水刀加工中心的制作方法
【专利摘要】本发明公开了水刀加工中心。该水刀加工中心包括水刀机床、计算机控制系统和磨料水射流系统，所述计算机控制系统指挥水刀机床加工工件，所述磨料水射流系统为水刀机床提供高压磨料水射流。本发明提供的水刀加工中心采用高压磨料水射流作为加工刀具，可以加工各种高硬性、脆性的特殊材料，并且由计算机控制系统控制工件加工精度。
【专利说明】水刀加工中心
【技术领域】
[0001]本发明涉及机械加工领域，尤其涉及水刀应用的机械加工领域。
【背景技术】
[0002]机械工件加工成型的方法，从基本思路来说可以分成两大类，一种是传统的从工件整体逐渐去除材料而最终得到成品工件，如传统的车、铣、钻、磨、刨等；另一种是从离散添加的角度，逐层添加材料来堆积出所需工件，如各种快速成型方法，SLS、LOM、FDM等。随着技术的发展，人们分别沿这两种思路，或将两种思路结合，开发出各种新的机械加工成型设备，比如电火花成型，线切割技术、水刀切割技术等。现有的机械工件加工成型方法，各有优缺点，比如传动的切削加工方法，消耗刀具，绝大部分需要切削液，而切削液往往有毒副作用，且加工材料受限制，特别硬的材料或其他特殊材料都难以加工。各种离散堆积成型的方法，大多只能制造原型件，无法在大批量生产中实际应用。其他如电火花成型等也都存在污染大，效率低等缺点。因此，提供一种可以加工各种高硬性、脆性材料，不使用传统刀具，且加工精度高、工作效率高的工件加工方式是目前需要解决的问题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种可以加工各种高硬度、脆性材料，不使用传统刀具，且加工精度高、工作效率高的绿色、无污染的工件加工方式。
[0004]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0005]水刀加工中心，其特征在于，包括水刀机床、计算机控制系统和磨料水射流系统，所述计算机控制系统指挥水刀机床加工工件，所述磨料水射流系统为水刀机床提供高压磨料水射流。
[0006]进一步的，所述计算机控制系统是将工件毛坯和工件成品的三维模型分别同时等高度进行分层切片离散化，然后用工件毛坯的轮廓切片面积(A)减去相应工件成品轮廓切片面积(B)，所得的面积(C)即是需要去除的部分，然后用计算机控制系统计算出水刀头移动路径，去除所得面积(C)，即是将离散的思想和材料去除的方法相结合。
[0007]进一步的，所述水刀机床包括工作台(I)、挡板(2)、工件夹持座(9)、左侧立柱
(3)、右侧立柱(4)、横梁(5)、悬臂(6)、高压管路⑶和水刀头(7)，所述工作台⑴四周边缘安装挡板(2)，工作台(I)中部放置工件(10)处设有工件夹持座(9)，工作台(I)两侧设有左侧立柱(3)和右侧立柱(4)，所述横梁(5)架于左侧立柱(3)和右侧立柱(4)顶端，且横梁(5)上设有一悬臂(6)可沿横梁(5)左右滑动，所述悬臂(6)下侧设有轨道，水刀头
[7]连接高压管路(8)设于轨道内，可沿轨道前后移动，同时水刀头可以上下移动。
[0008]进一步的，所述工作台(I)内部设有水箱,水箱内的水经过过滤,通过磨料水射流系统与磨料混合形成高压磨料水射流，经过高压管路(8)从水刀头(7)喷射出。
[0009]本发明的原理是利用混合磨料的高压高速射流，冲击工件去除材料，当喷嘴大小一定，射流压力一定，射流混合液性质一定，喷嘴距离作用表面距离一定，工件材料一定时，射流单位时间去除的材料量也就确定了。因此借助快速成型中粉末激光烧结成型的原理，粉末激光烧结成型时，是将工件的三维模型，分层切片(由计算机自动完成)然后用激光逐层扫描烧结切片轮廓，形成最终工件。在本发明中，是将工件毛坯和工件成品的三维模型同时切片，然后用工件毛坯的相应切片轮廓面积减去工件成品相应切片轮廓面积，剩下的面积就是要去除的材料面积，然后用高压水刀在去除材料的轮廓内按一定的扫描方式移动，这样逐层去除材料最终形成成品工件。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本发明提供的水刀加工中心的水刀机床结构示意图。
[0011]图2为计算机控制系统将工件三维模型切片的示意图。
[0012]图3为水刀头喷嘴移动路径示意图。
[0013]图4为磨料水射流系统示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
[0015]水刀加工中心，其特征在于，包括水刀机床、计算机控制系统和磨料水射流系统，所述计算机控制系统指挥水刀机床加工工件，所述磨料水射流系统为水刀机床提供高压磨料水射流。
[0016]如图1所示，水刀机床包括工作台⑴、挡板(2)、工件夹持座(9)、左侧立柱(3)、右侧立柱(4)、横梁(5)、悬臂(6)、高压管路(8)和水刀头(7)，所述工作台(I)四周边缘安装挡板(2)，工作台(I)中部放置工件(10)处设有工件夹持座(9)，工作台(I)两侧设有左侧立柱(3)和右侧立柱(4)，所述横梁(5)架于左侧立柱(3)和右侧立柱(4)顶端，且横梁
(5)上设有一悬臂(6)可沿横梁(5)左右滑动，所述悬臂(6)下侧设有轨道，水刀头(7)连接高压管路(8)设于轨道内，可沿轨道前后移动，同时水刀头可以上下移动。
[0017]如图2所示，所述计算机控制系统是将工件毛坯和工件成品的三维模型分别同时进行相应分层切片离散，然后用工件毛坯的轮廓切片面积(A)减去工件成品相应轮廓切片面积(B)，所得的面积(C)即是需要去除的部分，然后计算机控制系统计算出水刀头移动路径，去除所得面积(C)。如图3所示，水刀头移动路径是根据面积(C)的具体形状由计算机控制系统优化后以特定的方式扫描工件，图3是以S形回转路径扫描，仅是扫描方式的一种示意，横向进给量L可按照工件材料、加工精度等不同而调整。如图2所示的所需加工工件，其工件毛坯是一块长方形的原料。假定工件成品圆孔轴线为z轴方向，对于本工件显然以垂直于z轴方向的平面，在零件范围内任意截面轮廓是一样的。在各参数一定的情况下，如以一定的扫描速度移动水刀头，其去除材料的深度为h(比如0.05mm)的话，那么就可以设置切片三维模型，每隔h高度进行切片。然后由计算机控制系统指挥水刀头按照切片数据所得的面积(C)逐层扫描工件毛坯去除材料，最终得到相应的工件成品。当然这只是一个等截面的特例，对于变截面的情况过程完全一样，只是此时的切片厚度将直接影响零件的最终加工精度和表面质量，基本上切片越薄，加工出的工件就越精确，当然这时要相应调节水刀参数，使得去除材料的深度和切片深度相适应。
[0018]图4为磨料水射流系统示意图，水流通过增压系统增压后，与磨料供给装置供应的磨料混合形成高压磨料水射流。水刀机床的工作台(I)内部设有水箱,水箱内的水通过磨料水射流系统与磨料混合形成高压磨料水射流，经过高压管路(8)后从水刀头(7)喷射出。
[0019]综上，本发明提供的水刀加工中心采用高压水刀作为加工刀具，可以加工各种高硬性、脆性材料，且加工精度高、工作效率高。
[0020]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.水刀加工中心，其特征在于，包括水刀机床、计算机控制系统和磨料水射流系统，所述计算机控制系统指挥水刀机床加工工件，所述磨料水射流系统为水刀机床提供高压磨料水射流。
2.根据权利要求1所述的水刀加工中心，其特征在于，所述计算机控制系统是将工件毛坯和工件成品的三维模型分别同时进行等高度分层切片，然后用工件毛坯的轮廓切片面积(A)减去工件成品轮廓切片面积(B)，所得的面积(C)即是需要去除的部分，从而计算机控制系统计算出水刀头移动路径，去除所得面积(C)。
3.根据权利要求1所述的水刀加工中心，其特征在于，所述水刀机床包括工作台(I)、挡板(2)、工件夹持座(9)、左侧立柱(3)、右侧立柱(4)、横梁(5)、悬臂(6)、高压管路(8)和水刀头(7)，所述工作台(I)四周边缘安装挡板(2)，工作台(I)中部放置工件(10)处设有工件夹持座(9)，工作台⑴两侧设有左侧立柱(3)和右侧立柱(4)，所述横梁(5)架于左侧立柱(3)和右侧立柱(4)顶端，且横梁(5)上设有一悬臂(6)可沿横梁(5)左右滑动，所述悬臂(6)下侧设有轨道，水刀头(7)连接高压管路(8)设于轨道内，可沿轨道前后移动，同时水刀头本身可以上下移动。
4.根据权利要求1和3所述的水刀加工中心，其特征在于，所述工作台(I)内部设有水箱，水箱内的水经过过滤，通过磨料水射流系统与磨料混合形成高压磨料水射流，经过高压管路(8)从水刀头(7)喷射出。
【文档编号】B24C3/02GK103567877SQ201210282323
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年8月10日 优先权日:2012年8月10日
【发明者】胡增荣, 刘鑫培, 孙义林, 汪彬 申请人:胡增荣