水刀加工中心的制作方法
【專利摘要】本發明公開了水刀加工中心。該水刀加工中心包括水刀機床、計算機控制系統和磨料水射流系統，所述計算機控制系統指揮水刀機床加工工件，所述磨料水射流系統為水刀機床提供高壓磨料水射流。本發明提供的水刀加工中心采用高壓磨料水射流作為加工刀具，可以加工各種高硬性、脆性的特殊材料，并且由計算機控制系統控制工件加工精度。
【專利說明】水刀加工中心
【技術領域】
[0001]本發明涉及機械加工領域，尤其涉及水刀應用的機械加工領域。
【背景技術】
[0002]機械工件加工成型的方法，從基本思路來說可以分成兩大類，一種是傳統的從工件整體逐漸去除材料而最終得到成品工件，如傳統的車、銑、鉆、磨、刨等；另一種是從離散添加的角度，逐層添加材料來堆積出所需工件，如各種快速成型方法，SLS、LOM、FDM等。隨著技術的發展，人們分別沿這兩種思路，或將兩種思路結合，開發出各種新的機械加工成型設備，比如電火花成型，線切割技術、水刀切割技術等。現有的機械工件加工成型方法，各有優缺點，比如傳動的切削加工方法，消耗刀具，絕大部分需要切削液，而切削液往往有毒副作用，且加工材料受限制，特別硬的材料或其他特殊材料都難以加工。各種離散堆積成型的方法，大多只能制造原型件，無法在大批量生產中實際應用。其他如電火花成型等也都存在污染大，效率低等缺點。因此，提供一種可以加工各種高硬性、脆性材料，不使用傳統刀具，且加工精度高、工作效率高的工件加工方式是目前需要解決的問題。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種可以加工各種高硬度、脆性材料，不使用傳統刀具，且加工精度高、工作效率高的綠色、無污染的工件加工方式。
[0004]本發明的目的可以通過以下技術方案來實現:
[0005]水刀加工中心，其特征在于，包括水刀機床、計算機控制系統和磨料水射流系統，所述計算機控制系統指揮水刀機床加工工件，所述磨料水射流系統為水刀機床提供高壓磨料水射流。
[0006]進一步的，所述計算機控制系統是將工件毛坯和工件成品的三維模型分別同時等高度進行分層切片離散化，然后用工件毛坯的輪廓切片面積(A)減去相應工件成品輪廓切片面積(B)，所得的面積(C)即是需要去除的部分，然后用計算機控制系統計算出水刀頭移動路徑，去除所得面積(C)，即是將離散的思想和材料去除的方法相結合。
[0007]進一步的，所述水刀機床包括工作臺(I)、擋板(2)、工件夾持座(9)、左側立柱
(3)、右側立柱(4)、橫梁(5)、懸臂(6)、高壓管路⑶和水刀頭(7)，所述工作臺⑴四周邊緣安裝擋板(2)，工作臺(I)中部放置工件(10)處設有工件夾持座(9)，工作臺(I)兩側設有左側立柱(3)和右側立柱(4)，所述橫梁(5)架于左側立柱(3)和右側立柱(4)頂端，且橫梁(5)上設有一懸臂(6)可沿橫梁(5)左右滑動，所述懸臂(6)下側設有軌道，水刀頭
[7]連接高壓管路(8)設于軌道內，可沿軌道前后移動，同時水刀頭可以上下移動。
[0008]進一步的，所述工作臺(I)內部設有水箱,水箱內的水經過過濾,通過磨料水射流系統與磨料混合形成高壓磨料水射流，經過高壓管路(8)從水刀頭(7)噴射出。
[0009]本發明的原理是利用混合磨料的高壓高速射流，沖擊工件去除材料，當噴嘴大小一定，射流壓力一定，射流混合液性質一定，噴嘴距離作用表面距離一定，工件材料一定時，射流單位時間去除的材料量也就確定了。因此借助快速成型中粉末激光燒結成型的原理，粉末激光燒結成型時，是將工件的三維模型，分層切片(由計算機自動完成)然后用激光逐層掃描燒結切片輪廓，形成最終工件。在本發明中，是將工件毛坯和工件成品的三維模型同時切片，然后用工件毛坯的相應切片輪廓面積減去工件成品相應切片輪廓面積，剩下的面積就是要去除的材料面積，然后用高壓水刀在去除材料的輪廓內按一定的掃描方式移動，這樣逐層去除材料最終形成成品工件。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為本發明提供的水刀加工中心的水刀機床結構示意圖。
[0011]圖2為計算機控制系統將工件三維模型切片的示意圖。
[0012]圖3為水刀頭噴嘴移動路徑示意圖。
[0013]圖4為磨料水射流系統示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。
[0015]水刀加工中心，其特征在于，包括水刀機床、計算機控制系統和磨料水射流系統，所述計算機控制系統指揮水刀機床加工工件，所述磨料水射流系統為水刀機床提供高壓磨料水射流。
[0016]如圖1所示，水刀機床包括工作臺⑴、擋板(2)、工件夾持座(9)、左側立柱(3)、右側立柱(4)、橫梁(5)、懸臂(6)、高壓管路(8)和水刀頭(7)，所述工作臺(I)四周邊緣安裝擋板(2)，工作臺(I)中部放置工件(10)處設有工件夾持座(9)，工作臺(I)兩側設有左側立柱(3)和右側立柱(4)，所述橫梁(5)架于左側立柱(3)和右側立柱(4)頂端，且橫梁
(5)上設有一懸臂(6)可沿橫梁(5)左右滑動，所述懸臂(6)下側設有軌道，水刀頭(7)連接高壓管路(8)設于軌道內，可沿軌道前后移動，同時水刀頭可以上下移動。
[0017]如圖2所示，所述計算機控制系統是將工件毛坯和工件成品的三維模型分別同時進行相應分層切片離散，然后用工件毛坯的輪廓切片面積(A)減去工件成品相應輪廓切片面積(B)，所得的面積(C)即是需要去除的部分，然后計算機控制系統計算出水刀頭移動路徑，去除所得面積(C)。如圖3所示，水刀頭移動路徑是根據面積(C)的具體形狀由計算機控制系統優化后以特定的方式掃描工件，圖3是以S形回轉路徑掃描，僅是掃描方式的一種示意，橫向進給量L可按照工件材料、加工精度等不同而調整。如圖2所示的所需加工工件，其工件毛坯是一塊長方形的原料。假定工件成品圓孔軸線為z軸方向，對于本工件顯然以垂直于z軸方向的平面，在零件范圍內任意截面輪廓是一樣的。在各參數一定的情況下，如以一定的掃描速度移動水刀頭，其去除材料的深度為h(比如0.05mm)的話，那么就可以設置切片三維模型，每隔h高度進行切片。然后由計算機控制系統指揮水刀頭按照切片數據所得的面積(C)逐層掃描工件毛坯去除材料，最終得到相應的工件成品。當然這只是一個等截面的特例，對于變截面的情況過程完全一樣，只是此時的切片厚度將直接影響零件的最終加工精度和表面質量，基本上切片越薄，加工出的工件就越精確，當然這時要相應調節水刀參數，使得去除材料的深度和切片深度相適應。
[0018]圖4為磨料水射流系統示意圖，水流通過增壓系統增壓后，與磨料供給裝置供應的磨料混合形成高壓磨料水射流。水刀機床的工作臺(I)內部設有水箱,水箱內的水通過磨料水射流系統與磨料混合形成高壓磨料水射流，經過高壓管路(8)后從水刀頭(7)噴射出。
[0019]綜上，本發明提供的水刀加工中心采用高壓水刀作為加工刀具，可以加工各種高硬性、脆性材料，且加工精度高、工作效率高。
[0020]以上所述，僅為本發明的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本領域的技術人員在本發明所揭露的技術范圍內，可不經過創造性勞動想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.水刀加工中心，其特征在于，包括水刀機床、計算機控制系統和磨料水射流系統，所述計算機控制系統指揮水刀機床加工工件，所述磨料水射流系統為水刀機床提供高壓磨料水射流。
2.根據權利要求1所述的水刀加工中心，其特征在于，所述計算機控制系統是將工件毛坯和工件成品的三維模型分別同時進行等高度分層切片，然后用工件毛坯的輪廓切片面積(A)減去工件成品輪廓切片面積(B)，所得的面積(C)即是需要去除的部分，從而計算機控制系統計算出水刀頭移動路徑，去除所得面積(C)。
3.根據權利要求1所述的水刀加工中心，其特征在于，所述水刀機床包括工作臺(I)、擋板(2)、工件夾持座(9)、左側立柱(3)、右側立柱(4)、橫梁(5)、懸臂(6)、高壓管路(8)和水刀頭(7)，所述工作臺(I)四周邊緣安裝擋板(2)，工作臺(I)中部放置工件(10)處設有工件夾持座(9)，工作臺⑴兩側設有左側立柱(3)和右側立柱(4)，所述橫梁(5)架于左側立柱(3)和右側立柱(4)頂端，且橫梁(5)上設有一懸臂(6)可沿橫梁(5)左右滑動，所述懸臂(6)下側設有軌道，水刀頭(7)連接高壓管路(8)設于軌道內，可沿軌道前后移動，同時水刀頭本身可以上下移動。
4.根據權利要求1和3所述的水刀加工中心，其特征在于，所述工作臺(I)內部設有水箱，水箱內的水經過過濾，通過磨料水射流系統與磨料混合形成高壓磨料水射流，經過高壓管路(8)從水刀頭(7)噴射出。
【文檔編號】B24C3/02GK103567877SQ201210282323
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年8月10日 優先權日:2012年8月10日
【發明者】胡增榮, 劉鑫培, 孫義林, 汪彬 申請人:胡增榮