磨料充填裝置的出料口通過進(jìn)料管與懸浮磨料發(fā)生裝置內(nèi)置的高壓容器的進(jìn)料口相連，磨料充填裝置的進(jìn)水口通過進(jìn)水管與懸浮磨料發(fā)生裝置內(nèi)置的高壓容器的出水口相連接；高壓泵站產(chǎn)生的高壓水通過高壓管與懸浮磨料發(fā)生裝置內(nèi)置的三通相連。本實用新型產(chǎn)品采用前混合懸浮磨料切割技術(shù)，切割壓力低、效率高；本實用新型使用高壓軟管作為懸浮磨料輸送管路，輸送距離遠(yuǎn)，確保噴頭裝置在機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)的帶動下可以實現(xiàn)空間中任意軌跡、任意角度的高精度運(yùn)動。
【專利說明】懸浮磨料水射流切割裝備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及多軸智能機(jī)器人懸浮磨料水射流3D切割裝備，具體地說是一種懸浮磨料水射流切割裝備。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的磨料水射流切割裝置一般為后混合式，即高壓水通過水噴嘴形成高速射流之后，利用文杜里真空卷吸效應(yīng)將磨料吸入后再與水射流混合。這種方法的缺點是磨料不容易與水均勻混合，磨料也難以在短時間內(nèi)加速以進(jìn)入射流的中心。另外，在進(jìn)行金屬切割時所需的射流壓力較高，一般在300MPa以上。因此，對高壓水發(fā)生裝置以及對系統(tǒng)中各元、器件的密封性要求較高，這將導(dǎo)致射流元件的壽命較短，維護(hù)困難，成本高，耗能高。
[0003]目前國內(nèi)外水刀大多為3軸2聯(lián)動，X軸Y軸聯(lián)動，Z軸調(diào)高，只能實現(xiàn)平面切割，大多用來進(jìn)行粗加工，如石材切割，鈑金下料、零件毛坯下料。該類裝備的缺點在于，不能實現(xiàn)帶有錐度，或者擺角的切割。另外高端的水切割裝備為5軸5聯(lián)動水刀，移動軸X軸Y軸Z軸、旋轉(zhuǎn)軸A軸B軸。5軸水刀在國外的技術(shù)相對成熟，產(chǎn)品相對穩(wěn)定，但價格較貴，但目前國內(nèi)仍然沒有成熟的5軸水刀，其優(yōu)點在于:可以切割帶有錐度、擺角的零件；缺點在于:切割擺角小，對一些復(fù)雜零件切割時角度不夠或者存在死角，不能到達(dá)切割點。
[0004]目前國內(nèi)外也有一類工業(yè)機(jī)器人水刀，但均為純水切割，大多用來切割非金屬材料(如汽車內(nèi)飾等)。該類裝備特點是，采用高壓硬管纏繞機(jī)器人臂輸送高壓水到達(dá)切割噴嘴，高壓硬管會影響機(jī)器人的靈活性，且后混合技術(shù)磨料很難到達(dá)噴嘴，因此該類裝備為純水切割，只能加工軟材質(zhì)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型針對上述問題，提供一種懸浮磨料水射流切割裝備，采用該切割裝備能有效實現(xiàn)復(fù)雜的高難度切割。
[0006]按照本實用新型的技術(shù)方案:一種懸浮磨料水射流切割裝備，其特征是:包括用于提供切割動力的高壓泵站、磨料充填裝置及用于產(chǎn)生磨料的懸浮磨料發(fā)生裝置，所述磨料充填裝置的出料口通過進(jìn)料管與懸浮磨料發(fā)生裝置內(nèi)置的高壓容器的進(jìn)料口相連，磨料充填裝置的進(jìn)水口通過進(jìn)水管與懸浮磨料發(fā)生裝置內(nèi)置的高壓容器的出水口相連接；高壓泵站產(chǎn)生的高壓水通過高壓管與懸浮磨料發(fā)生裝置內(nèi)置的三通相連，三通的兩個出口分別連通懸浮磨料輸送管與第一水管，懸浮磨料輸送管的末端與機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行端固定的噴頭裝置相連通，第一水管與懸浮磨料發(fā)生裝置內(nèi)置的高壓容器相連通，所述高壓容器與懸浮磨料輸送管之間還連接有出料管，且所述出料管下端伸入高壓容器內(nèi)并延伸至高壓容器底部；所述機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝于護(hù)罩的底座上，在護(hù)罩內(nèi)還固定有工作水箱，在噴頭裝置的下方設(shè)有工作臺，所述工作臺固定于旋轉(zhuǎn)軸上端，旋轉(zhuǎn)軸下端與設(shè)置于護(hù)罩內(nèi)的伺服電機(jī)的輸出軸相連接。
[0007]作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述磨料充填裝置包括內(nèi)置的砂箱，吸砂管下端伸入砂箱底部，上端從砂箱中伸出，進(jìn)料管與吸砂管上端相連通，進(jìn)水管出水端與砂箱相連通；所述進(jìn)料管上設(shè)有第三氣孔高壓閥，進(jìn)水管上連接有第四氣控高壓閥與隔膜泵；沖洗管道一端接通進(jìn)料管，另一端伸入吸砂管中，所述沖洗管道上依次設(shè)有低壓止回閥、第一電磁閥、流量調(diào)節(jié)閥、第二電磁閥。
[0008]作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述高壓泵站采用變頻電機(jī)驅(qū)動的三柱塞泵，三柱塞泵的泵口與高壓管相連接，并在高壓管置于高壓泵站內(nèi)的管體上連接安全閥、變頻調(diào)壓閥及壓力表，高壓泵站提供的切割壓力為10-200MPa、流量為10_20L/min。
[0009]作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述懸浮磨料發(fā)生裝置包括連接于高壓管上的高壓止回閥，高壓泵站泵出的高壓水經(jīng)高壓止回閥后由三通分流，一路通過第一水管上的噴射閥及第二氣控高壓閥流入高壓容器，另一路經(jīng)節(jié)流閥到達(dá)懸浮磨料輸送管，所述懸浮磨料輸送管上還連接有手動卸荷閥；所述第一水管與懸浮磨料輸送管之間通過一旁通管路相連接，所述旁通管路下端與噴射閥相連接，在旁通管路上還設(shè)置有第一氣控高壓閥。
[0010]作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括第一軸、第二軸、第三軸、第四軸、第五軸、第六軸，所述第二軸通過其下端的法蘭盤轉(zhuǎn)動連接于第一軸上，第三軸下端轉(zhuǎn)動連接于第二軸上端，第五軸通過第四軸轉(zhuǎn)動連接于第三軸上端，第六軸轉(zhuǎn)動連接于第五軸前端，噴頭裝置設(shè)置于第六軸端部。
[0011]作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述噴頭裝置包括用于連接機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)的噴頭支架，所述噴頭支架前端連接有豎直向下延伸的噴頭體，所述噴頭體中心貫通設(shè)有水道，懸浮磨料輸送管與噴頭體上端水道連接處設(shè)有第一密封墊，所述噴頭體下端通過壓緊螺母連接有噴嘴，并在所述噴嘴與噴頭體之間設(shè)有第二密封墊。
[0012]作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述高壓容器外面底部安裝稱重傳感器。
[0013]作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述護(hù)罩的外側(cè)面設(shè)有操作屏。
[0014]本實用新型的技術(shù)效果在于:本實用新型產(chǎn)品采用前混合懸浮磨料切割技術(shù)，切割壓力低、效率高，同時由于切割壓力低，本實用新型使用高壓軟管作為懸浮磨料輸送管路，靈活性高，輸送距離遠(yuǎn)，確保噴頭裝置在機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)的帶動下可以實現(xiàn)空間中任意軌跡、任意角度的高精度運(yùn)動，可以滿足航空航天業(yè)發(fā)動機(jī)葉盤葉型去除大余量的要求。
[0015]本實用新型產(chǎn)品能滿足葉輪葉盤類零件各個葉片葉型之間分度角的要求。
[0016]在航空航天業(yè)，葉輪葉盤的材質(zhì)大多為鈦合金或高溫合金，強(qiáng)度大，硬度高。傳統(tǒng)的車銑復(fù)合加工中心需要在一個圓柱型盤體上銑削出30-80多個葉片，甚至更多粗加工階段，要去掉的葉片之間的大余量，切削力大、效率底、發(fā)熱量大，易對材質(zhì)形成破壞。使用本實用新型產(chǎn)品可以高效、無應(yīng)力的對葉片之間的大余量進(jìn)行冷切割。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本實用新型中的噴頭裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3為本實用新型中的機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖4為本實用新型中的高、低壓管路原理圖。

【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進(jìn)一步的說明。
[0022]圖f 4中，包括高壓泵站1、高壓管2、磨料充填裝置3、懸浮磨料發(fā)生裝置4、懸浮磨料輸送管5、機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)6、噴頭裝置7、護(hù)罩8、操作屏9、工作臺10、旋轉(zhuǎn)軸11、伺服電機(jī)12、工作水箱13、第一密封墊14、噴頭支架15.、噴頭體16、第二密封墊17、壓緊螺母18、噴嘴19、三柱塞泵20、安全閥21、變頻調(diào)壓器22、壓力表23、高壓止回閥24、節(jié)流閥25、手動卸荷閥26、噴射閥27、第一氣控高壓閥28、第二氣控高壓閥29、高壓容器30、導(dǎo)砂螺母31、第三氣控高壓閥32、稱重傳感器33、第四氣控高壓閥34、低壓止回閥35、第一電磁閥36、流量調(diào)節(jié)閥37、第二電磁閥38、隔膜泵39、吸砂管40、砂箱41、進(jìn)料管42、進(jìn)水管43、三通44、第一水管45、出料管46、沖洗管道47等。
[0023]如圖f 4所示，本實用新型是一種7軸智能機(jī)器人懸浮磨料水射流3D切割裝備，包括用于提供切割動力的高壓泵站1、磨料充填裝置3及用于產(chǎn)生磨料的懸浮磨料發(fā)生裝置4，所述磨料充填裝置3的出料口通過進(jìn)料管42與懸浮磨料發(fā)生裝置4內(nèi)置的高壓容器30的進(jìn)料口相連，磨料充填裝置3的進(jìn)水口通過進(jìn)水管43與懸浮磨料發(fā)生裝置4內(nèi)置的高壓容器30的出水口相連接；高壓泵站I產(chǎn)生的高壓水通過高壓管2與懸浮磨料發(fā)生裝置4內(nèi)置的三通44相連，三通44的兩個出口分別連通懸浮磨料輸送管5與第一水管45，懸浮磨料輸送管5的末端與機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)6執(zhí)行端固定的噴頭裝置7相連通,第一水管45與懸浮磨料發(fā)生裝置4內(nèi)置的高壓容器30相連通，所述高壓容器30與懸浮磨料輸送管5之間還連接有出料管46，且所述出料管46下端伸入高壓容器30內(nèi)并延伸至高壓容器30底部；所述機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)6安裝于護(hù)罩8的底座上,在護(hù)罩8內(nèi)還固定有工作水箱13,在噴頭裝置7的下方設(shè)有工作臺10，所述工作臺10固定于旋轉(zhuǎn)軸11上端，旋轉(zhuǎn)軸11下端與設(shè)置于護(hù)罩8內(nèi)的伺服電機(jī)12的輸出軸相連接。
[0024]所述磨料充填裝置3包括內(nèi)置的砂箱41，吸砂管40下端伸入砂箱41底部，上端從砂箱41中伸出，進(jìn)料管42與吸砂管40上端相連通，進(jìn)水管43出水端與砂箱41相連通；所述進(jìn)料管42上設(shè)有第三氣孔高壓閥32，進(jìn)水管43上連接有第四氣控高壓閥34與隔膜泵39 ;在充填模式下，隔膜泵39通過第四氣控高壓閥34抽取高壓容器30中的水至砂箱41，高壓容器30內(nèi)形成負(fù)壓，通過插入砂箱41底部的吸砂管40抽取磨料流經(jīng)第三氣控高壓閥32進(jìn)行充填；沖洗管道47 —端接通進(jìn)料管42，另一端伸入吸砂管40中，所述沖洗管道47上依次設(shè)有低壓止回閥35、第一電磁閥36、流量調(diào)節(jié)閥37、第二電磁閥38。在工作時，低壓水通過流量調(diào)節(jié)閥37、第二電磁閥38對吸砂管40內(nèi)的磨料進(jìn)行稀釋，防止堵塞，充填完畢，低壓水通過第一電磁閥36、低壓止回閥35對充填裝置進(jìn)行反沖清洗。
[0025]所述高壓泵站I采用變頻電機(jī)驅(qū)動的三柱塞泵20，三柱塞泵20的泵口與高壓管2相連接，并在高壓管2置于高壓泵站I內(nèi)的管體上連接安全閥21、變頻調(diào)壓閥22及壓力表23，高壓泵站I提供的切割壓力為10-200MPa、流量為10_20L/min。
[0026]所述懸浮磨料發(fā)生裝置4包括連接于高壓管2上的高壓止回閥24，高壓泵站I泵出的高壓水經(jīng)高壓止回閥24后由三通44分流，一路通過第一水管45上的噴射閥27及第二氣控高壓閥29流入高壓容器30，另一路經(jīng)節(jié)流閥25到達(dá)懸浮磨料輸送管5，高壓容器30內(nèi)儲存有磨料，磨料經(jīng)過連接于出料管46底端的導(dǎo)砂螺母31輸送到懸浮磨料輸送管5，兩種射流在懸浮磨料輸送管5內(nèi)進(jìn)行交流混合，形成高速高壓懸浮磨料射流，所述懸浮磨料輸送管5上還連接有手動卸荷閥26 ;所述第一水管45與懸浮磨料輸送管5之間通過一旁通管路相連接，所述旁通管路下端與噴射閥27相連接，在旁通管路上還設(shè)置有第一氣控高壓閥28，通過第一氣控高壓閥28來控制高壓容器30內(nèi)磨料的供給與否，手動卸荷閥26用于緊急情況下對整個高壓系統(tǒng)進(jìn)行卸荷。
[0027]所述機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)6包括第一軸6-1、第二軸6-2、第三軸6_3、第四軸6-4、第五軸6-5、第六軸6-6，所述第二軸6-2通過其下端的法蘭盤轉(zhuǎn)動連接于第一軸6-1上,第三軸6-3下端轉(zhuǎn)動連接于第二軸6-2上端，第五軸6-5通過第四軸6-4轉(zhuǎn)動連接于第三軸6_3上端，第六軸6-6轉(zhuǎn)動連接于第五軸6-5前端,噴頭裝置7設(shè)置于第六軸6-6端部。。
[0028]所述噴頭裝置7包括用于連接機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)6的噴頭支架15，所述噴頭支架15前端連接有豎直向下延伸的噴頭體16，所述噴頭體16中心貫通設(shè)有水道，懸浮磨料輸送管5與噴頭體16上端水道連接處設(shè)有第一密封墊14，所述噴頭體16下端通過壓緊螺母18連接有噴嘴19，并在所述噴嘴19與噴頭體16之間設(shè)有第二密封墊17。
[0029]所述高壓容器30外面底部安裝稱重傳感器33。
[0030]所述護(hù)罩8的外側(cè)面設(shè)有操作屏9。
[0031]本實用新型的工作過程如下:磨料通過磨料充填裝置3充填到懸浮磨料發(fā)生裝置4內(nèi)的高壓容器30，儲存起來。然后關(guān)閉第三氣控高壓閥32、第四氣控高壓閥34，切換到切割狀態(tài)，開啟機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)6，機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)6內(nèi)部程序運(yùn)行，使得噴嘴19到達(dá)切割點，暫停程序。開啟高壓泵站I，高壓水進(jìn)入懸浮磨料發(fā)生裝置4，產(chǎn)生高速高壓懸浮磨料射流，到達(dá)噴嘴19，然后繼續(xù)運(yùn)行機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)6的切割程序，切割完畢后，關(guān)閉高壓泵站1，關(guān)閉機(jī)器人。
【權(quán)利要求】
1.一種懸浮磨料水射流切割裝備，其特征是:包括用于提供切割動力的高壓泵站(I)、磨料充填裝置(3)及用于產(chǎn)生磨料的懸浮磨料發(fā)生裝置(4)，所述磨料充填裝置(3)的出料口通過進(jìn)料管(42 )與懸浮磨料發(fā)生裝置(4 )內(nèi)置的高壓容器(30 )的進(jìn)料口相連，磨料充填裝置(3)的進(jìn)水口通過進(jìn)水管(43)與懸浮磨料發(fā)生裝置(4)內(nèi)置的高壓容器(30)的出水口相連接；高壓泵站(I)產(chǎn)生的高壓水通過高壓管(2)與懸浮磨料發(fā)生裝置(4)內(nèi)置的三通(44)相連，三通(44)的兩個出口分別連通懸浮磨料輸送管(5)與第一水管(45)，懸浮磨料輸送管(5)的末端與機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)(6)執(zhí)行端固定的噴頭裝置(7)相連通，第一水管(45)與懸浮磨料發(fā)生裝置(4)內(nèi)置的高壓容器(30)相連通，所述高壓容器(30)與懸浮磨料輸送管(5)之間還連接有出料管(46)，且所述出料管(46)下端伸入高壓容器(30)內(nèi)并延伸至高壓容器(30)底部；所述機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)(6)安裝于護(hù)罩(8)的底座上,在護(hù)罩(8)內(nèi)還固定有工作水箱(13)，在噴頭裝置(7)的下方設(shè)有工作臺(10)，所述工作臺(10)固定于旋轉(zhuǎn)軸(11)上端，旋轉(zhuǎn)軸(11)下端與設(shè)置于護(hù)罩(8)內(nèi)的伺服電機(jī)(12)的輸出軸相連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的懸浮磨料水射流切割裝備，其特征是:所述磨料充填裝置(3 )包括內(nèi)置的砂箱(41)，吸砂管(40 )下端伸入砂箱(41)底部，上端從砂箱(41)中伸出，進(jìn)料管(42)與吸砂管(40)上端相連通，進(jìn)水管(43)出水端與砂箱(41)相連通；所述進(jìn)料管(42 )上設(shè)有第三氣孔高壓閥(32 )，進(jìn)水管(43 )上連接有第四氣控高壓閥(34 )與隔膜泵(39 );沖洗管道(47 ) —端接通進(jìn)料管(42 )，另一端伸入吸砂管(40 )中，所述沖洗管道(47 )上依次設(shè)有低壓止回閥(35 )、第一電磁閥(36 )、流量調(diào)節(jié)閥(37 )、第二電磁閥(38 )。
3.按照權(quán)利要求1所述的懸浮磨料水射流切割裝備，其特征是:所述高壓泵站(I)采用變頻電機(jī)驅(qū)動的三柱塞泵(20 )，三柱塞泵(20 )的泵口與高壓管(2 )相連接，并在高壓管(2 )置于高壓泵站(I)內(nèi)的管體上連接安全閥(21)、變頻調(diào)壓閥(22)及壓力表(23)，高壓泵站(I)提供的切割壓力為10-200MPa、流量為10_20L/min。
4.按照權(quán)利要求1所述的懸浮磨料水射流切割裝備，其特征是:所述懸浮磨料發(fā)生裝置(4)包括連接于高壓管(2)上的高壓止回閥(24)，高壓泵站(I)泵出的高壓水經(jīng)高壓止回閥(24)后由三通(44)分流，一路通過第一水管(45)上的噴射閥(27)及第二氣控高壓閥(29)流入高壓容器(30)，另一路經(jīng)節(jié)流閥(25)到達(dá)懸浮磨料輸送管(5)，所述懸浮磨料輸送管(5)上還連接有手動卸荷閥(26);所述第一水管(45)與懸浮磨料輸送管(5)之間通過一旁通管路相連接，所述旁通管路下端與噴射閥(27)相連接，在旁通管路上還設(shè)置有第一氣控高壓閥(28)。
5.按照權(quán)利要求1所述的懸浮磨料水射流切割裝備，其特征是:所述機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)(6)包括第一軸(6-1)、第二軸(6-2)、第三軸(6-3)、第四軸(6-4)、第五軸(6-5)、第六軸(6-6 )，所述第二軸(6-2 )通過其下端的法蘭盤轉(zhuǎn)動連接于第一軸(6-1)上，第三軸(6-3 )下端轉(zhuǎn)動連接于第二軸(6-2)上端，第五軸(6-5)通過第四軸(6-4)轉(zhuǎn)動連接于第三軸(6-3)上端，第六軸(6-6)轉(zhuǎn)動連接于第五軸(6-5)前端,噴頭裝置(7)設(shè)置于第六軸(6-6)端部。
6.按照權(quán)利要求1所述的懸浮磨料水射流切割裝備，其特征是:所述噴頭裝置(7)包括用于連接機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)(6)的噴頭支架(15)，所述噴頭支架(15)前端連接有豎直向下延伸的噴頭體(16)，所述噴頭體(16)中心貫通設(shè)有水道，懸浮磨料輸送管(5)與噴頭體(16)上端水道連接處設(shè)有第一密封墊(14)，所述噴頭體(16)下端通過壓緊螺母(18)連接有噴嘴(19)，并在所述噴嘴(19)與噴頭體(16)之間設(shè)有第二密封墊(17)。
7.按照權(quán)利要求1所述的懸浮磨料水射流切割裝備，其特征是:所述高壓容器(30)外面底部安裝稱重傳感器(33)。
8.按照權(quán)利要求1所述的懸浮磨料水射流切割裝備，其特征是:所述護(hù)罩(8)的外側(cè)面設(shè)有操作屏(9)。
【文檔編號】B24C9/00GK204019374SQ201420488777
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月27日
【發(fā)明者】任保林, 祁思遠(yuǎn), 張穎強(qiáng) 申請人:西安遠(yuǎn)誠機(jī)電科技有限公司