多功能超高压水射流加工装备的研制

由于水射流切割加工具有对材料无选择性的特点,使其在复合材料、超硬非金属材料等特种材料加工领域,具有无比的优越性。在超高压水切割技术的基础上,探讨了超高压水射流车削、铣削及抛光的加工机理,介绍了多功能超高压水射流加工装备的设计参数,分析了多功能超高压水射流加工装备的关键结构,通过装备的研制和多种材料的水射流加工试验表明,零部件的超高压水射流车削、铣削、抛光等水射流加工技术可行。     

超高压水切割多功能特征解析

航空航天对超高压水切割提出了特殊技术要求,笔者应对大尺度曲面复合材料切割,大型叶轮粗加工和特殊精细切割,复合材料的铣削、钻孔、抛光等需求,以国家863计划课题为契机,研制了500MPa压力的特大型专用机翼加工装备和多功能加工中心,本文介绍了这2台先进装备所引发的超高压水射流多功能技术特征,并结合国外同步先进水平解析了实现高难度水切割、铣削等多功能应用的技术模块、参数匹配、工艺方法和试验结果。     

500 MPa水切割射流发生装置的设计

超高压水切割技术应用于碳纤维等纤维增强复合材料切割加工,射流压力和工作流量的工况参数是高质高效切割复合材料的重要前提条件。探讨了纤维增强复合材料水切割机理和射流工况参数,介绍了500 MPa压力级的纤维复合材料水切割射流发生装置参数计算,阐述了射流发生装置主要结构,运用有限元分析方法校核射流发生装置主要部件,通过计算、分析和试验表明射流发生装置满足切割射流工况要求。     

大尺寸碳纤维复合材料飞机蒙皮构件 精密水切割装备的研制

碳纤维复材是典型的难加工材料,碳纤维复材飞机蒙皮构件的高质高效切削铣边技术是国内外航空先进制造技术研究热点。探讨了碳纤维复材的超高压水切割机理,分析了大尺寸碳纤维复材飞机蒙皮构件精密水切割装备的设计难点,阐述了500 MPa压力级水射流机组、五轴联动水切割机床、浮动点阵柔性托架、水刀头机构、数控系统等部件的关键技术,经过方向舵蒙皮精密水切割试验表明符合相关加工要求。     

高端超高压水切割机的水平标志

为了发展中国的超高压水切割机产业,中国制定并实施了国家标准《超高压水切割机》(GB/T26136—2010),它为压力为400MPa以下的大路产品提供了生产、检验等技术规范。然而,近年来水切割工艺越来越偏离传统的石材、玻璃、钢板切割等市场,向复合材料成型加工转变,针对大尺度曲面复合材料加工和耐高温超硬复合材料零件加工两大用途,高端超高压水切割机成套装备进入研发阶段。这种产品应具备以下水平标志:(1)工作压力达到500MPa,流量6L/min,以具备相应的切割效率;(2)五轴联动控制切割头的灵活、准确作业;(3)大尺度点阵浮动切割平台确保大尺度曲面的定位;(4)加工测量一体化与误差自动补偿技术;(5)具备车、铣、钻、抛光为一体的仿机加工工艺。上述高端水切割机的实现,使水切割工艺进入到一个加工特种材料、异形切割和加工异形的崭新的领域。     

超高压水射流技术的基本原理及应用

超高压水射流技术其实并非新近出现,早在1974年,美国的FLOW公司就首先将其应用于工业切割领域并使其商业化,经过近30年的发展,已日趋成熟。超高压水射流技术因其切割品质好、不受材料及厚度限制、切割成本低、无污染等诸多优点及特性已被越来越多的用户所接受,并逐渐成为趋势。 1、水射流设备工作原理 超高压水刀的基本技术既简单又极为复杂。当水被加压至很高的压力并且从特制的喷嘴小开孔(其直径为0.1mm至0.5mm)通过时,可产生一道每秒达近千公尺(约音速的三倍)的水箭,此高速水箭可切割各种软质材料,包括食品、纸张、纸尿片、橡胶及泡棉等,此种切割被称为纯水切割。而当少量的砂如石榴砂被加入水射流中与其混合时,所产生之加砂水射流,实际上可切割任何硬质材料,包括金属、复合材料、石材及玻璃。超高压水刀也可使用于各种     

不同压力下前混合磨料射流切割CFRP的试验研究

通过介绍前混合磨料水射流系统组成及工作原理,利用两相流对磨料粒子的受力情况进行了探讨,建立磨料射流微粒冲蚀切割材料的微观过程模型。在对碳纤维复合材料(CFRP)切割试验的基础上,通过调整前混合磨料射流系统的压力,可以提高碳纤维复合材料的切割效率并获得良好的切割效果。     

水射流新型应用技术与装备的研究

挖掘水射流技术应用领域和开发高端水射流装备一直是国内外水射流技术发展的目标。在分析水射流应用及装备研制共性技术基础上,对我国的磨料水射流钢管冷态除鳞(锈)、水射流路桥建筑破拆及航空复合材料水切割等3种不同压力等级的水射流应用新技术,分析了各自领域内传统工艺的不足和水射流新技术的机理,介绍了水射流装备的研制及工程应用的情况,为进一步推广新工艺提供借鉴参考。     

超高压水射流切割机

超高压水射流切割机超高压水射流切割技术是继等离子切割、激光切割、电火花线切割、氧乙炔切割和金属刀具切割之后又一种新型切割技术。它是将水加压至２８０ＭＰａ（４００００Ｐｓｉ）所形成的超高压水射流（以６８０ｍ／ｓ的高速从直径０．２５ｍｍ红宝石小孔中射出）...     

基于淹没环境的超高压后混合磨料水射流切割试验研究

利用超高压水射流切割试验系统,在80～280MPa压力范围内进行淹没磨料水射流切割试验研究,通过试验及数据分析,验证了后混合淹没磨料射流切割的可行性,得出了磨料粒径和质量流量、射流压力、靶距、切割横移速度等参数对射流切割性能的影响规律,对于脆性和塑性材料,试验中各参数对切割深度的影响基本一致.结果表明:在试验给出的工况条件下,磨料流量存在最佳值,在一定范围内切割深度随磨料流量增加而增加,当磨料流量达到一定值后,切割深度随流量增加反而下降;切割深度与射流压力基本呈线性增长关系;随着靶距的增大,切割深度逐渐减小;切割深度随切割速度的增加呈指数衰减趋势,并且相同试验工况下淹没射流切割深度要大于非淹没状态.试验结果为超高压淹没磨料水射流的实际应用和研究提供了参考.     

基于Access的热切割机数控系统数据库设计

热切割机数控系统在加工过程中需要处理大量数据,为提高数据流操作的稳定性与高效性,提出了将Access数据库技术应用到数控系统数据存储中的一种方法。分析了热切割加工工艺参数及加工代码格式,设计了相应数据库字段,构建了热切割加工工艺参数表、加工程序表以及割缝补偿表,进而构建了热切割数控系统数据库,进行了数控系统数据库读写实验。实验结果表明,数据库读写性能稳定、效率高,满足热切割数控系统的加工要求。     

Fuzzy-Logic Based Knowledge Representation for Water Jet Cutting of Light-Weight Composites

The process of water jet cutting has advantages over laser beam cutting, especially in the case of temperature-sensitive materials. Together with the foam and cellulose material processing, the processing of composite materials of lightweight structures is becoming more and more important. In order to meet given requirements, these sandwich constructions can have various types of cover layers (defined by e.g., sheet thickness and material) and consist of core materials (differing e.g., in geometry or in structure).

Unlike simple sheets, multilayer structures have greater influence on the cutting result. When the process is planned, the CAD/CAM-systems must take all sheets of the composite material into account in order to avoid manufacturing problems. Due to the great variety of composite materials and desired contours, the necessary knowledge or experience must be efficiently represented. There is no universal system model for all these variations. This paper suggests a fuzzy-logic theory to build up a knowledge base for the water jet cutting of composite materials. The knowledge contained within the fuzzy-logic base proves to be efficient, due to the relatively high speed at which it can be acquired and due to the possibility to apply it to different structures. Development and structure of the necessary linguistic rule base are presented using sinusoidal composite material made of aluminium as an example. The expert system optimized according to the given design parameters determines the optimal cutting speed for the desired cutting contour.     

金刚石刀具高速精密切削加工的研究

采用聚晶金刚石刀具和天然金刚石刀具对LY12高强度铝合金进行了高速精密切削试验 ,系统研究了切削条件、切削用量对加工表面粗糙度的影响规律。结果表明 ,在比常用切削速度高 8倍的高速切削速度范围内(v=80 0～ 12 0 0m/min) ,采用圆弧刃天然金刚石刀具可获得Ra0 0 4～ 0 0 6 μm的高光洁加工表面 ;采用直线刃聚晶金刚石刀具可获得Ra0 0 7～ 0 1μm的光洁加工表面。切削速度对加工表面粗糙度的影响主要受到机床动态特性的制约 ;进给量的选择范围较大 ;背吃刀量对加工表面质量影响极大 ,为获得较小表面粗糙度必须合理选用背吃刀量     

浅析高压水射流加工技术及应用

高压水射流是一项在工业上应用广泛的技术.介绍了高压水射流技术加工特点及应用,分析了高压水射流切割加工机理,简单介绍了该技术在机械加工领域中的应用状况,通过本文的论述,能够使高压水射流技术从业者更加了解高压水射流加工技术以及相关原理.     

汽车钛合金连杆切削加工中的刀具磨损研究

以汽车钛合金连杆为研究对象,分析了钛合金连杆在切削加工工艺过程中的刀具磨损量、切削力和刀具寿命随着切削速度、润滑压力的变化规律。试验分析结果表明:刀具磨损量随着切削速度的增加而增加,随着水射流润滑压力的增加先减小后增加;刀具切削力和轴向力均随着水射流压力的增大先减小后增加,但轴向力的变化较切削力更加敏感,变化速率更快;刀具寿命随着切削速度的增加而减小,随着水射流压力的增加先增大后减小,钛合金连杆的最佳工况为切削速度75m/min,润滑压力10MPa。     

超声切割铝蜂窝试验研究

超声切割技术作为快速发展的加工工艺,越来越广泛地应用于复合材料的加工,尤其是以纸蜂窝材料为代表的弱刚度复合材料。开展了超声切割铝蜂窝试验研究,通过分析不同振幅、不同进给速度下的切割力、超声切割后蜂窝工件的宏观和微观形貌,验证了超声切割铝蜂窝的可行性和优势。试验结果显示,超声切割后蜂窝宏观结构无明显破坏,无明显毛刺毛边产生,提高超声振幅和进给速度可以改善蜂窝切割后微观表面形貌;刀具的超声振动可以显著减小切割力,且在相同进给速度下随着超声振幅的提高,切割力变小;在相同超声振幅下随着进给速度的提高,切割力变大,但变化幅度较小。通过对超声切割铝蜂窝过程的受力分析,讨论了超声振幅、进给速度的变化对切割力的影响规律,并与试验结果进行对比,从理论上分析了造成超声切割力规律性变化的内在原因。     

磨料射流切割机的试验研究

本文介绍了前混合式磨料射流切割机的结构,工作原理以及用该机对金属和非金属材料进行的切割试验,指出射流工作压力、喷射靶距、喷嘴横移速度、磨料重量比浓度等是影响工作能力的主要因素,喷嘴直径及其内腔结构、磨料粒子尺寸等也是影响割缝宽度及表面形态的因素.试验对此表明,它比纯高压水射流和后混合式磨料射流切割机性能优越,是一种新型的、有广阔应用前景的工业切割设备.     

切削参数对粗精铣合体刀具铣削加工表面质量的影响

采用硬质合金刀具,通过单因素实验对铸铝材料的表面铣削加工过程进行研究,获得最佳的切削参数,提高加工表面质量。实验以粗精铣一次完成工艺代替粗加工—精加工分步完成的加工工艺,研究粗精铣合体刀具加工中最佳的切削参数组合。实验结果表明,对于铸铝零件,切削加工的最佳切削参数组合为:切削速度v=3000r/min、进给量f=1000mm/min、背吃刀量a p=0.3mm。通过比较不同工艺下切削参数与表面质量之间的关系,得出在相同表面质量的要求下,粗精铣合体刀具在铣削过程可简化加工工艺,缩短加工时间。     

模具钢高速切削表面粗糙度的试验研究

用硬质合金刀具对NAK80模具钢进行了高速精密切削试验,研究了切削条件、切削用量对加工表面粗糙度的影响。切削试验结果表明:提高切削速度与减小进给量有利于改善模具钢工件的加工表面质量;当切削速度超过某一范围后,随着切削速度的进一步提高,加工表面粗糙度的降低并不明显。     

基于车铣复合加工技术的微细丝杠切削研究

车铣复合加工技术能实现以铣代车或磨高速切削回转体零件。基于此技术的微细切削无论是在生产率还是在加工表面质量上,较其它加工技术而言,更适合于微细轴类零件和具有复杂型面的微小型零件的加工。通过微细车铣切削微细丝杠试验,从切削用量和加工质量及刀具磨损方面研究了车铣复合加工技术在解决微细丝杠加工中的应用。结果表明,基于车铣复合加工技术能够实现微细丝杠的高速切削。该技术非常适合于微细丝杠零件加工。