[发明专利]切割蓝宝石的水刀装置及方法

摘要

一种切割蓝宝石的水刀装置，包括水刀机床、计算机控制系统、磨料水射流系统和酸液喷淋系统、激光定位装置；计算机控制系统用于控制水刀机床各部分之间的协调动作，同时控制磨料水射流系统和酸液喷淋系统的启闭及磨料水射流系统射流压力；磨料水射流系统用于喷射超高压磨料水射流对蓝宝石进行切削；酸液喷淋系统用于在切口处施加酸液，使酸液被超高压磨料水射流轰击后高速冲击蓝宝石进行协同的化学加工；激光定位装置用于在工件切削点投影光斑来协助酸液喷淋系统定位。本发明通过将水刀切割引入蓝宝石加工领域，从而解决了蓝宝石难以切割、加工成本高昂的问题，同时结合蓝宝石特性和超高压射流所引起的加工材料的不稳定性，设计了化学辅助加工。

主权项

一种切割蓝宝石的水刀装置，其特征在于，包括：水刀机床、计算机控制系统、磨料水射流系统和酸液喷淋系统、激光定位装置；其中，计算机控制系统用于控制水刀机床各部分之间的协调动作，计算机控制系统还用于控制磨料水射流系统的启闭和酸液喷淋系统的启闭及磨料水射流系统射流压力；磨料水射流系统用于喷射超高压磨料水射流对蓝宝石进行切削；酸液喷淋系统用于在切口处施加酸液，使酸液被超高压磨料水射流轰击后高速冲击蓝宝石进行协同的化学加工；激光定位装置用于在工件切削点投影光斑来协助酸液喷淋系统准确喷淋；水刀机床包括：导轨、立柱、横梁、切割头、工件夹持系统；导轨水平设置，立柱设置在导轨上，立柱可通过其步进电机在导轨上移动，横梁端部与立柱固定，横梁与导轨垂直，切割头设置在横梁上，切割头可通过其步进电机在横梁上移动，固定在切割头底座上的磨料喷嘴与转动机构相连使磨料喷嘴可在与切割头底座平行的平面内进行±90℃范围的转动；工件夹持系统包括三爪卡盘、卡盘座和电机，三爪卡盘用于固定工件，三爪卡盘通过圆锥滚子轴承固定在卡盘座上，通过电机输出三爪卡盘可绕轴自转；磨料水射流系统包括：供水系统、超高压水泵站、高压水路、喷水嘴、磨料储罐、精密喂料机、磨料喷嘴；供水系统为超高压水泵站提供水，超高压水泵站通过高压水路与喷水嘴相连，喷水嘴插入到磨料喷嘴中，喷水嘴与磨料喷嘴腔室联通且喷水嘴喷出方向与磨料喷嘴的喷出方向重合，磨料储罐下部与精密喂料机相连，精密喂料机出料口通过管路与磨料喷嘴腔室联通，超高压水泵站、精密喂料机与计算机控制系统电性连接；酸液喷淋系统包括：酸液储罐、隔膜泵、酸液喷头；酸液储罐、隔膜泵、酸液喷头通过管路依次相连，酸液喷头固定在切割头底座上，酸液喷头通过其转动机构可与磨料喷嘴在同平面内±100℃转动；激光定位装置包括激光发射器和转动装置，激光发射器通过转动装置固定在酸液喷头外，转动装置使激光发射器可与酸液喷头在同平面内转动；喷水嘴的出口压力大于330MPa。