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數(shù)控超高壓水射流切割技術(shù)的特點及其應(yīng)用

時間:2007-11-14 10:43:00來源:caojing

導(dǎo)語:?第三屆伺服與運動控制論壇論文集,數(shù)控超高壓水射流切割技術(shù)的特點及其應(yīng)用(徐昆 陳光明)。
南京合展精密技術(shù)有限公司 徐昆 陳光明
超高壓水射流技術(shù)是符合綠色制造概念的一種新型技術(shù),是集泵、閥、密封、液壓、自動化控制為一體的綜合新技術(shù)、新工藝。超高壓水射流切割是一種非傳統(tǒng)的冷切割方法,具有傳統(tǒng)的切割方式難以比擬的優(yōu)點。本文論述了數(shù)控超高壓水射流切割機(jī)的基本工作原理、水射流切割的加工形式和水射流切割機(jī)床的組成,闡述了數(shù)控超高壓水射流切割機(jī)加工特點及其應(yīng)用領(lǐng)域,并對超高壓水射流切割技術(shù)發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。 1 前言 近幾十年來,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)現(xiàn),人們給液滴賦予了比自由落體運動大得多的打擊能量,使漫長的滴水穿石現(xiàn)象在瞬間便可完成,這就是水射流。為了提高效率,人們將水加以高壓,并使之以直徑較小的噴嘴中噴出,形成一束高速、連續(xù)或間斷的水流束,這便是高壓水射流。水射流加工(Water Jet Cutting),又稱水噴射加工,是利用高壓高速水流對工件的沖擊作用來去除材料的,俗稱“水刀加工”,即是利用超高壓(達(dá)數(shù)百MPa)水射流對各種材料進(jìn)行切割、穿孔和工件表層材料去除等加工。 使用水射流技術(shù)可以實現(xiàn)多種加工,例如切割、脫膠、清潔、鉆孔、修邊、開槽以及工件表層材料的去除。工業(yè)的發(fā)展以及新材料的不斷涌現(xiàn)對加工過程提出了新的要求。例如,在航空制造業(yè)中使用了一些特種材料,如鈦合金、碳纖維復(fù)合材料、增強(qiáng)塑料玻璃等,這些材料用其它方法難以進(jìn)行切割或存在加工質(zhì)量問題。與激光切割,等離子切割和電火花線切割有所不同,高壓水射流切割由于其獨特的優(yōu)點,對這些用其它方法難以切割的航空材料,是非常理想或唯一的加工手段。高壓水射流切割是一種非傳統(tǒng)的冷切割方法,具有傳統(tǒng)的切割方式難以比擬的優(yōu)點。 本文將介紹工業(yè)中所使用的超高壓水射流切割技術(shù),具體說明超高壓水射流切割機(jī)的加工特點和發(fā)展方向。 2 超高壓水射流切割機(jī)工作原理 高壓水射流加工技術(shù)的基本工作原理是運用液體增壓原理,通過特定的轉(zhuǎn)能裝置(增壓器或高壓泵),將動力源(電動機(jī))的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成水的壓力能,具有巨大壓力能的水在通過小孔噴嘴后,再將壓力能轉(zhuǎn)變成動能,從而形成高速水射流,噴射到工件表面,當(dāng)水射流沖擊被切工件時,動能又重新轉(zhuǎn)變成作用于材料上的壓力能,若壓力能超過材料的破壞強(qiáng)度時,即可切斷材料,達(dá)到去除材料的加工目的。因而高壓水射流又常被稱為高速水射流。 超高壓水射流切割機(jī)的具體工作原理是將普通的水經(jīng)過過濾,然后通過一個超高壓增壓器逐級增壓,將水流加壓至200~400MPa左右,然后再通過一個直徑為0.1~0.3mm的噴嘴(一般由藍(lán)寶石制成)形成一束射流速度可達(dá)1000m/s(約為音速的3倍)、具有極大動能的水線,這一水束就像一把切削加工的刀具,在數(shù)控系統(tǒng)的控制下對所需要。
[IMG=圖1 數(shù)控超高壓水射流切割機(jī)床原理圖]/uploadpic/THESIS/2007/11/2007111410412756527O.jpg[/IMG]
圖1 數(shù)控超高壓水射流切割機(jī)床原理圖
[IMG=圖2 水射流切割機(jī)進(jìn)行食品加工]/uploadpic/THESIS/2007/11/2007111410413569947R.jpg[/IMG]
圖2 水射流切割機(jī)進(jìn)行食品加工
[IMG=圖3 水射流切割機(jī)切割不銹鋼鋼板]/uploadpic/THESIS/2007/11/2007111410415652693N.jpg[/IMG]
圖3 水射流切割機(jī)切割不銹鋼鋼板
加工的工件進(jìn)行切割加工成型。數(shù)控超高壓水射流切割機(jī)床原理圖1所示。由圖1可以知道,首先通過磨料供給裝置把磨料送人混合器,水箱水經(jīng)過超高壓水射流發(fā)生器后成為高壓水,并在混合器中將磨料與高壓水混勻。然后,通過水刀切割頭裝置的噴嘴以每秒數(shù)百米的高速度噴出切割工件。同時,水刀切割頭裝置在數(shù)控系統(tǒng)控制下,按照用戶加工程序要求的軌跡進(jìn)行平面移動最終切割出用戶所要求的工件。目前水射流切割機(jī)床采用工業(yè)計算機(jī)為硬件平臺,以window98的操作系統(tǒng)為軟件平臺,該系統(tǒng)具有自動編程,加工軌跡圖示仿真,人際界面友好和網(wǎng)絡(luò)通信功能。 3 水射流切割的形式和水射流切割機(jī)床的構(gòu)成 3.1 水射流切割的形式 水射流切割的形式從水質(zhì)上分,有純水切割和加磨料切割;從加壓方式上分,有液壓加壓和機(jī)械加壓;從機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)上分,有龍門式結(jié)構(gòu)和懸臂式結(jié)構(gòu);從驅(qū)動方式上分,有步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動和交流伺服電機(jī)驅(qū)動。 從水質(zhì)上分,目前工業(yè)中使用的超高壓水射流切割有兩種形式,一是純水切割,可方便地切割任意形狀的軟質(zhì)材料,其割縫約為0.1-1.1mm(如圖2進(jìn)行食品加工),當(dāng)水壓在100MPa以上時,食品、海綿、橡膠、皮革、纖維、塑料、紙張類和紡織品等軟材料可以被切割;其二是加磨料(常用60~100目的石英砂和氧化鋁等)切割,其割縫約為0.8-1.8mm(如圖3進(jìn)行鋼板切割),磨料的加入使得水射流具有了鋸條的特性,增加其切割力,水射流的力量被大大加強(qiáng)了,磨料水射流切割幾乎可以切割任何硬質(zhì)材料,如金屬、復(fù)合材料、石料、陶瓷、玻璃等。 從結(jié)構(gòu)形式上分,可有多種形式,如:二至三個數(shù)控軸的龍門式結(jié)構(gòu)和懸臂式結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)多用于切割板材;五至六個數(shù)控軸的機(jī)器人結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)多用于切割汽車內(nèi)飾件和轎車的內(nèi)襯等。 最簡單的超高壓水切割機(jī)具備兩個數(shù)控軸,由CNC控制X-Y軸數(shù)控移動,并能實現(xiàn)CAD/CAM直接轉(zhuǎn)換,真正做到免鍵盤輸入,無圖加工,只要在CAD畫出的任意復(fù)雜曲線,都可以直接切割成形。 3.2 水射流切割機(jī)床的構(gòu)成 一臺數(shù)控超高壓水射流切割機(jī)床由超高壓水射流發(fā)生器系統(tǒng)、水刀切割頭裝置、數(shù)控切割平臺、數(shù)控系統(tǒng)及其輔助裝置等部分組成。高壓部分是水射流切割機(jī)床的心臟,數(shù)控部分是水射流切割機(jī)床的大腦。
[IMG=圖4 龍門式數(shù)控超高壓水射流切割機(jī)床結(jié)構(gòu)圖]/uploadpic/THESIS/2007/11/2007111410421559532A.jpg[/IMG]
圖4 龍門式數(shù)控超高壓水射流切割機(jī)床結(jié)構(gòu)圖
[IMG=圖5 數(shù)控水射流切割專用數(shù)控系統(tǒng)]/uploadpic/THESIS/2007/11/2007111410422926881L.jpg[/IMG]
圖5 數(shù)控水射流切割專用數(shù)控系統(tǒng)
如圖4為龍門式數(shù)控超高壓水射流切割機(jī)床結(jié)構(gòu)圖。其中數(shù)控切割平臺采用獨特的龍門架雙驅(qū)動設(shè)計,有極好的通用性,床身有很好的穩(wěn)定性、即使在高速運行狀態(tài)也不會產(chǎn)生震動和變形;機(jī)床采用交流伺服電機(jī)、高精度的滾珠絲杠和滾動導(dǎo)軌保證零件加工的高精度;采用高性能的水切割專用數(shù)控系統(tǒng)(如圖5所示)不僅功能完備,實現(xiàn)三軸聯(lián)動控制,具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能,菜單式操作簡單易學(xué),而且保證設(shè)備具有極高的可靠性,在PC機(jī)Windows 環(huán)境下控制機(jī)器及高壓泵;完善的防護(hù)系統(tǒng)能有效的防水防砂,使機(jī)器經(jīng)久耐用;集中自動潤滑系統(tǒng),使設(shè)備的維護(hù)簡單方便。 4 超高壓水射流切割機(jī)加工特點 水射流切割與激光切割、等離子切割、線切割等傳統(tǒng)的切割方法相比,具有如下加工特點: (1)切割品質(zhì)優(yōu)異,加工質(zhì)量高。水射流切割是一種先進(jìn)的“冷態(tài)切割”加工新工藝技術(shù)。水刀切割加工時幾乎不產(chǎn)生熱量,對工件材料無熱影響,因而工件不會產(chǎn)生熱影響區(qū)和熱變形、不會造成材料的組織結(jié)構(gòu)變化或變質(zhì),這對加工熱敏感材料如鈦合金尤為有利;水切割時不會產(chǎn)生裂痕,它可以切割間隙很窄的材料。切縫窄(約為0.075~1.8mm),提高材料利用率,一般而言,純水切割其切口約為0.1mm至1.1mm,加砂切割其切口約在0.8mm至1.8mm之間,隨著砂噴嘴內(nèi)孔直徑擴(kuò)大其切口也就愈大。且切口質(zhì)量好,幾乎無飛邊、毛刺,切割面垂直,切口光滑、平整,無裂縫、無浮渣;切割力小,水刀在工件上所產(chǎn)生的橫向及縱向的作用力極小,對材料不產(chǎn)生直接的表面壓力,幾乎不存在機(jī)械應(yīng)力與應(yīng)變,工件變形小,加工精度較高。 (2)生產(chǎn)效率高。水刀加工切割速度快,效率高,加工成本低;由于高壓水經(jīng)過小直徑的噴嘴以后可以產(chǎn)生極高的能量,所以高壓水射流技術(shù)的效率非常高,能夠在很小的區(qū)域內(nèi)集中極大的能量。 (3)工件材料的廣泛適應(yīng)性。由于超高壓水射流切割幾乎“無堅不摧”,幾乎沒有材料和切割尺寸的限制,被譽為“萬能切割機(jī)”??捎糜诟鞣N軟質(zhì)與硬質(zhì)材料、導(dǎo)電與非導(dǎo)電材料、金屬與非金屬材料、塑性與脆性材料、復(fù)合材料等切割加工;可以輕松地切割鋼板或堅硬的大理石、花崗巖等,對那些因其他方法難以切割的材料如鈦合金及各種復(fù)合材料更是非常理想或唯一的加工手段。 (4)高度彈性化。可切割任意輪廓,切入點和終結(jié)點可選在工件表面的任意一點,可作全方位的切割,可從任何一點開始,無切割方向的限制,可切割出任何復(fù)雜的圖形,可完成各種異形加工,包括各種形狀、角度或斜度,且程序的編輯也容易。 (5)工作環(huán)境好、操作安全可靠。水刀是安全的,水刀噴嘴離被切割材料的距離為2-3mm,一般人的手很難伸到下面去。因其工作介質(zhì)是水,在切割加工過程中無塵埃、無環(huán)境污染、無噪音、無公害,切割過程中清潔、無飛塵,有降溫、滅塵、潤滑等作用,能夠減少大量的粉塵對于環(huán)境的污染,也不會損害人體健康;改善工作環(huán)境,操作環(huán)境整潔,符合環(huán)保要求,提高了操作人員的安全性;切割時不會產(chǎn)生火花和有毒氣體,可以有效地避免火災(zāi)的產(chǎn)生,同時由于水的冷卻作用,工件溫度較低,非常適合對易燃易爆物件如木材、紙張等的加工,這對于安全工程特別是煤礦生產(chǎn)非常重要。 (6)加工成本低。不需要進(jìn)行磨邊等二次加工,不需要冷卻液,可節(jié)省時間及降低制造成本;加工“刀具”為高速高壓水流,水刀不磨損,加工過程中不會變鈍,既減少了刀具準(zhǔn)備、刃磨等時間,同時切割質(zhì)量好而穩(wěn)定,工藝一致性好,效率高。除此之外,水刀所產(chǎn)生的廢料通常也是比較有價值的,因為它是整片形式而非碎屑,可以再一次利用。 (7)具有綠色制造工藝特點。切割用水及磨料來源充足。高壓水射流的工作介質(zhì)是水,不但豐富易取而且便宜。人們知道水資源是一種可再生、無污染的資源,開發(fā)水能對于促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、改善能源消費結(jié)構(gòu)、減少環(huán)境污染等方面具有積極的作用。
[IMG=圖6 超高壓水射流切割機(jī)的切割樣品]/uploadpic/THESIS/2007/11/200711141042437312825.jpg[/IMG]
圖6 超高壓水射流切割機(jī)的切割樣品
(8)便于實現(xiàn)自動化控制,操作簡便。高壓水射流的工作機(jī)構(gòu)具有噴頭體積很小、移動方便,便于實現(xiàn)數(shù)控控制,操作方便,所有操作均可使用軟件控制,易懂易學(xué),減輕工人勞動強(qiáng)度。 總之,高壓水射流技術(shù)符合綠色制造概念的要求,數(shù)控水射流切割平臺與超高壓水射流發(fā)生器組合而成的數(shù)控水射流切割機(jī),作為一種通用切割機(jī)械適用于對各種材料:如陶瓷、石材、玻璃、化纖、復(fù)合材料、合金材料等作任意圖形的平面切割。尤其是適合建筑裝潢石材拼花,服裝業(yè)(切割皮革、布料)、汽車工業(yè)、食品加工業(yè)。如圖6為超高壓水射流切割機(jī)的切割樣品。與傳統(tǒng)的切割工藝相比,水射流切割更具有切縫窄,切口光滑平整,無熱變形,無邊縫毛剌,切割速度快,具有效率高、無污染、操作安全方便和成本低等特點。 5 超高壓水射流切割技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域 水射流加工技術(shù)應(yīng)用于切割,從某種意義上來說是切割領(lǐng)域的一次革命。隨著水射流技術(shù)的成熟及某些局限的克服,水射流切割與其他切割工藝是一種完善的補(bǔ)充,有著十分廣泛的應(yīng)用前景。 水射流切割所加工的材料品種很多,主要是一般切割方法不易加工或不能加工的非金屬或金屬材料,特別是一些新型和合成材料。目前,超高壓水射流切割的技術(shù)廣泛地應(yīng)用于如陶瓷、石材、水泥制成品、紙張類、食物、塑料、布料、聚氨酯、木材、皮革、橡膠、玻璃、化纖、金屬類、硬質(zhì)合金、模具鋼、鈦合金、鎢鉬鈷合金、復(fù)合材料(如以金屬為基體的纖維增強(qiáng)金屬,纖維增強(qiáng)橡膠等)、不銹鋼、鋁合金、高硅鑄鐵及可鍛鑄鐵等等各種材料作任意圖形的平面切割。由于超高壓水射流切割幾乎“無堅不摧”,對那些因其他方法難以切割的材料,如鈦合金及各種復(fù)合材料是非常理想或唯一的加工手段。 6.超高壓水射流切割技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域 (1)工業(yè)制造 超高壓水射流切割幾乎適用于所有工業(yè)領(lǐng)域,如機(jī)器制造業(yè)、模具制造業(yè)、金屬加工業(yè)、航空制造業(yè)、飛機(jī)制造業(yè)、汽車制造業(yè)、石材加工和建筑業(yè)、陶瓷業(yè)、輕工業(yè)、造紙業(yè)、橡膠業(yè)、紡織和皮革工業(yè)、電子工業(yè)、食品工業(yè)等行業(yè)中。用水射流切割碳纖維復(fù)合材料,各種堅硬的金屬及非金屬材料,或帶有蜂窩結(jié)構(gòu)的材料等。以汽車制造業(yè)為例,其中汽車內(nèi)部裝飾材料(如汽車地毯、儀表板、頂蓬等)的加工占水射流加工的40%,此外,還用于汽車后架、車輪罩和隔熱材料等的切割。由于數(shù)控技術(shù)發(fā)展,因此,水射流切割很容易通過計算機(jī)實現(xiàn)自動控制,從而可切割各種曲線形狀的工件。目前,國內(nèi)外已安裝了數(shù)千條水射流自動切割生產(chǎn)線。 (2)安全減災(zāi)環(huán)保 高壓水射流技術(shù)廣泛應(yīng)用于橋梁、水電工程等大量使用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的部門,特別在煤炭、石油、化工、軍工、核工業(yè)等自然條件惡劣、工作危險的部門應(yīng)用,能高效作業(yè),大大減輕工人勞動強(qiáng)度、改善勞動環(huán)境、降低和防止危險事故的發(fā)生。在地震搶險和災(zāi)后重建工作中,高壓水射流噴霧降塵和切割混凝土結(jié)構(gòu)等能夠發(fā)揮重要作用。 (3)建筑物的切割或破碎 高壓水射流可以按人們的意愿,在各種建筑物上切割、開孔、破碎。因此,可用于拆除舊建筑物,維修橋梁,開挖鋪設(shè)電纜或煤氣管道的溝槽,破碎馬路等等。 雖然理論上說超高壓水切割可以切割任何材料,但在應(yīng)用上還是有所側(cè)重的。超高壓水切割的用途主要有三個:一是切割非可燃性材料,如大理石、瓷磚、玻璃、水泥制品等材料,這是熱切割無法加工的材料;二是切割可燃性材料,如鋼板、塑料、布料、聚氨酯、木材、皮革、橡膠等,以往的熱切割也可以加工這些材料,但容易產(chǎn)生燃燒區(qū)和毛刺,而水切割加工不會產(chǎn)生燃燒區(qū)和毛刺,被切割材料的物理、機(jī)械性能不發(fā)生改變,這也是水切割的一大優(yōu)點;三是切割易燃易爆材料,如彈藥和易燃易爆環(huán)境內(nèi)的切割,這是其它加工方法無法取代的。 一般情況下,能夠利用激光、等離子、火焰、線切割、鋸、銑削等加工方法基本滿足加工工藝要求時,則不宜采用水切割加工,畢竟水切割的運行成本較高,噴嘴、導(dǎo)流套、高壓密封件等都是進(jìn)口的耗材,價格較貴。但當(dāng)您感到激光和等離子所能切割的厚度太薄,所產(chǎn)生的毛刺太大,所產(chǎn)生的熱影響區(qū)不利時,您可以考慮選用水切割;當(dāng)您感到火焰切割的毛刺太大、粗糙度太差、熱影響區(qū)太大時,您可以考慮選用水切割;當(dāng)您感到線切割的速度太慢,并且不能切割非導(dǎo)電材料時,您可以考慮選用水切割;當(dāng)您感到銑削的方法產(chǎn)生了許多廢屑,造成了很大的浪費時,您也可以考慮選用水切割;當(dāng)您感到使用圓鋸和帶鋸太慢,而又不能進(jìn)行非直線切割時,您可以考慮選用水切割;當(dāng)您切割易燃易爆材料或在易燃易爆的環(huán)境下切割時,則必須考慮選用水切割;當(dāng)您切割時不想產(chǎn)生毒副氣體、不需二次加工、不想產(chǎn)生熱效應(yīng)或變形或微裂縫、又想產(chǎn)生良好的切邊品質(zhì)并能同時切割細(xì)小的孔時,您更要考慮選用水切割??傊?,水切割是一種萬能的切割方式,但某些場合下的使用并不是最佳的,所以選擇時要做具體分析。 7 超高壓水射流切 割技術(shù)發(fā)展趨勢展望 顯而易見,超高壓水切割有許多優(yōu)點,水射流切割工藝幾乎可以切割各種材料,但也從技術(shù)角度提出更高的要求,如數(shù)控技術(shù)、水射流的壓力、切割的速度(割槍的移動速度)、噴嘴的形狀和出口直徑以及噴嘴材料的耐磨性、超高壓的密封問題、超高壓的壓力容器安全問題、超高壓的可靠性、增壓器設(shè)計、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計、磨料的種類選用、噴射技術(shù)、超高壓水射流切割的工藝技術(shù)等發(fā)展都是同行業(yè)關(guān)注的焦點。 超高壓水射流切割技術(shù)發(fā)展趨勢可以概括為以下幾個方面: (1)主機(jī)設(shè)計日趨完善。如主機(jī)的超高壓、大功率化,目前水射流的壓力已超過500MPa,主機(jī)的超高壓、大功率化等研究與開發(fā)十分活躍,設(shè)計工作壓力更高的、更加穩(wěn)定的高壓系統(tǒng)是當(dāng)前研究熱點之一。如國外的高壓部分設(shè)計有兩個高壓發(fā)生器,其中一個高壓發(fā)生器工作,另一個高壓發(fā)生器備用,兩個高壓發(fā)生器交替工作,可以保證機(jī)床連續(xù)工作;其完善的自動診斷及保護(hù)功能使其運行更安全、維護(hù)更加簡單方便;機(jī)床定位精度高,其直線定位精度為±0.076mm,重復(fù)定位精度為±0.050mm;設(shè)計了自動調(diào)高系統(tǒng),能夠在切割過程中自動調(diào)整切割頭與工件之間的距離以保證優(yōu)良的切割品質(zhì)和防止砂管被撞斷;此外如發(fā)展為加裝多個切割刀頭形式,即用一臺高壓系統(tǒng),同時帶動3~4個噴嘴同時進(jìn)行切割;加砂切割頭帶自動輸砂裝置;采用高度及碰撞感應(yīng)器;增加自動化除砂系統(tǒng)等等。 (2)切割工藝參數(shù)不斷優(yōu)化,進(jìn)一步提高效率,減少磨料消耗和降低能耗,如最佳的磨料量使用可節(jié)省成本。儲備了工件材料數(shù)據(jù)庫,用戶可根據(jù)工件材料種類、厚度和加工要求自動變換加工參數(shù),操作者可自行擴(kuò)展數(shù)據(jù)庫。 (3)控制系統(tǒng)追求智能化、數(shù)控化控制。要進(jìn)一步完善專用的水切割數(shù)控系統(tǒng)的功能,發(fā)展智能化控制,使工藝參數(shù)能在加工過程中自適應(yīng)調(diào)整。尤其是實現(xiàn)從一般的兩軸控制系統(tǒng)發(fā)展為五軸的、用于3D輪廓切割的控制系統(tǒng)。采用PC控制的簡便的編程系統(tǒng),帶圖形顯示界面。切割路徑模擬演示,用以檢查切割過程,計算切割路徑長度、切割時間,核算加工成本。 (4)進(jìn)一步擴(kuò)大超高壓水射流切割加工的應(yīng)用范圍。5個控制軸可以切割立體的輪廓并可以進(jìn)一步擴(kuò)展應(yīng)用范圍。由二維的切割和去毛刺加工發(fā)展至孔加工和三維型面的加工。與機(jī)器人相結(jié)合的水射流加工設(shè)備脫穎而出,高壓水管以螺旋形繞在機(jī)器人手臂上,利用機(jī)器人手臂和手腕可使水切割頭的噴嘴快速沿直線或弧線運行,達(dá)到3維加工工件的目的。 (5)今后需在制作材料、加工工藝,裝配工藝等方面加大研究。提高設(shè)備的可靠性和易損件等零部件壽命特別是關(guān)鍵零部件,如高壓泵、噴嘴等的壽命。由于水噴射的流速達(dá)到了2~3倍的音速,壓力高達(dá)500MPa以上,由于強(qiáng)大的壓力,很多零配件像噴嘴、砂管、密封圈等易磨損,壽命低,不得不停機(jī)進(jìn)行調(diào)整更換,目前高壓泵和閥體的壽命可達(dá)6000h,噴嘴的壽命可達(dá)2000h,但多數(shù)還達(dá)不到這個指標(biāo)。故如何通過提高材料的性能,采取一系列防磨損措施,進(jìn)而延長易損件的壽命,降低水切割加工成本,是今后的研究重點之一。 我國相關(guān)工業(yè)部門已從國外引進(jìn)了多套高檔次水切割系統(tǒng),用于切割鈦合金、鋁合金、不銹鋼、碳纖維、航空玻璃以及復(fù)合材料等。但由于存在加工速度慢、加工效率低、加工精度不理想等問題,因此未能在我國得到廣泛的應(yīng)用。研究高壓水射流切割的工藝技術(shù),可以通過優(yōu)化工藝提高加工速度,改善加工精度,為高壓水射流切割的推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ),進(jìn)而提高我國在材料切割特別是特種材料切割領(lǐng)域的加工水平。超高壓水射流切割技術(shù)是一種符合當(dāng)今可持續(xù)發(fā)展潮流的綠色制造技術(shù),是一種新型的冷態(tài)高能束切割技術(shù),它是近20年來迅速發(fā)展起來的一門新技術(shù),其應(yīng)用十分廣泛。超高壓水射流技術(shù)的發(fā)展體現(xiàn)了綠色制造概念正逐步深入人心,越來越被人們所重視,被認(rèn)為是21世紀(jì)優(yōu)先發(fā)展的主流切割技術(shù)。作為21世紀(jì)的綠色切割工具,超高壓水射流切割機(jī)有著很多優(yōu)勢,而且很有應(yīng)用前景,今后正向高效、多功能、智能化、高精度化、環(huán)?;较虬l(fā)展。中國作為“世界制造業(yè)中心”,應(yīng)該盡快武裝好自己的切割工具,發(fā)揮出更高的生產(chǎn)力水平。 第二屆伺服與運動控制論壇論文集 第三屆伺服與運動控制論壇論文集

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