本發(fā)明涉及磨料水射流拋光技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種五軸數(shù)控磨料水射流自動拋光機(jī)，通過該裝置可對三維異型曲面零件進(jìn)行精密加工。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，特別是航空、航天、國防、軍工、信息、微電子與光電子等尖端科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，現(xiàn)代制造業(yè)對于零件的表面質(zhì)量要求越來越高，特別是對于微小的復(fù)雜曲面，表面拋光處理更是一項(xiàng)技術(shù)難題。

磨料水射流拋光技術(shù)是近20年來產(chǎn)生和發(fā)展的一種新型特種精密加工方法。與激光束、電子束、等離子體等傳統(tǒng)加工方法相比，磨料水射流是唯一的一種冷加工方法，它的加工工具是一段液體柱，加工時不會變形，無工具磨損、反作用力小、加工柔性高，針對復(fù)雜曲面拋光可精確控制其去除函數(shù)，加工特性不受位置影響，保證各個曲面的加工精度，并且在加工過程中拋光液不斷循環(huán)流動，能保證工件溫度不變，屬于冷加工，同時還能自動清除加工下來的碎屑。

但是，目前并沒有成熟的磨料水射流拋光機(jī)，較多磨料水射流拋光實(shí)驗(yàn)是在高壓水切割機(jī)上完成的，限制了磨料水射流拋光技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種五軸數(shù)控磨料水射流自動拋光機(jī)，以填補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)中的沒有成熟的磨料水射流自動拋光機(jī)的空白。

一種五軸數(shù)控磨料水射流自動拋光機(jī)，包括運(yùn)動平臺、磨料水射流噴嘴、高壓水發(fā)生系統(tǒng)、磨料供給系統(tǒng)。所述的運(yùn)動平臺包括有基座5，其內(nèi)部安裝有工作臺1，工作臺1的下方設(shè)置有過濾網(wǎng)2和集水箱3；基座5的上方安裝有橫梁19，橫梁19底部安裝在兩個橫梁支架22上，通過第一絲杠模組4和直線導(dǎo)軌9可實(shí)現(xiàn)前后移動；橫梁19的側(cè)面安裝有縱梁24，縱梁24可以在橫梁19上左右和上下移動；縱梁24末端安裝有噴嘴支座25，噴嘴支座25與縱梁24內(nèi)部的轉(zhuǎn)軸相固連，安裝在轉(zhuǎn)軸末端，轉(zhuǎn)軸由縱梁頂端的第四伺服電機(jī)18驅(qū)動，可以實(shí)現(xiàn)噴嘴支座25的轉(zhuǎn)動；噴嘴支座25上安裝有磨料水射流噴嘴26，磨料水射流噴嘴26通過蝸桿減速電機(jī)29驅(qū)動，可以實(shí)現(xiàn)左右擺動；高壓水發(fā)生系統(tǒng)11位于基座背部，通過高壓水管13連接磨料水射流噴嘴26混合腔的高壓水入口63；磨料供給系統(tǒng)15安裝在橫梁后部的基座上，磨料供給系統(tǒng)的磨料管14連接至噴嘴磨料水射流噴嘴混合腔的進(jìn)砂口62，將磨料輸送至混合腔50內(nèi)。

所述運(yùn)動平臺，具體結(jié)構(gòu)包括有基座5，其內(nèi)部安裝有工作臺1，工作臺1的下方設(shè)置有過濾網(wǎng)2和集水箱3；工作臺1兩側(cè)安裝有側(cè)板，兩側(cè)板前端安裝有隔離門28；兩側(cè)板后端固定有擋板，擋板上安裝有清洗水管6，清洗水管6安裝位置高于工作臺；基座5的兩側(cè)板頂端各有一根直線導(dǎo)軌9；基座5的上方安裝有橫梁19，橫梁底部安裝在兩個橫梁支架22上，每個橫梁支架22底部各安裝有兩個滑塊34，滑塊34安裝在直線導(dǎo)軌9上，橫梁19的兩端安裝有橫梁端板7，橫梁端板7與橫梁19側(cè)面安裝有加強(qiáng)筋33；橫梁端板7的底部固定有絲杠螺母30，絲杠螺母30安裝在第一絲杠模組4的絲杠上與之配合，兩套第一絲杠模組4固定在基座5兩側(cè)，每套第一絲杠模組4的末端安裝有第一伺服電機(jī)10；橫梁19側(cè)面安裝有第二絲杠模組21和兩根橫梁導(dǎo)軌20，第二絲杠模組21末端與固定在左側(cè)橫梁端板7的第二伺服電機(jī)8連接；連接架32靠近橫梁的一側(cè)與一個絲杠螺母和四個滑塊固連，絲杠螺母安裝在第二絲杠模組21上，四個滑塊分別安裝在兩根橫梁導(dǎo)軌20上，通過第二伺服電機(jī)8帶動第二絲杠模組21可以實(shí)現(xiàn)連接架左右移動；連接架32遠(yuǎn)離橫梁的一側(cè)也固定有四個滑塊和一個絲杠螺母，縱梁24側(cè)面裝有兩根縱梁導(dǎo)軌23，分別與連接架遠(yuǎn)離橫梁一側(cè)的四個滑塊配合；縱梁24背部安裝有第三絲杠模組16，與連接架遠(yuǎn)離橫梁一側(cè)的絲杠螺母配合；第三絲杠模組16頂端安裝有第三伺服電機(jī)17，可以實(shí)現(xiàn)縱梁上下運(yùn)動；縱梁24采用中空的鋁合金型材，縱梁內(nèi)部安裝有轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸頂端與第四伺服電機(jī)18連接，下端與噴嘴支座25固連；噴嘴支座25內(nèi)側(cè)安裝有蝸桿減速電機(jī)29，外側(cè)安裝有噴嘴夾具27，噴嘴夾具27通過銷軸與蝸桿減速電機(jī)29固連；

所述磨料水射流噴嘴26具體結(jié)構(gòu)包括有高壓水管接頭48，高壓水管接頭48底部與混合腔50通過螺紋固定連接，寶石噴嘴49位于高壓水管接頭48與混合腔50之間，混合腔50底端安裝有磨料噴嘴52，通過固定套51進(jìn)行固定密封。磨料水射流噴嘴26安裝在噴嘴夾具27上；磨料水射流噴嘴26的高壓水入口通過高壓水管13與高壓水發(fā)生系統(tǒng)11相連；磨料水射流噴嘴26的進(jìn)砂口通過磨料管14與磨料供給系統(tǒng)的磨料箱57連接；

所述高壓水發(fā)生系統(tǒng)11包括儲水箱46，儲水箱出水口安裝有閥門，依次連接單向閥、過濾器44、低壓供水泵43、壓力表、柱塞泵41，柱塞泵由三相異步電機(jī)42提供動力，柱塞泵41高壓水出口依次連接壓力表、單向閥、減震器40、電磁調(diào)壓溢流閥39，磨料水射流噴嘴26；同時電磁調(diào)壓溢流閥39通過溢流回水管與儲水箱46連接；高壓柱塞泵41的安全閥45與儲水箱46連接。

所述磨料供給系統(tǒng)15固定在磨料箱支架12上，磨料箱支架固定在橫梁后的基座上。磨料供給系統(tǒng)包括磨料箱57，磨料箱57內(nèi)部中心圓柱內(nèi)安裝第五伺服電機(jī)59，圓柱外盛放磨料，頂端有磨料箱蓋58進(jìn)行密封；磨料箱57底部與漏斗桶56連接，磨料從磨料箱底部小孔流入漏斗桶，漏斗桶漏斗出口與圓柱形銅套54連接，銅套54內(nèi)部有送料螺桿55，送料螺桿55頂端通過聯(lián)軸器61與第五伺服電機(jī)59連接，通過密封塊60對連接處進(jìn)行密封；銅套54底部固定有磨料出口接頭53，磨料出口接頭53通過砂閥35與磨料管14相連。

本發(fā)明一種五軸數(shù)控磨料水射流自動拋光機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)及功效在于：此五軸數(shù)控磨料水射流自動拋光機(jī)安裝于運(yùn)動平臺末端的磨料水射流噴嘴，可以進(jìn)行任意方向的運(yùn)動，從而可以加工任意曲面的工件；由于液柱截面較小且不存在刀具磨損，因此可以加工較為細(xì)微的曲面；和傳統(tǒng)拋光機(jī)相比,它的加工工具是加工是一段液體柱，加工時不會變形，無工具磨損、反作用力小、加工柔性高，針對復(fù)雜曲面拋光可精確控制其去除函數(shù)，加工特性不受位置影響，保證各個曲面的加工精度，并且在加工過程中拋光液不斷循環(huán)流動，能保證工件溫度不變，屬于冷加工，同時還能自動清除加工下來的碎屑，同時結(jié)構(gòu)和成本較低。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的三維示意圖。

圖2是本發(fā)明的主視圖。

圖3是本發(fā)明的左視圖。

圖4是本發(fā)明的高壓水發(fā)生系統(tǒng)示意圖。

圖5是本發(fā)明的噴嘴結(jié)構(gòu)圖。

圖6是本發(fā)明的主動控制送料機(jī)構(gòu)示意圖。

1.工作臺，2.過濾網(wǎng)，3.集水箱，4.第一絲杠模組，

5.基座，6.清洗水管，7.橫梁端板，8.第二伺服電機(jī)，

9.直線導(dǎo)軌，10.第一伺服電機(jī)，11.高壓水發(fā)生系統(tǒng)，12.磨料箱支架，

13.高壓水管，14.磨料管，15.磨料供給系統(tǒng)，16.第二絲杠模組，

17.第三伺服電機(jī)，8.第四伺服電機(jī)，19.橫梁，20.橫梁導(dǎo)軌，

21.第二絲杠模組，22.橫梁支架，23.縱梁導(dǎo)軌，24.縱梁，

25.噴嘴支座，26.磨料水射流噴嘴，27.噴嘴夾具，28.隔離門，

29.蝸桿減速電機(jī)，30.絲杠螺母，31.滑塊，32.連接架，

33.加強(qiáng)筋，34.滑塊，35.砂閥，36.截止閥，

37.壓力表，38.單向閥，39.電磁調(diào)壓溢流閥，40.減震器，

41.柱塞泵，42.三相異步電機(jī)，43.低壓供水泵，44.過濾器，

45.安全閥，46.儲水箱，47.過濾器，48.高壓水管接頭，

49.寶石噴嘴，50.混合腔，51.固定套，52.磨料噴嘴，

53.磨料出口接頭，54.銅套，55.送料螺桿，56.漏斗桶，

57.磨料箱，58.磨料箱蓋，59.第五伺服電機(jī)，60.密封塊，

61.聯(lián)軸器，62.進(jìn)砂口63.高壓水入口64.磨料水射流出口。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

本發(fā)明一種五軸數(shù)控磨料水射流自動拋光機(jī)，如圖1、圖2、圖3所示，主要包括運(yùn)動平臺、磨料水射流噴嘴、高壓水發(fā)生系統(tǒng)、磨料供給系統(tǒng)。運(yùn)動平臺部件：包括基座5，其內(nèi)部安裝有工作臺1，工作臺的下方設(shè)置有過濾網(wǎng)2和集水箱3；工作臺1兩側(cè)安裝有側(cè)板，兩側(cè)板前端安裝有隔離門28；兩側(cè)板后端固定有擋板，擋板上安裝有清洗水管6，清洗水管6安裝位置高于工作臺，可以沖刷工作臺1上的工作廢料和殘?jiān)?；基?的兩側(cè)板頂端各有一根直線導(dǎo)軌9；基座5的上方安裝有橫梁19，橫梁19底部安裝在兩個橫梁支架22上，每個橫梁支架22底部各安裝有兩個滑塊34，滑塊34安裝在直線導(dǎo)軌9上，橫梁19的兩端安裝有橫梁端板7，端板7與橫梁19側(cè)面安裝有加強(qiáng)筋33；橫梁端板7的底部固定有絲杠螺母30，絲杠螺母30安裝在第一絲杠模組4的絲杠上與之配合，兩套第一絲杠模組4固定在基座5兩側(cè)，每套第一絲杠模組4的末端安裝有第一伺服電機(jī)10；橫梁19側(cè)面安裝有第二絲杠模組21和兩根橫梁導(dǎo)軌20，第二絲杠模組21末端與固定在左側(cè)橫梁端板7的第二伺服電機(jī)8連接；連接架32靠近橫梁的一側(cè)與一個絲杠螺母和四個滑塊固連，絲杠螺母安裝在第二絲杠模組21上，四個滑塊分別安裝在兩個橫梁導(dǎo)軌20上，通過第二伺服電機(jī)8帶動第二絲杠模組21可以實(shí)現(xiàn)連接架32左右移動；連接架32遠(yuǎn)離橫梁一側(cè)固定有四個滑塊31和一個絲杠螺母，縱梁24側(cè)面裝有兩根縱梁導(dǎo)軌23，分別與連接架32遠(yuǎn)離橫梁一側(cè)的四個滑塊31配合；縱梁24背部安裝有第三絲杠模組16，與連接架32遠(yuǎn)離橫梁一側(cè)的絲杠螺母配合；第三絲杠模組16頂端安裝有第三伺服電機(jī)17，可以實(shí)現(xiàn)縱梁24上下運(yùn)動；縱梁24采用中空的鋁合金型材，頂端安裝有第四伺服電機(jī)18，縱梁內(nèi)部安裝有轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸頂端與第四伺服電機(jī)18連接，下端與噴嘴支座25固連；噴嘴支座25內(nèi)側(cè)安裝有蝸桿減速電機(jī)29，外側(cè)安裝有噴嘴夾具27，噴嘴夾具27通過銷軸與蝸桿減速電機(jī)29固連；磨料水射流噴嘴26安裝在噴嘴夾具27上；磨料水射流噴嘴26的高壓水入口通過高壓水管13與高壓水發(fā)生系統(tǒng)11相連；磨料水射流噴嘴26的進(jìn)砂口通過磨料管14與磨料供給系統(tǒng)15連接；磨料供給系統(tǒng)15固定在磨料箱支架12上，磨料箱支架12固定在橫梁19后的基座5上。

如圖5所示，磨料水射流噴嘴的結(jié)構(gòu)包括高壓水管接頭48，高壓水管接頭48底部與混合腔50通過螺紋固定連接，寶石噴嘴49位于高壓水管接頭48與混合腔50之間，混合腔50底端安裝有磨料噴嘴52，通過固定套51進(jìn)行固定密封，所述混合腔50具有對稱的兩個進(jìn)砂口62。

如圖4所示，高壓水發(fā)生系統(tǒng)包括儲水箱46，儲水箱46出水口安裝有截止閥，依次連接單向閥38、過濾器44、低壓供水泵43、壓力表37、柱塞泵41，柱塞泵41由三相異步電機(jī)42提供動力，柱塞泵41高壓水出口依次連接壓力表37、單向閥38、減震器40、電磁調(diào)壓溢流閥39，磨料水射流噴嘴；同時電磁調(diào)壓溢流閥39通過溢流回水管與儲水箱46連接；高壓柱塞泵41的安全閥45與儲水箱46連接。

如圖6所示，磨料供給系統(tǒng)包括磨料箱57，磨料箱內(nèi)部中心圓柱內(nèi)安裝第五伺服電機(jī)59，圓柱外盛放磨料，頂端有磨料箱蓋58進(jìn)行密封；磨料箱57底部與漏斗桶56連接，磨料從磨料箱58底部小孔流入漏斗桶56，漏斗桶56漏斗出口與圓柱形銅套54連接，銅套54內(nèi)部有送料螺桿55，送料螺桿55頂端通過聯(lián)軸器61與第五伺服電機(jī)59連接，通過密封塊60對連接處進(jìn)行密封；銅套54底部固定有磨料出口接頭53，磨料出口接頭53通過砂閥35與磨料管14相連。

本發(fā)明的工作原理是：

運(yùn)動平臺的橫梁可以實(shí)現(xiàn)前后運(yùn)動，縱梁以橫梁為支撐可以上下左右運(yùn)動，磨料水射流噴嘴在縱梁的末端，由縱梁頂端的第四伺服電機(jī)驅(qū)動，通過縱梁內(nèi)部的轉(zhuǎn)軸傳遞動力，實(shí)現(xiàn)磨料水射流噴嘴的z方向的轉(zhuǎn)動，同時磨料水射流噴嘴通過蝸桿減速電機(jī)的驅(qū)動可以實(shí)現(xiàn)左右擺動，因此磨料水射流噴嘴具有五個方向的自由度；工件安裝固定在工作臺上，磨料水射流噴嘴的高壓水入口63通過高壓水管與高壓水發(fā)生系統(tǒng)相連，高壓水通過高壓泵等元器件輸送至寶石噴嘴，高壓水射流通過寶石噴嘴高速射入混合腔，在混合腔內(nèi)產(chǎn)生真空負(fù)壓；混合腔的進(jìn)砂口62與磨料供給系統(tǒng)的出口相連，磨料箱通過主動控制磨料供給系統(tǒng)將磨料輸送至磨料管，磨料管中的磨料被噴嘴混合腔內(nèi)的負(fù)壓吸入噴嘴混合腔中，與高速水射流混合并加速，形成磨料水射流從磨料水射流出口64射出?；煊心チ狭Ｗ拥母咚賿伖庖褐饔糜诠ぜ砻?，與工件表面發(fā)生沖擊、碰撞、剪切而去除材料，達(dá)到拋光目的。此五軸數(shù)控磨料水射流自動拋光機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于：安裝于運(yùn)動平臺末端的磨料水射流噴嘴，可以進(jìn)行任意方向的運(yùn)動，從而可以加工任意曲面的工件；由于液柱截面較小且不存在刀具磨損，因此可以加工較為細(xì)微的曲面；和傳統(tǒng)拋光機(jī)相比,它的加工工具是加工是一段液體柱，加工時不會變形，無工具磨損、反作用力小、加工柔性高，針對復(fù)雜曲面拋光可精確控制其去除函數(shù)，加工特性不受位置影響，保證各個曲面的加工精度，并且在加工過程中拋光液不斷循環(huán)流動，能保證工件溫度不變，屬于冷加工，同時還能自動清除加工下來的碎屑，同時結(jié)構(gòu)和成本較低。

上述具體實(shí)施方式用來解釋說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。