五軸水刀切割數(shù)控機床的研究現(xiàn)狀
國外的水刀切割技術(shù)大約產(chǎn)生于 20 世紀 60 年代，它主要應(yīng)用于沖蝕土壤和采礦等；在 70 年代末，美國推出了超高壓水切割機，此時水切割技術(shù)向著高壓水切割的趨勢在發(fā)展
國外的水刀切割技術(shù)大約產(chǎn)生于 20 世紀 60 年代，它主要應(yīng)用于沖蝕土壤和采礦等；在 70 年代末，美國推出了超高壓水切割機，此時水切割技術(shù)向著高壓水切割的趨勢在發(fā)展；大約在 80 年代中期，磨料水切割機（加磨料的水切割技術(shù)）已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場[8]。目前，國外的有關(guān)水切割設(shè)備公司中，比較出名的有日本的松野機器公司、英國的 Desith 公司、及美國的 Flow Systms 公司。其中美國的 Flow Systms公司生產(chǎn)的超高壓水切割數(shù)控系統(tǒng)中開發(fā)了 CAD/CAM 軟件系統(tǒng)，實現(xiàn)了對復(fù)雜輪廓的自動編程和加工操作的功能。目前，國外的先進技術(shù)主要是研究五軸或是六軸的水切割數(shù)控機器人結(jié)構(gòu)機床及離線自動編程技術(shù)，這種結(jié)構(gòu)的機床主要用于小型汽車的內(nèi)飾件的加工，功能比較強大[9~10]。然而，由于機器人機床結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜且造價比較昂貴，所以在各行各業(yè)中的推廣應(yīng)用比較困難。 國外的水切割技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的比較成熟，然而我國對水切割技術(shù)的開發(fā)與研究起步較晚，一直到 20 世紀 80 年代才開始進行專門的研究。我國最早投入到水切割機開發(fā)與應(yīng)用的有南京大地水刀股份有限公司，該公司于 1996 年成功的研制出了第一臺水切割機，打破了水切割機領(lǐng)域被國外少數(shù)公司所壟斷的局面，標志著我國“水切割”技術(shù)的應(yīng)用起步[11]。2002 年成功研制了中國第一臺超高壓水切割廢彈藥銷毀系統(tǒng)，2004 年成功研制了國內(nèi)首臺超高壓空間水切割系統(tǒng)[12]。目前，國內(nèi)有專門生產(chǎn)數(shù)控高壓水切割機床的公司，如南京大地水刀、浙江蘭巖浙臣、上海維宏等水刀切割設(shè)備公司。近幾年，國內(nèi)的水切割技術(shù)在吸收世界先進水切割技術(shù)的同時，不斷開拓創(chuàng)新，努力學(xué)習和發(fā)展新技術(shù)并將其應(yīng)用于新的領(lǐng)域。目前已有或在開發(fā)的新技術(shù)有： （1）水刀加工中心。將切、銑、磨等多個功能集成于一體的水切割數(shù)控機床。 （2）“廢舊彈藥銷毀”水刀。由于水切割屬于冷態(tài)切割，所以適用于易燃易爆產(chǎn)品的切割，且不會引爆產(chǎn)品，進而達到安全的銷毀過期或是無用的彈藥的目的。 （3）空間曲線切割水刀（機器人水刀，如圖 1.2 所示）。機器人水切割系統(tǒng)現(xiàn)在主要被應(yīng)用于汽車內(nèi)飾件切割，可以切割任何空間曲線，功能比較強大。 （4）五軸水刀。雖然通過機器人水刀機床可以解決切割斜度的問題，但仍存在精度的問題，不適用于需要高精度產(chǎn)品的切割。所以為了達到無斜度且精度較高，還需研究五軸聯(lián)動水切割機床。 （5）新開發(fā)的 CAM 軟件在數(shù)控水切割機床中的應(yīng)用。對于水切割數(shù)控機床而言，需要根據(jù)水切割加工工藝，編制專用的數(shù)控加工 G 代碼，直接驅(qū)動機床軸的運動。CAM 模塊就是根據(jù)給定的二維圖形及水刀工藝參數(shù)，自動生成數(shù)控加工代碼，有效的提高了輔助設(shè)計及切割效率。 （6）大型多頭高精度水切割機床。
總而言之，現(xiàn)在國內(nèi)的水切割機床大多數(shù)為二維或二維半數(shù)控機床，可以對工件進行切削加工，但是其只能對平面圖形進行切割，功能相對單一且能力有限。五軸聯(lián)動水切割數(shù)控機床由于在三軸數(shù)控機床上多出了兩個轉(zhuǎn)動軸，提高了數(shù)控加工的能力，但是也增加了數(shù)控編程的難度，現(xiàn)通用的 CAM 軟件并沒有針對水切割特殊的加工工藝要求進行具體的設(shè)
計，并且五軸聯(lián)動數(shù)控機床在進行五軸數(shù)控 G 代碼編程時要考慮刀具半徑補償?shù)姆治?，使?shù)控機床在硬件條件有限的情況下，能夠提高其加工精度。
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