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1、数控型低压水刀的研制1、212张东速,段雄,刘本立(1中国矿业大学机电学院,江苏徐州221008;2安徽理工大学机械工程学院,安徽淮南232001)摘要:利用前混合磨料射流技术和数控技术,研制出了新型的低压水刀。对低压水刀的组成、工作原理、工作参数及实际应用情况进行了叙述,并进行了实例切割。结果表明:该水刀具有切割效率高、比能耗低、自动化程度好等特点,是一种新型的冷切割设备。关键词:水射流;前混合磨料射流;数控系统;切割机中图分类号:TG664文献标志码:B前混合磨料射流技术是近年来发展起来的一项新技术。该项技术的基本原理就是通过一定的技术手
2、段,将具有一定粒度的磨料粒子加入到高压水管路系统中,使磨料粒子与高压水进行充分混合后再经喷嘴喷出,从而形成具有极高速度的磨料粒子流磨料射流。由于这种含有磨料的射流是在水射流喷射之前就完成了磨料与高压水的混合过程,故称之为前混合磨料射流。与纯水射流相比,磨料射流将纯水射流对物料的静压连续作用改变为磨料图1低压水刀系统原理图粒子流对物料的高频撞击与冲蚀作用,其作用效果定压力40MPa,额定流量12L/min,配套功率大为改观。而前混合磨料射流与引射式磨料射流相11kW。此外,还增配了安全阀、卸荷阀、过水水箱比,因磨料与水混合得充分、均匀,磨料粒子的加速等
3、,从而形成高压泵站,用于向整个工作系统提供高时间长,获得的能量高,对物体的作用效果更加突压水源。出,因而其工作压力可大大地降低。目前,依托引射12磨料射流发生装置式磨料射流技术形成的切割设备在进行切割作业该部分是形成前混合磨料射流的关键,主要由时,约需200~400MPa的工作压力,一般称为超高磨料罐、浆化装置、磨料截止阀、磨料浓度调节阀、单压水刀。而采用前混合磨料射流技术形成的切割设向阀、混合室和高压胶管等组成。由泵站供给的高备在切割相同的试件时,所用的压力仅为20~40压水经过该发生装置后即可调制出具有一定浓度的MPa,相比之下可称为低压水刀。由于压力
4、等级的磨料浆体,磨料浆体通过高压胶管输送至喷嘴喷出,降低,设备的可靠性、安全性也得到提高,设备的使即形成磨料射流。磨料浓度调节阀可调节射流的磨用寿命也进一步延长。料浓度。关闭磨料截止阀可以形成纯水射流。前混合磨料射流是笔者的专利技术(专利号:13磨料筛分与灌装系统88109149.9)。经不断地努力,目前已解决了该项技该部分的主要功能是回收可重新使用的磨料并术应用中必须解决的磨料筛分、磨料灌装、磨料浓度且完成磨料向磨料罐内的灌装。它由淹没式筛分装调节及阀组顺序控制等一系列配套的技术问题,使置﹑砂浆泵﹑水砂输送两用阀﹑高压砂阀、手动卸该项技术转化为可供实用的
5、切割设备。本文将对利压阀﹑储料斗、输水软管等组成。用前混合磨料射流技术和数控技术相结合后所研制回收磨料时,从喷头喷出的磨料首先落入切割的数控型低压水刀作一简介。工作台的磨料回收斗内,再通过机械输送或流体输送的方式将磨料送到筛分装置进行筛分,可复用的1数控型低压水刀的组成磨料落入储料斗内,而粒径大的颗粒和杂质则留在数控型低压水刀包括:高压泵站、磨料射流发生筛框内定期排出。装置、筛分与灌装系统、切割工作台、数控系统等,其储料斗的底部安装了水/砂输送两用阀,阀的一系统原理图如图1所示。端与砂浆泵相连。关闭该阀,可以利用辅助水箱的11高压泵站水冲洗管道,开启该
6、阀可以将储料斗内的磨料输送低压水刀所用的高压水泵为卧式三柱塞泵,额到磨料罐内。新技术新工艺机械加工工艺与装备2007年第11期41低压水刀的水路系统图如图2所示。余能量。回收斗内的磨料可以通过机械或砂浆泵送入筛分装置进行筛分,使磨料循环使用,降低成本。18数控系统该控制系统采用交流伺服电动机驱动的闭环控制系统,由操作台及控制柜组成。操作台内装:工业计算机、I/O模块、运动控制模块。控制柜内装:高压水泵控制电路、磨料射流发生装置阀组顺序控制电路、交流伺服电动机的驱动器及其他相关控制电路。系统的软件采用超高压水刀使用的数控加工专用软件,其操作系统
7、平台是Windows,利用该系统图2水路系统图可以完成绘图设计、加工代码生成、联机通信等功砂浆泵将磨料浆体经过低压管﹑高压砂阀注入能,集图纸设计与代码编程于一体,可加工任意曲磨料罐内,在磨料罐的上部进行水砂分离,磨料沉入线,确保加工的准确性和精确性。罐内,而水经过另一侧管路溢回储料斗内再次用作2低压水刀的主要技术参数混浆。高压砂阀的功用是实现磨料罐与大气相连通。灌装完成后将高压砂阀关闭,使磨料罐处于封系统工作压力40MPa闭的状态。在高压砂阀上装有旋塞式手动卸压阀,系统工作流量12L/min它的作用是在开启高压砂阀前对处于高压状态的磨磨料罐容积100
8、L料罐进行卸压密封。射流中磨料的重量浓度0%~40%
