数控特种加工技术第二版课件教学ppt作者 丛文龙 张祥兰第7章 数控射流加工.ppt

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1、第7章数控射流加工主编：丛文龙张祥兰学习目标与要求：1.了解数控射流加工的原理、特点及应用；2.了解数控射流加工设备的组成及各部分的功用；3.了解数控射流加工的主要工艺指标及其提高途径。7.1射流加工的原理、分类及特点一、射流加工的原理射流加工的原理如图7-1所示，运用液体增压原理，通过特定的装置（增压器或超高压水泵），将过滤后的工业用水加压至100～400MPa，再经过直径为0.08～0.5mm的喷嘴孔口后，形成500～900m/s的高速细径射流，功率密度高达106W/mm2，用其对被切割材料进行切割。图7-1射流加工的原理1—喷嘴2—工件3—排水口二、射流加工的分

2、类根据射流介质的不同，射流加工技术分为纯水射流加工、磨料水射流加工和聚合物水射流加工三类。1．纯水射流加工纯水射流加工（Water-JetCutting，简记为WJ）使用工业用水作为工作介质。因切割力较小，用于切割软质材料，如纸张、橡胶、塑料、毛毯、玻璃钢、石棉板、木材和纤维制品等。2．磨料水射流加工磨料水射流加工（AbrasiveWater-JetCutting，简记为AWJ）使用混有细粒度磨料的水射流作为工作介质。与纯水射流相比，磨料水射流将纯水射流对物料的静压连续作用改变为磨料粒子流对物料的高频撞击与冲蚀作用，可成倍地提高切割力，拓宽了切割材料的范围，几乎可切割

3、所有的硬质材料，如金属、非金属、金属基及陶瓷基复合材料等，是应用最广的射流加工方法。3．聚合物水射流加工聚合物水射流加工通过向水中加入少量高分子长链聚合物，如聚乙烯酰胺等，可提高射流密集度及射程，能切割较软或稍硬材料。三、射流加工的特点射流加工具有如下特点：（1）加工时对材料无热影响，工件不会产生热变形和热损伤，对加工热敏感材料尤为有利。（2）可以切割各种金属、非金属材料，各种硬、脆、韧性材料，在石材加工等领域，具有其它工艺方法无法比拟的优势。（3）切缝窄（0.15mm～2mm），切口质量好，几乎不产生飞边毛刺。（4）切割时无尘、无味、无毒、无火花，振动小，噪声低，对

4、环境无污染，且可在深水下作业。（5）速度快（切割速度可达0.5m/s），效率高，加工成本低。（6）不损伤加工表面，特别适合工程塑料、复合材料和纺织品的切割。（7）喷嘴的成本较高，使用寿命、切割速度和精度仍有待进一步提高。7.2数控射流加工设备数控射流加工设备俗称为“水刀”，其主要组成部分有：增压器、喷嘴、管路系统、执行机构、控制系统等。CWC系列数控高压水力切割机如图7-2所示。图7-2CWC系列数控高压水力切割机1—横梁（X轴）2—切割头（Z轴）3—增压器4—控制系统5—工作台（水槽）一、机床运动在图7-2所示的数控射流加工设备中，喷嘴安装在切割头2上，切割头可沿横

5、梁1（X轴）往复运动。同时，横梁还可沿工作台5（Y轴）往复运动。X轴、Y轴均采用滚珠丝杠驱动装置和线性导轨，具有较高的运动精度。切割时，工件固定在工作台（水槽）5上，在数控系统的程序控制下，切割头在XY平面内运动，可实现任意形状的平面曲线切割。为了调节喷嘴与工件之间的距离（称为靶距），切割头上通常需要配备Z轴方向的直线驱动装置。为了提高切割效率，还可以在同一个切割头上配置多个喷嘴，进行多件同时切割。由于超高压水射流属于点切割，即在其切割范围内可以到达任何一点，故在计算机控制下，可以切割出任意复杂的图形，重复定位精度可小于±0．05mm。在进行石材拼花切割时，由于计算机

6、可以方便地实现间隙补偿，因此，能够做到零件形状配合的严丝合缝。为了切割三维复杂形状零件，切割头可以安装在关节式机器人的手臂上，进行五轴联动，从而可实现多自由度的空间切割。二、射流加工设备的液压原理射流加工设备的液压原理如图7-3所示。增压器4的中间大活塞由液压泵1驱动，低压供水泵2打出的低压水经过粗、细两道次过滤后，进入增压器两侧的超高压水缸内，并获得超高压。增压器两端设有无触点行程开关1SQ、2SQ，通过交替发信号，可实现三位四通电液换向阀的换向。图7-3射流加工设备的液压原理1—液压泵2—低压供水泵3—远程调压阀4—往复式增压器5—超高压单向阀6—单向阀7—超高压

7、压力表8—超高压蓄能器9—超高压柔性钢管10—液控单向阀11—喷嘴12—工件13—工作台（水槽）14—控制液压泵当三位四通电液换向阀两侧的电磁铁1YA、2YA均不通电时，液压泵空负荷运行。准备切割时，1YA通电，液压泵排出的压力油进入增压器大活塞的右侧腔体，驱动活塞向左移动，通过水缸中的小柱塞将左侧水缸中的水增压，增压后的高压水一方面关闭超高压单向阀5，另一方面顶开单向阀6进入超高压蓄能器8及管系中。在此过程中，单向阀6a及阀10关闭，系统水压逐步升高。当增压器大活塞左行至行程终点时，行程开关1SQ发信，致使1YA失电，2YA通电，电液换向阀换向。此