五自由度磨料水射流空间加工机械手的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种机械手，尤其是涉及一种五自由度磨料水射流空间加工机械手。
【背景技术】
[0002]工业生产中，机械手越来越得到人们的重视，原因有:其一、它在一定的情况下能够代替人力；其二、它按照事先设定好的生产工艺的要求，遵循程序来完成给定的作业；其三、极大地改善了工人的工作条件，提高了工作效率和产品的质量。而80年的新兴技术一磨料流加工技术也以其冷加工方式、适用材料范围广以及便于控制等特点受到人们地重视。越来越多的人想将两者结合起来，使两者的优势结合起来一边发挥出更大的优势。
[0003]磨料水射流加工的灵活度差，致使磨料流加工更加受限制。而将磨料加工技术与机械手结合起来增加了磨料加工的灵活度。本设计主要以龙门架为基础，将机械手固定在龙门上，进而更加扩大了机械手的运动范围，同时也使得磨料水射流加工的工作范围更大，与机械手结合还使得磨料加工的喷嘴能够转动，这使得将加工平面、曲面、工件的外表面、内表面成为现实，能够使磨料水射流加工拜托灵活度差这一缺点，将磨料水射流加工应用到更好。由于被加工的工件大小尺寸不一，而磨料水射流加工常常受到尺寸的制约而无法加工。而该装置通过龙门架和机械手变得加工区域大、加工范围广。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种五自由度磨料水射流空间加工机械手，通过将磨料水射流加工技术与机器人技术相结合，增加了磨料水射流加工的灵活度。以龙门架为基础，将机械手固定在龙门架上，进而更加扩大了机械手的运动范围，同时也使得磨料水射流加工的工作范围增大，与机械手结合还使得磨料加工的喷嘴能够转动，这使得将加工平面、曲面、工件的外表面、内表面成为现实，能够使磨料水射流加工摆脱灵活度差这一缺点，摆脱了工件尺寸的约束，更大程度的提高了加工质量，促进加工领域的高速发展。
[0005]本发明所采用的技术方案是:
本发明的整体结构主要由五自由度机械手、磨料水射流增压发生装置、磨料水射流喷头和工作台四部分组成，其中，五自由度机械手包括机械手支架和机械手悬臂两部分，通过各机械部分的联动实现五自由度磨料水射流加工机械手的精确加工。
[0006]所述机械手的工作原理是:首先将陶瓷、硬质合金等难加工工件准确安装在工作台上，由伺服电机提供动力。通过程序控制各个电机的启停以及正反转，灵活控制机械手的位置及动作，使机械手根据需要精确到达加工工位，同时开启磨料水射流的增压装置和磨料阀门，实现对工件的高精度加工。
[0007]所述的五自由度机械手主要由运动机身和关节机械手两大部分组成，其中运动机身包含XY轴移动两个自由度，悬臂包含大臂的回转、小臂的俯仰和伸缩三个自由度，通过各机械部分的联动实现五自由度磨料水射流加工机械手的精确加工。
[0008]所述的磨料水射流增压发生装置由中低压油缸(I个)、超高压水缸(2个)、油缸中的大活塞(I个)、水缸中的活塞杆(2个)及进、排水单向阀等组成。液控双作用增压器，采用二位四通液动换向阀控制，液压系统向低压缸供油，低压供水系统向水缸供水。利用活塞与活塞杆的面积之差，驱动油缸中的活塞推动活塞杆运动，将水增压至150MPa的压力，进而达到了连续性的高增压目的，从而扩大水射流的加工范围。从增压器往复运动的工作原理可知，为了使喷头射流速度稳定，增压器的结构参数和油泵的工作参数间必须保持合理匹配艮柱塞泵将清水从供水箱中经吸液胶管吸入，经增压器加压后通过高压管路经控制阀进入喷射系统的套管，从进水口喷出，在进水口出口处形成高速液流，卷吸周围空气，造成混合腔低压，在压差作用下，磨料从磨料箱进入混合腔，靠高速液流的携带作用将磨料加速，并进入喉管，最后通过喷嘴喷出。
[0009]所述的磨料水射流装置工作头包括:磨料混合腔体、磨料混合腔座、磨料引射管组成，当高压水经磨料混合腔体进入磨料腔后，会在腔内产生负压，磨料在重力及吸力的作用下，进入磨料腔。
[0010]所述的工作台由工位槽、气缸和机身组成。加工零件时气缸提供动力推动滑块的运动，通过工位槽的V型槽将被加工工件固定。
[0011]本发明的有益效果是:通过将磨料水射流加工技术与机器人技术相结合，增加了磨料水射流加工的灵活度。以龙门架为基础，将机械手固定在龙门架上，进而更加扩大了机械手的运动范围，更大程度的提高了加工质量，促进加工领域的高速发展。
【附图说明】
[0012]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0013]图1是本发明的加工系统组成图。
[0014]其中，磨料水射流增压发生装置I ;大臂2 ;小臂3 ;磨料水射流喷头4 ;工作台5 ；机械手支架6 ；X轴运动机身7 ;机械手悬臂8 ；y轴运动机身9。
[0015]图2是本发明的磨料水射流喷射装置。
[0016]图3是本发明的工作台结构图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0018]如图1所示，整体结构主要由五自由度机械手、磨料水射流增压发生装置1、磨料水射流喷头4和工作台5四部分组成，其中，五自由度机械手包括机械手支架6和机械手悬臂8两部分，通过各机械部分的联动实现五自由度磨料水射流加工机械手的精确加工。
[0019]如图1所示，机械手的工作原理是:首先将陶瓷、硬质合金等难加工工件准确安装在工作台5上，由伺服电机提供动力。通过程序控制各个电机的启停以及正反转，灵活控制机械手的位置及动作，使机械手根据需要精确到达加工工位，同时开启磨料水射流的增压装置I和磨料阀门，实现对工件的高精度加工。
[0020]如图1所示，五自由度机械手主要由运动机身和关节机械手两大部分组成，其中运动机身包含XY轴移动两个自由度，悬臂包含大臂的回转、小臂的俯仰和伸缩三个自由度，通过各机械部分的联动实现五自由度磨料水射流加工机械手的精确加工。
[0021]如图2所示，磨料水射流装置工作头包括:磨料混合腔体2、磨料混合腔座3、磨料引射管I组成，当高压水经磨料混合腔体2进入磨料腔后，会在腔内产生负压，磨料在重力及吸力的作用下，进入磨料腔。
[0022]如图3所示，工作台由工位槽2、气缸I和机身3组成。加工零件时气缸I提供动力推动滑块的运动，通过工位槽2的V型槽将被加工工件固定。
【主权项】
1.五自由度磨料水射流空间加工机械手，其特征是:整体结构主要由五自由度机械手、磨料水射流增压发生装置1、磨料水射流喷头4和工作台5四部分组成。2.根据权利要求1所述的五自由度磨料水射流空间加工机械手，其特征是:所述的五自由度机械手包括机械手支架6和机械手悬臂8两部分，通过各机械部分的联动实现五自由度磨料水射流加工机械手的精确加工。3.根据权利要求1所述的五自由度磨料水射流空间加工机械手，其特征是:所述机械手的工作原理是:首先将陶瓷、硬质合金等难加工工件准确安装在工作台5上，由伺服电机提供动力；通过程序控制各个电机的启停以及正反转，灵活控制机械手的位置及动作，使机械手根据需要精确到达加工工位，同时开启磨料水射流的增压装置I和磨料阀门，实现对工件的高精度加工。4.根据权利要求1所述的五自由度磨料水射流空间加工机械手，其特征是:所述的五自由度机械手主要由运动机身和关节机械手两大部分组成，其中运动机身包含XY轴移动两个自由度，悬臂包含大臂的回转、小臂的俯仰和伸缩三个自由度，通过各机械部分的联动实现五自由度磨料水射流加工机械手的精确加工。5.根据权利要求1所述的五自由度磨料水射流空间加工机械手，其特征是:所述的磨料水射流装置工作头包括:磨料混合腔体2、磨料混合腔座3、磨料引射管I组成，当高压水经磨料混合腔体2进入磨料腔后，会在腔内产生负压，磨料在重力及吸力的作用下，进入磨料腔。6.根据权利要求1所述的五自由度磨料水射流空间加工机械手，其特征是:所述的工作台由工位槽2、气缸I和机身3组成；加工零件时气缸I提供动力推动滑块的运动，通过工位槽2的V型槽将被加工工件固定。
【专利摘要】本发明公开了一种五自由度磨料水射流空间加工机械手，整体结构主要由五自由度机械手、磨料水射流增压发生装置1、磨料水射流喷头4和工作台5四部分组成。通过将磨料水射流加工技术与机器人技术相结合，增加了磨料水射流加工的灵活度。以龙门架为基础，将机械手固定在龙门架上，进而更加扩大了机械手的运动范围，同时也使得磨料水射流加工的工作范围增大，与机械手结合还使得磨料加工的喷嘴能够转动，这使得将加工平面、曲面、工件的外表面、内表面成为现实，能够使磨料水射流加工摆脱灵活度差这一缺点，摆脱了工件尺寸的约束，更大程度的提高了加工质量，促进加工领域的高速发展。
【IPC分类】B24C9/00, B24C3/04
【公开号】CN105643472
【申请号】
【发明人】褚秀清
【申请人】褚秀清
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2014年11月14日