本發(fā)明涉及一種雙軸旋轉(zhuǎn)切割與均衡混合式的高壓水刀切削機構(gòu)。

背景技術(shù)：

在實際應(yīng)用中，許多大型零件、機床基座和殼體零件都是采用鑄造的方式進行加工。但是，由于沒有針對清除生產(chǎn)鑄件澆注口的器械，工人需做很多繁瑣的工作。然而，目前在我國廣泛采用的方法為氧炔焰切割法，但其會污染環(huán)境和對工作人員身體造成傷害等。針對氧炔焰切割法會在切割過程中產(chǎn)生危害。所述旨在探尋一種高效的(具有同氧炔焰切割法近似的切割效率)、安全的(不產(chǎn)生污染環(huán)境和危害人身健康)切割方法來替代氧炔焰切割法，高壓水刀切削機構(gòu)由此而生。

水刀切割頭常用的有四種形式，分別為純水水射流切割頭、旋轉(zhuǎn)混合式切割頭、斜貫混合式切割頭、均衡式切割頭。水刀切割頭設(shè)計要點如下：(1)集流管的長度需較長，這樣可以很大程度上減少高壓水在進入水射流寶石噴嘴加速前，盡量多的降低高壓水流的紊流特征，使其盡可能達到形成射流的前提條件。(2)關(guān)于形成射流的真空作用混合腔的設(shè)計，因為斜貫式混合腔大所以混合是散射的偶然性很大，而旋流式水切割頭與均衡式水切割頭在混砂時的效果較好。(3)盡量減少水噴嘴與磨料噴嘴間的距離，并且還要考慮兩嘴的對中性，因為如果對中性不好的話會嚴(yán)重影響射流速度和混料均勻性。本發(fā)明結(jié)合以上幾種切割頭的特點，將均衡與混合式優(yōu)點相結(jié)合，設(shè)計出一種均衡混合式水切割頭，滿足水刀切割的特點。

目前關(guān)于切割平臺的研究，主要分為三類，一類是由于設(shè)計要求，采取固定式的切割方式僅能垂直切割，靈活性差，而且不能滿足傾角切割，因此為設(shè)計鑄件夾具帶來困難。另外兩類分別為可搖擺式切割與可旋轉(zhuǎn)式切割，雖然增加了一個自由度但是都有局限，可搖擺式切割雖然可以產(chǎn)生斜向切割，但是不能環(huán)切，在切割方法上有一定的局限性，在加工過程中會帶來一定的阻礙。雙軸旋轉(zhuǎn)切割是未來發(fā)展的趨勢，屬于高新現(xiàn)代加工工藝，相對于傳統(tǒng)切割機床來說，其優(yōu)點在于所占空間小，方便布置，運動靈活，可以切割任意角度的零件。

由五軸銑床啟發(fā)，設(shè)計出此結(jié)構(gòu)，在雙軸旋轉(zhuǎn)切割機構(gòu)的設(shè)計中，分別采用齒輪嚙合與渦輪蝸桿傳動的方式來帶動旋轉(zhuǎn)切割和多角度擺動切割。雙方向旋轉(zhuǎn)式水刀刀頭基座，其特點是可以實現(xiàn)A軸和B軸的旋轉(zhuǎn)，在進行數(shù)控加工時，可以實現(xiàn)環(huán)形切割和斜向切割。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了提供一種雙軸旋轉(zhuǎn)切割與均衡混合式的高壓水刀切削機構(gòu)，通過擺動臂在空間內(nèi)的自由移動，來實現(xiàn)對各個方位鑄件口澆口的高壓射流切割。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：包括與機床連接的防塵凹槽、安裝在防塵凹槽下端的A軸電機、與A軸電機輸出端連接的A軸減速器、與A軸減速器輸出端連接的A軸輸出軸、安裝在A軸輸出軸上的A軸主動齒輪、與防塵凹槽下端中心位置固連的基座外法蘭盤、設(shè)置在基座外法蘭盤內(nèi)的基座內(nèi)法蘭盤、與基座內(nèi)法蘭盤上端固連的A軸從動齒輪、與基座內(nèi)法蘭盤下端固連的防塵箱箱體，所述A軸主動齒輪與A軸從動齒輪嚙合且二者均位于防塵凹槽內(nèi)，所述基座內(nèi)法蘭盤內(nèi)部安裝有B軸電機，B軸電機的輸出端連接有B軸減速器，B軸減速器的輸出軸的端部穿過防塵箱體且其上安裝有B軸主動齒輪，防塵箱體內(nèi)安裝有蝸桿支架，蝸桿支架上設(shè)置有蝸桿，蝸桿的上端安裝有B軸從動齒輪，B軸主動齒輪與B軸從動齒輪嚙合，防塵箱體內(nèi)還設(shè)置有蝸輪軸支架，蝸輪軸安裝在蝸輪軸支架上，渦輪軸上安裝有渦輪，渦輪與蝸桿嚙合，渦輪軸上通過鍵連接有擺動臂，擺動臂的端部穿過防塵箱體且擺動臂的端部設(shè)置有高壓水刀。

本發(fā)明還包括這樣一些結(jié)構(gòu)特征：

1.所述高壓水刀包括水刀頭氣控開關(guān)、設(shè)置在水刀頭氣控開關(guān)內(nèi)的空氣開關(guān)閥、與水刀頭氣控開關(guān)下端連接的卡箍外殼、與卡箍外殼下端連接的連接外殼、與連接外殼下端連接的導(dǎo)流套、與導(dǎo)流套下端連接的保護套，卡箍外殼的外表面設(shè)置有與擺動臂配合的凸臺，卡箍外殼內(nèi)部設(shè)置有氣控頂針，連接外殼內(nèi)設(shè)置有急流管，急流管的下端通過寶石頭與導(dǎo)流套內(nèi)的混合腔連通，導(dǎo)流套內(nèi)設(shè)置有環(huán)形沙道，且環(huán)形沙道與設(shè)置在導(dǎo)流套上的進沙管連通，所述環(huán)形沙道上還設(shè)置有與混合腔連通的孔，保護套內(nèi)設(shè)置有磨料噴嘴，所述卡箍外殼上還設(shè)置有高壓進水管。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：目前對于切割機構(gòu)的功能單一，只能滿足一種工程應(yīng)用的需要。與以往切割平臺不同的是，本發(fā)明可以實現(xiàn)三種方式的切割，防塵箱作為主要的支撐結(jié)構(gòu)，且可以帶動水槍運動，電機作為動力源；高壓水刀的工作方式是由A軸旋轉(zhuǎn)機構(gòu)和B軸擺動機構(gòu)共同來決定的。本發(fā)明的雙軸旋轉(zhuǎn)切割機構(gòu)不僅可以應(yīng)用于高壓水刀切削機構(gòu)，還可以應(yīng)用于其他切割機床等方面。具體的是本發(fā)明的高壓水刀切削機構(gòu)的切割平臺由A軸旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、B軸擺動機構(gòu)、高壓水刀三部分組成，采用電機作為動力，采用齒輪以及蝸輪蝸桿傳動的方式帶動高壓水刀旋轉(zhuǎn)與擺動，具有良好的運動可靠性。切割時采用的均衡混合式水切割頭可以在保證水射流速度的前提下，使雙流得到良好的混合。本發(fā)明實際可行，且可操作性極高，其在最大化的實現(xiàn)自動化切割生產(chǎn)后，可以有效減少所需操作人員的數(shù)量，大大降低操作人員在切割過程中人身安全受到危險的可能性，也極大地改善了操作人員的用工環(huán)境。本發(fā)明采用電機作為電流源，使用高集成化的電路板，通過齒輪傳遞動力，蝸輪蝸桿起改變運動方向以及減速的作用，高壓水刀安裝在防塵箱的擺動臂上，用高壓射流法進行切割，通過擺動臂在空間內(nèi)的自由移動來實現(xiàn)各個方位鑄件口澆口的切割。它可以實現(xiàn)自動連續(xù)的切割工作，并有較長的進給行程。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的整體軸測圖；

圖2為本發(fā)明的整體爆炸圖；

圖3為本發(fā)明的水刀切割頭的正面剖視圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖與具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細描述。

結(jié)合圖1，旋轉(zhuǎn)切割平臺由A軸電機1、A軸減速器2、A軸輸出軸3、A軸主動齒輪4、基座內(nèi)法蘭盤5、銷軸6、A軸從動齒輪7、防塵箱凹槽8、基座外法蘭盤9、開槽圓柱螺釘10、防塵箱箱體11和圓錐滾子軸承12等組成。防塵箱凹槽8起支撐固定作用，其可以安裝在不同的機床上進行切割。A軸電機1與A軸減速器2通過內(nèi)六角螺釘固定在防塵箱凹槽8上，A軸電機1作為動力源，其輸出的動力經(jīng)A軸減速器2傳遞給A軸輸出軸3，A軸輸出軸3帶動A軸主動齒輪4轉(zhuǎn)動，A軸主動齒輪4與A軸從動齒輪7嚙合，基座內(nèi)法蘭盤5與A軸從動齒輪7通過銷軸6連接，從而A軸從動齒輪7帶動基座內(nèi)法蘭盤5在基座外法蘭盤9內(nèi)轉(zhuǎn)動，基座外法蘭盤9通過螺釘固定在防塵箱凹槽8上，起支撐保護的作用。基座內(nèi)法蘭盤5的另一端通過開槽圓柱螺釘與防塵箱箱體11固定，進而帶動防塵箱箱體11以及位于箱體上的高壓水刀旋轉(zhuǎn)，從而進行切割。

結(jié)合圖2，B軸擺動機構(gòu)由B軸電機13、B軸減速器14、B軸輸出軸15、B軸主動齒輪16、B軸從動齒輪17、驅(qū)動蝸桿18、蝸桿支架19、渦輪軸支架20、輸出軸21、渦輪22、鍵23、擺動臂24等組成。B軸電機13位于基座內(nèi)法蘭盤5的基座內(nèi)，其通過螺釘固定在基座內(nèi)法蘭盤5上，B軸電機13輸出的動力通過B軸減速器14傳遞給B軸輸出軸15，B軸輸出軸15將動力傳遞給B軸主動齒輪16，B軸主動齒輪16帶動與其嚙合的同齒模數(shù)的B軸從動齒輪17轉(zhuǎn)動，從而將動力傳遞給位于蝸桿支架19內(nèi)的驅(qū)動蝸桿18，驅(qū)動蝸桿18帶動渦輪22轉(zhuǎn)動，動力經(jīng)渦輪22和驅(qū)動蝸桿18減速后傳遞給輸出軸21，輸出軸21通過鍵23連接擺動臂24，從而使其擺動，進而帶動刀頭支撐擺動，進而帶動刀頭支撐擺動，其擺角范圍是0度到30度。(由于磨料水射流壓力大，切割能力強，考慮到工作人員的安全，其偏轉(zhuǎn)角不易過大。)

結(jié)合圖2、圖3，高壓水刀由進沙管25、高壓進水管26、空氣開關(guān)閥27、氣控頂針28、集流管29、O型密封圈30、寶石頭31、環(huán)形沙道32、混合腔33、保護套34、磨料噴嘴35、水刀頭氣控開關(guān)36、凸臺37、連接外殼38、導(dǎo)流套39和卡箍外殼40等組成?？諝忾_關(guān)閥27位于水刀頭氣控開關(guān)36中，氣控開關(guān)36與卡箍外殼40通過螺紋連接，高壓水刀通過卡箍外殼40上的凸臺37固定在防塵箱擺動臂24上。打開空氣開關(guān)閥27，位于卡箍外殼40內(nèi)的氣控頂針28隨之彈開，從而，水射流通過進水管26進入并被初步加壓?？ü客鈿?0與連接外殼38通過螺紋連接，急流管29位于連接外殼38內(nèi)，在第二次加壓前，水射流經(jīng)較長急流管29疏導(dǎo)，疏導(dǎo)后，水射流通過寶石頭31射出并流至混合腔33。連接外殼38、導(dǎo)流套39通過螺紋連接，環(huán)形沙道32位于導(dǎo)流套39中，磨料從進沙管25注入到的環(huán)形沙道32中，再從環(huán)形沙道32上對稱布置的兩個孔進入混合腔33，這種結(jié)構(gòu)很容易的解決了沙流混合的非對稱性，而且在混合腔33的密封上采用了O型密封圈30來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的非標(biāo)準(zhǔn)密封，保證了高壓水射流形成的真空度，使雙流得到良好的混合。導(dǎo)流套39與保護套34通過螺紋連接，使得混合后的雙流經(jīng)過位于保護套34內(nèi)的射流磨料噴嘴35噴出形成磨料射流。

本發(fā)明的工作原理是：

A軸旋轉(zhuǎn)切割機構(gòu)的原理是一個驅(qū)動元件將動力傳遞給一對齒輪，從而實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動。其間通過兩個對頂?shù)膱A錐滾子軸承支撐，兩個法蘭盤分別連接水刀頭基體與水刀的縱向支撐，從而帶動防塵箱箱體以及位于箱體上的高壓水刀旋轉(zhuǎn)，進而進行切割。

B軸擺動切割的原理是由一個驅(qū)動元件將動力傳遞給一對同齒數(shù)模數(shù)的齒輪，然后將動力傳遞給蝸輪蝸桿，經(jīng)過減速擴力后，再將動力傳遞給擺動軸，進而帶動刀頭支撐擺動，其擺角范圍是0度到30度。

均衡混合式的水刀切割頭實現(xiàn)了水射流與磨料的充分混合。打開空氣開關(guān)閥，水射流流入水刀頭，經(jīng)初步加壓及寶石頭二次加壓后流至混合腔。磨料從外部攻沙管注入混合腔的環(huán)形沙道中，再從導(dǎo)流筒上的對稱布置的孔進入混合腔，形成了單沙管進沙雙沙道攻沙的優(yōu)化結(jié)構(gòu)，而且在混腔密封上采用了O型密封圈來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的非標(biāo)準(zhǔn)密封，保證了混流時高壓水射流形成的真空度，使雙流得到良好的混合，混合后的雙流經(jīng)過射流磨料噴嘴噴出，形成磨料射流。