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        高壓水射流切割機器人原理及組成
        來源: 時間:2022-05-07 瀏覽:7917
        高壓水射流切割技術,是利用高壓水發生設備產生高壓 水,通過噴嘴將壓力能轉變為高度聚集的水射流動能,用這 種射流對物料進行切割、破碎和清洗。

        高壓水射流切割技術,是利用高壓水發生設備產生高壓 水,通過噴嘴將壓力能轉變為高度聚集的水射流動能,用這 種射流對物料進行切割、破碎和清洗。其中對材料的切割和破碎,主要是利用漩渦水射流的剛性;而對材料的清洗, 多的是對水射流的柔性?,F代的水切割技術,通常和數控技 術集成,構成數控水切割機床,由數控系統操縱水刀,完成 復雜軌跡的切割。高壓水射流切割原理如圖 1 所示。


        工作時,首先通過增壓器將水壓升到 300 1000MPa( 能轉變為壓力能),然后使高壓水通過直徑為 0.1 0.6mm 的噴嘴, 2 3 倍聲速噴出(壓力能轉變為動能)。當水 射流沖擊被切割材料時,如果壓力超過材料的破壞強度, 可切斷材料。純水射流切割適用于一些較軟而有韌性的物料 切割,如紙張、皮革、木材、塑料、各種纖維材料等,進一 步提高壓力后可用于切割較薄的金屬材料,如飛機蒙皮等。

        實踐中,人們發現通過在水射流中加入磨料可以大幅度 提高水射流的切割能力,其原因在于磨料的密度較大,可以 使水射流動能更為集中,沖擊力也就更為集中,同時磨料表 面鋒利的尖刃可以對切割靶物進行微切削,含有磨料的水射流的切割情況就像砂輪一樣,只不過一般砂輪的軟質基體在 這里被水射流代替了。

        磨料射流切割根據磨料加入的方法又分成前混和后混兩 種。前混磨料射流切割是在水射流形成前,使水、磨料均勻 混合,之后在高壓下水和磨料從噴嘴中高速噴出,磨料和水 流具有相同的壓力和速度,但實現有一定難度。后混磨料射 流切割是在高壓水射流形成后,依靠高壓水流經過水噴嘴時 所產生的負壓來吸卷和加速磨料,因而磨料很難進入射流的 核心而得到充分加速,即磨料很難達到水的速度,這導致能 量的浪費。磨料通常采用粒度為 80 150 目的二氧化硅、 化鋁、柘榴石等,磨料的狀態有干式和濕式兩種,其供給方 式分自吸式和動力機械 ( 壓縮空氣和泵 ) 輸送式,大多數使用 干式磨料,供給方式采用自吸式。工作示意圖如圖 2 所示。


        2.2 系統組成

        使用高壓清洗機進行水切割是指將水增至到高壓狀態, 然后通過節流小孔,讓水壓的熱能轉化成射流動能,最后采 用這種高速密集的水射流來進行切割施工。磨料水射流切割 就是再往水射流中加入磨料粒子,經混合管形成磨料射流進 行切割。高壓水射流切割機器人系統組成如圖 3 所示。


        實現上述功能的部件分別是

        (1)機器人系統

        機器人系統中包含機器人、控制柜、示教器和安裝底座 及水刀頭夾持治具,是水刀切割系統中的控制部分,實現水 刀的切割流程控制切割路徑規劃和外圍設備的協同控制。

        (2)供水裝置

        就是將水質軟化,這是切割作業時必備的條件,沒有供 水裝置,要達到切割的目的那簡直就是空想,根本不可能實現, 因此,供水裝置勢必不可缺的。

        (3)增壓裝置

        增壓裝置是設備的重要構成部件,其核心是增壓器。 壓器能夠使水到達可以正常工作的水壓,確保切割任務的按 時完成,因此,這一構件也是非常重要的。

        (4)高壓水路裝置

        增壓系統和切割頭裝置是由高壓水路連接的。在具體施 工時,要采用超高壓鋼管和旋轉接頭,鋼管要有撓鉤性, 類接頭要耐用、可靠、靈活,除此之外,旋轉接頭要有多種 旋向型式和一定的工作壽命,才能保證切割工作的正常運行。

        (5)磨料供給裝置

        這一裝置包括料倉、磨料、流量和輸送管。

        (6)切割頭裝置

        切割頭裝置包括——高壓水開關閥和寶石噴嘴、水磨料 混合室和混合管等部件。

        (7)運動控制裝置

        現如今的切割設備都是由微機控制或由工業機器人操作, 可實行五軸聯動。由此看來,高壓水射流切割是一種高精度 的切割工藝方法,必須由高精度的切割設備來充分配合才能 滿足工作的要求。

        (8)接收裝置

        切工件和割頭的處于接收裝置的上方,接收裝置就是用 來收集切割剩余射流。具有消能、降噪、防濺和安全等功能。


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