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超高壓水切割的水平標志

閱讀:57發布時間:2024-11-7

為應對國內需求和國際競爭,筆者承擔了2015 年國家 863 計劃:復合及特種耐高溫材料超高壓水射流加工裝備與工藝,表 1 列出了本課題樣機與國外同類產品的技術參數對比,由此可見,特大型、曲面加工、參數、五軸聯動、加工 - 測量 - 調控一體化自動化控制、高精度、速度要求和工藝數字模型等構成了超高壓水切割技術的水平標志。

圖 1 所示為特大型水切割專用加工機床的總成,其試驗數據為:磨料:石英砂 120 目,工作壓力 385 MPa,切割速度 435 mm/min,磨料耗量 400g/min,噴嘴直徑:寶石水噴嘴 0.25 mm,磨料噴嘴0.76 mm,靶距 3 mm。成套裝備的構成如下[5]:

(1)超高壓增壓器系統。采用對置式雙缸 2臺增壓器并聯方式,工作壓力 450 MPa,單臺流量 3L/min,缸體采用雙層嵌套,承壓材料為 15-5HP,柱塞直徑 22 mm,行程 100 mm,往復次數 70 min-1。
(2)龍 門 式 切 割 平 臺。 工 作 尺 寸15000mm×5000 mm,采用齒輪齒條傳動,Z 軸運動尺寸1200 mm,采用伺服電機控制器和軟件控制各運動件,采用光柵隨機測量主梁行走位置。

(3)點陣浮動托架。采用標準的立柱點托架,以 120個點構成對特大型曲面工件的附合支撐和定位,每個支點會 3D 旋轉真空杯構造實現柔性支撐,自帶動力用以調節其高度和轉角,點陣升幅為 600 mm。

(4)磨料射流五軸聯動切割頭系統。包括磨料射流切割頭,固定在電主軸(Z 軸)上的五軸聯動總成部件,C 型杯總成部件,置于橫梁上的真空泵和磨料收集器及管路總成。作業時,五軸聯動部件帶動切割頭做 3D 動作并沿 Z 軸升降,工件
夾在C型杯間做切邊工作,磨料廢液由C型杯(內置消音鋼珠)接取并經真空泵抽吸至集液器進行固液分離。
(5)3D 水切割運行軟件。該軟件的核心是將五軸聯動與點陣托架動作同步控制調節,亦即它將識別曲面、調節點陣附合曲面且控制切割頭沿曲面邊緣切割作業,因為增加了點陣托架的同步動作,使得運行軟件成為技術關鍵。
(6)在線測量系統。在橫梁上設置 2 個立軸,一個為水刀 Z 軸,另一個裝機械刀具備用和在線測量探針,通過其反饋實現“加工、測量和調控"一體化自動控制全加工過程。


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