[实用新型]一种水切割刀头角度调整机构

说明书

技术领域

本实用新型涉及机械角度调整机构，具体涉及一种水切割刀头角度调整机构。

背景技术

随着水切割超高压密封、安全等关键技术的逐步解决，水切割设备在很多行业已获得广泛应用，但是切割斜度的问题一直困扰国内行业的发展。

包括水切割在内的所有切割手段都有一个固有缺陷，切割做功后一定会产生能量的衰减，由于能量梯度的作用，工件厚度越大，切割能力越差，所形成的切割面往往不垂直于工件表面，导致切割材料顶部和底部的切割曲线不一致，称之为切割斜度，一般斜度会在3-5度。斜度大小与材料的厚度、切割速度、运行压力等有关，厚度越小、切割速度越慢、压力越大斜度就越小，但切割斜度依然不能完全消除。这正好和客户的使用要求相反，客户希望以尽可能快的速度、切割更厚的工件，并达到尽可能高的切割精度，同时国产水切割设备的实际运行压力一般在220MPa左右，属中低压水平，本身切割的工艺性就较差，所以切割斜度的问题亟待解决。

要解决切割斜度的问题，需要水切割刀头角度能够实时调整。目前的解决方法是通过在原有三轴平台XYZ或简单的二轴平台XY(其中高度方向Z轴可采取手动)的基础上再增加两个旋转轴，变成五轴联动或四轴联动系统，实现刀头可向任何方向摆动。现有的方法虽然可解决刀头角度调整的问题，但由于系统复杂、成本高，并未获得广泛应用。

发明内容

本实用新型的目的在于：提供一种水切割刀头角度调整机构，它具有结构简单、操作稳定可靠、空间调整范围大、工作寿命长等特点。

本实用新型的技术解决方案是：该角度调整机构包括三根相同的杆件、固定平台和刀座，所述的杆件由小型伺服电机、联轴器、丝杠组成，小型伺服电机通过联轴器联接丝杠，刀座上呈等边三角形分布三个转动副，杆件下端的小型伺服电机通过转动副与刀座相联，杆件中的丝杠与螺母组成螺旋副，螺母通过球面副与固定平台相联，固定平台上的三个球面副呈等边三角形分布。

安装时，在刀座上联接水切割刀头，三个转动副的中心与水切割刀头的中心重合；工作时，在小型伺服电机的带动下，三根杆件通过转动副、螺旋副、球面副自如的改变空间角度并延轴向改变长度，从而带动刀座向任何方向的摆动，最终实现刀头角度调整。

本机构是刀头角度调整的执行机构，系统中应预先设置斜度模型，斜度模型通过对切割轨迹的计算，获得刀头的实时偏摆角度；切割前需根据本次切割的具体材料和设定的工艺输入修正参数，修正预先设置的斜度模型，修正参数包括四项：被切工件的材质、工件厚度、切割速度、运行压力，刀头切割时按已修正斜度模型不断地摆动刀头、实时调整角度，使得切割出来的工件达到无斜度状态。

本机构具有以下显著的优点：本机构的运动主要靠杆件的伸缩和偏摆完成，传统杆件的伸缩和偏摆多通过液压缸、液压杆的运动实现，其运动控制则靠液压油的流量来实现，不可避免地存在控制精度低、实时性差的缺点，特别是微量运动时，由于液压装置极易泄漏，控制精度更低；同时采用液压缸杆还需单独配置液压站，附属装置复杂、庞大，成本高；采用液压缸杆实现杆件的伸缩，还会由于液压杆行程的限制导致整个机构的运动范围受限；同样由于液压装置的密封与泄漏问题，液压系统的工作寿命普遍较短。而本机构杆件的运动由小型伺服电机控制，通过丝杠螺母的运动实现，有效克服了上述缺陷，本机构的三根杆件通过转动副、螺旋副、球面副运动自如，运动控制准确，实时性好，整体结构简单可靠，空间调整范围大，工作寿命长。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1的刀座部分示意图。

图中：1刀头，2刀座，3转动副，4小型伺服电机，5联轴器，6丝杠，7螺母，8球面副，9螺旋副，10固定平台。

具体实施方式

如图1所示，该角度调整机构包括三根相同的杆件、固定平台10和刀座2，所述的杆件由小型伺服电机4、联轴器5、丝杠6组成，小型伺服电机4通过联轴器5联接丝杠6，刀座2上呈等边三角形分布三个转动副3，杆件下端的小型伺服电机4通过转动副3与刀座2相联，杆件中的丝杠6与螺母7组成螺旋副9，螺母7通过球面副8与固定平台10相联，固定平台10上的三个球面副8呈等边三角形分布。

安装时，如图2所示，在刀座2上联接水切割刀头1，三个转动副3的中心与水切割刀头1的中心重合；工作时，在小型伺服电机4的带动下，三根杆件通过转动副3、螺旋副9、球面副8自如的改变空间角度并延轴向改变长度，从而带动刀座2向任何方向的摆动，最终实现刀头1的角度调整。