数控高压水射流切割机设计毕业设计论文

毛坯定位用的工作台可用耐蚀板、金属丝网、磨尖的销钉做成格子形状来制成；工作台表面可用散粒材料等形成。类似工作台十分昂贵，且因射流作用而磨损，故寿命较低。
在Watejet公司装置上采用的工作台，其优点是由正方形（120mm×1200mm）网络形成的坚固的框架，深淀箱由耐蚀钢做成，传动装置配置在框架的外廓尺寸内，设有控制零点的终点开关，维护区安排在框架的长度一侧，装载区可完全敞开，网络元悠扬可更换，框架具有很高的承载能力。
1972年，英国流体力学研究协会(BHRA)组织了第一次国际水射流切割技术会；1981年，美国水射流技术协会成立，此次技术会议也是国际性的；1983年日本水射流协会成立。定期召开水射流技术研讨会和展览会，邀请国外水射流专家参会；1987年，国际水射流协会成立，定期出版《国际水射流》杂志，多次召开环太平洋国际水射流会议，大大推动了世界各国水射流技术的发展。
第
2.1
2.1.1
超高压水刀的基本技术既简单又极为复杂。当水被加压至很高的压力并且从特制的喷嘴小开孔(其直径为0.1mm至0.5mm)通过时, 可产生一道每秒达近千公尺(约音速的三倍)的水箭，此高速水箭可切割各种软质材料包括食品, 纸张, 纸尿片, 橡胶及泡棉，此种切割被称为纯水切割。 而当少量的砂如石榴砂被加入水射流中与其混合时, 所产生之加砂水射流, 实际上可切割任何硬质材料包括金属, 复合材料, 石材及玻璃. 超高压水刀也可使用于各种不同的工业表面处理应用如船身清洗及汽车喷漆设备清洗.
切割方面：纯水应用于造纸业、橡胶业等，而加砂水刀则可应用于石材业、陶瓷业、航天航空业，汽车制造业、金属加工业。尤其值得一提的是汽车制造业，随着近几中国汽车工业的迅猛发展，国内外各大汽车生产厂商产量地极剧扩大，车型地不断更新，生产周期地缩短，对配套的汽车内饰件(如汽车地毯、仪表板、顶蓬等)厂家来 说，早期手工加工汽车内饰件的切边及打孔的方法，由于效率低下、产品精度差、劳动强度大，显然已不能满足当前汽车业发展的需求。此时，与机器人相结合的水 射流设备脱颖而出。高压水管以螺旋形绕在机器人手臂上，利用机器的手臂和手腕可使水切割头的喷嘴快速沿直线或弧线运行，达到3维加工内饰件的目的。此种加 工方式的优点在于高效率、高质量、精度高、柔性好。目前国内包括上海大众、上海通用、一汽大众、天津丰田、广州本田、神龙富康、南京南亚等众多车型的内饰 件配套厂商已使用高压水射流设备进行内饰件的加工。
waterjetcuttingmachinecompletedplanarsheetcuttingkeywordswaterjetcuttinghorizontalfeedverticalfeedservomotorballscrewsiii11水射流的发展历史及应用12水射流加工技术的应用13水射流切割的工艺特点21数控切割机床的基本功能211数控水蛇流切割机的原理212水蛇流切割的优点22机床的基本参数1031数水射流切割机床的控结构方案设计1032机床支撑件的设计11321对支撑件的要求11322撑件的选材与连接1133提高支撑件刚度的措施1341伺服系统的发展1342数控水射流切割机的驱动系统设计13421对数控机床机械系统的基本要求13422驱动系统的设计1443机床传动部件的选择1444电机及滚珠丝杠的选择计算164411644218443204442244524446滚珠丝杠的选择计算2645机床导轨的选择28451滚动导轨的结构28452滚动导轨的特点29453滚动导轨的寿命计算3046联轴器的选择32461联轴器的种类及功用32462联轴器的选用3451误差及误差来源34511误差研究的意义34512误差的来源和传递规律3452举例说明安装误差对机床精度的影响3553提高传动精度减小传动误差的措施3654减小安装误差举例3961轴承的润滑与防护3962导轨的润滑与防护3963滚珠丝杠的防护与润滑41参考文献42附录44附录49附录56致谢绪论11水射流的发展历史及应用19世纪中叶在北美洲人类第一次使用水射流开采非固结矿床
CNCwaterjetcutting machine is one of awaterjetprocessing machine; it is NC technology, electrical control technology, Computer technology and other new technologies with the product. It includes extra-high voltage generator, controlsystem,Cutting Platform.
关键词水射流切割横向进给纵向进给伺服电机
滚珠丝杠
Abstract
With the development of society, machinery manufacturers must adept to the development of social. Due to the development needs of the many difficult materials processing, traditional processing methods have been unable to meet the needs of processing. As a result, many new processing methods, to meet the needs of processing. Waterjet cutis one of the processing methods, it and the emergence of electron beam processing, ultrasonic machining method is called special processing method.
进入20世纪80年代，磨料射流、空化射流、气水射流和自振射流的发展，把水射流技术推向一个新的发展阶段。同时，各国学者也开始对各种射流的基础理论和切割机理等进行研究。水射流技术的应用范围也由采矿工业扩大到航空、建筑、市政建设、化工、机械、医学等领域。水射流作为一种良好的切割、破碎和清洗除垢工具，逐步被人们认可。一大批水射流切割机、采煤机、打桩机和不同用途、不同形式的清洗机被陆续投放市场。
1.3. 水射流切割的工艺特点
水射流切割是水射流或磨料水混合物在压力达400MPa下，以速度达100m/s从直径0.1mm~0.2mm的喷嘴中射出进行的切割。在磨料水切割时，射流从喷嘴通过小直径（约1mm）硬质合金喷管喷出，并借助于在喷管入口喷射，从专用料斗中吸入磨料粉。水射流的动能将传给磨料颗粒，从而从被切割毛坯上去除微屑。这时，实际上在毛坯上完全没有热和力的作用，故切口表面不变形，且无毛刺及材料的组织畸变。
在一系列移动龙门架的装置内[例如Bystronic、Waterjet公司（意大利）]预先考虑有辅助角坐标。当工作头沿Z轴移动具有足够快速动作的恰服装置时可加工管坯，其中包括非圆型面。
消除射流的余能是在工作台下面的敞开槽内进行的，从而使生态环境变坏。槽内泥渣必须借助刮板传送带、螺旋输送机、水力涡旋机等进行定期清理。
注：工作压力350MPa；磨料供给量680g/min；磨料为80号粒度花岗岩。
表3 Ingersoll-Rand公司采用的切割速度
由于采用现代计算机装备水射流切割装置，可利用大量数据库优化切割过程（其中包括实时优化），和解决裁料的优化任务，故本方法的工艺性可显著扩大。
布局方案
水射流设备的布局目前有各种方案，其中包括机器人配套的形式、带回转工作台的形式等，但应用最广的是移动龙门架或固定龙门架的布局。
带移动龙门架的设备最好用于加工在切割过程中不好移动的笨重制件。典型代表是Flow公司的Tll-200型装置，其工作台尺寸为2m×4m。
固定龙门架的布局示例是Ingersoll-Rand公司的装置，其工作台尺寸为2m×3m。
当收集器内的射流余能被消除后，形成的泥渣将沿专用软管排入沉淀槽。因在工作头出口孔附近区遮盖有专用罩，且罩与吸尘器相连，而收集器安排在距离毛坯几毫米处，故切割过程可达到最大的生态洁净。不设置废水槽，可显著减轻装置的重量。
Keywords
WaterjetcuttingHorizontal Feed Vertical Feed Servo motor
Ball Screws
第
1.1
19世纪中叶，在北美洲，人类第一次使用水射流开采非固结矿床。20世纪50年代初，苏联和中国利用水射流进行采煤(即水力采煤)。
随着水力采煤技术的推广，人们认识到，提高水的压力、适当减小喷嘴直径，可以显著提高水射流的击穿效果。于是人们开始研究较高压力的压力源(高压泵和增压器)及高压脉冲射流。
工业清洗方面，可应用于汽车业之喷漆房清洗、石化业之热交换器内外管清洗、飞机跑道之橡胶清洗、工业上之除锈及防蚀工程表面处理、航天工业引擎零件之清洗、核能发电厂之清除辐射污染等行业。
除了以上所介绍的应用领域以外，近几年，国外已有公司通过超高压技术，将其应用于食品杀菌达到食品保鲜的目的，并已成功打入食品保鲜行业(如美国著名的HEMELL公司已使用超高压设备进行食品保鲜)，取得了良好的口碑。
在建立装置时特别注意选择材料和传动装置的保护使水和尘埃不落入。在Waterjet公司的装置上，具有耐蚀钢小车和有预紧力的滚珠支承的铝滑块，滑块沿经抛光的耐蚀钢导轨移动。传动是由无刷交流电动机借助外摆线齿轮和拉伸强度足够的齿形带实现。沿Y坐标的传动关系借助铝轴实现。传动装置预先考虑有用橡胶带和波纹遮帘双保护。
数控高压水射流切割机床是水射流加工机床的一种，它是数控技术，电气控制技术，计算机技术等新技术结合的产物。它包括超高压发生器、控制系统、切割平台等组成。
这次我所设计的数控高压水射流切割机床主要设计其机械部分。它主要包括纵向进给机构，横向进给机构的设计，及伺服电机，滚珠丝杠的选择等任务。该切割机床可以完成平面板材的切割。
主要工艺参数是生产率或切割速度V。对大多数水射流装置：V=0.001m/min-12m/min，切割精度±0.1mm。表2列举出了Flow公司关于磨料水切割各种材料的速度与毛坯厚度有关的数据。表3中列出了Ingersoll-Rand公司（德国）关于水射流切割速度的数据
表1 各种切割方法的比例
表2 不同毛坯厚度的切割速度
20世纪60年代，大批高压柱塞泵和增压器的问世，大大推动了水射流技术的研究工作。当时，部分学者认为水射流的压力越高越好。日本研究出1700兆帕的增压器，苏联和美国研制出5600兆帕的脉冲射流发生器。
到20世纪70年代末。水射流技术出现了一个新的动向，即从单一提高水射流压力，转向研究如何提高水射流的威力。开始出现了高频冲击射流、共振射流和磨料射流，这些射流的水压并不算太高，但它们的威力却大大高于同样压力下的普通连续水射流。
我国的水射流技术研究从20世纪70年代开始，最初主要是在煤炭部门研究和应用，以后逐渐发展到石油、冶金、航空等领域。经过多年的研究实践，取得很大进展，开发出了一批新技术和新产品，有的在国际上还处于先进水平。我国从1979年开始，每两年召开一次全国水射流技术研讨会，并出版了《高压水射流》杂志。
1.
水射流技术因其本身的特点及优势在工业切割、清洗领域应用已十分广泛。
上述布局在结构上较移动龙门架的布局复杂，且在收集器内有快速磨损的零件。此外，为了避免射流在毛坯出口上过于弯曲和对收集器的偏离，切割速度存在某些限制。
工作台的典型尺寸（以Flow公司的装置为例）：2m×1.5m；2m×3m；2m×4m；2m×6m；3m×2m；3m×4m和3m×6m（第一位数为沿X轴的尺寸）。为使工作头沿所有轴移动，大多采用带滚珠丝杠传动的机电伺服传动装置。沿Z轴的移动一般不超过180mm~200mm。
20世纪60年代以前，人们主要研究低压水射流采矿，水射流技术还处于探索试验阶段；至20世纪70年代初，主要研究制高压泵、增压器、高压管件，推广水射流清洗技术，处在设备研制阶段；至20世纪80年代，水射流技术的应用领域从采矿发展到其他领域，大量的水射流采煤机、切割机、清洗机相继问世，并进行了广泛的推广应用；之后，水射流进入了快速发展阶段，水射流技术研究进一步深化，磨料射流、空化射流、自激振动射流等新型射流技术发展很快。
毕业设计（论来自百度文库）
数控高压水射流切割机
摘
随着社会的发展，机械制造业也要适应社会的发展。由于发展的需要，出现了许多难以加工的材料，传统的加工方法已经不能满足加工的要求，因此出现了许多新的加工方法，以满足加工的需要。水射流加工就是其中的一种加工方法，它和新出现的电子束加工，超声波等加工方法被称为特种加工方法。
当切割功率达30kW以上时，工作头可用手或机器人的夹持装置自由握住。机器人的微处理器数控装置可在空间任意角度下实现切割。
水射流装置可切割板料、精确直角、打小孔、开窄槽和完成位于很近的型面（其中包括非导热材料）。
切口可从制件表面的任意点开始。切口宽度较小（在水切割时为0.1mm~0.3mm，在磨料水切割时为1mm~1.5mm），从而可保证节约材料，降低能耗。工艺过程具有柔性的生态洁净的特点，通常可用于完成要求快速重调设备的单件订货。各种方法切割板料的评定结果列于表1（根据Flow公司的数据）。
This time, I designed CNCwaterjetcutting machine designed primarily to its mechanical parts. It includes vertical feed, horizontal feed mechanism design, and servo motor, ball screw options, and other tasks. The waterjet cutting machine to be completed planar sheet cutting .