间歇式微细磨料喷射加工控制系统开发研究
磨料喷射微细加工应用基础研究——喷嘴设计及加工试验
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《 金剞石与磨料磨具工程》 42 喷射距离参数的影响 . 为了分析加工 过程参数对喷射加工效 果的影响 , 采用有机玻璃平板为工件材料 , 对喷射加工的痕迹进 行 分 析 , 用 R NS A Cc n 采 E IH W yl e扫 描 机 ( 度 0 o 精 .
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磨 料 喷射 微 细 加工 应 用基 础 研 究 喷 嘴 设 计 及 加 工试 验
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556 ( 1 3 汕头市 ) 汕头大学工学院 0
阎秋压 气体为介质加速磨料对工件形成 冲击、 冲蚀作用而去除材料 的一种 特 种加 工 方法 , 用于零件 微 细蛄 构的b Y和 零件 的表 面 处理 。本文 主要 分析 了磨 料 喷射 加工 的原理 , 计 了一 适 - - 设 套原理性试验装王, 通过 实验观察分析 了磨料喷射加工过程 , 分析 了其加工特性 , 出了改进方案 。 提 关 键 词 磨 料喷 射加 工 (J A M) 特 种加 工 微 细加 工 实验 装王
A S A T A rseJt ioM im (J BTR C bai o  ̄h n AMM)ia novnoa v e Mr g s Iucnetnl l i
pla l otemir t cua  ̄ hmn a d tes d c zame to a s I hi p p r te p n il o b rsv e a l bet h c cosr trl, i g n h u 日 et t n fp i ,nts a e .h r cpe fA aieJtM — u , e r i
中国分 类号
g si u e sT a s sd a
磨料水射流加工材料去除机制及影响因素分析
收稿日期:2020-10-13作者简介:李福来(1987—),山东青岛人,助理工程师,主要从事焊接、磨料水射流加工等研究。
磨料水射流加工材料去除机制及影响因素分析李福来1,2,荆正军1,2,马少华1,2,杜明超2(1.石油工业训练中心,山东青岛266580;2.中国石油大学(华东)机电工程学院,山东青岛 266580)摘要:对磨料水射流加工过程材料的去除机制及相关影响因素进行了分析,结果表明:工件表面材料的去除主要取决于磨料粒子的切削、铲削以及压痕成坑等侵蚀行为的综合作用,介质水起到加速粒子以及冷却工件作用,保证加工过程材料无热变形现象发生。
影响工件切割效果的因素有很多,包括射流压力P、进砂比、进给速率V以及喷嘴高度h等,其中射流压力P和进砂比影响工件切割深度和切割效率,进给速率V影响切面质量及切缝角的大小,喷嘴高度h影响切缝形态及切割深度,h过大时射流束失去聚合性,出现发散现象,无法完成预设切割深度。
关键词:磨料水射流;材料去除机制;射流压力;进给速率;喷嘴高度中图分类号:TH17.1;TH691.9 文献标识码:A 文章编号:1008-021X(2020)02-0129-04AnalysisofMaterialRemovalMechanismandInfluencingFactorsinAbrasiveWaterJetProcessingLiFulai1,2,JingZhengjun1,2,MaShaohua1,2,DuMingchao2(1.PetroleumIndustryTrainingCenter,Qingdao 266580,China;2.MechanicandElectronicEngineering,ChinaUniversityofPetroleum(EastChina),Qingdao 266580,China)Abstract:Inthispaper,thematerialremovalmechanismandrelatedinfluencingfactorsinabrasivewaterjetmachiningprocessareanalyzed.Theresultsshowthatthematerialremovalonthesubstratesurfacemainlydependsonthecomprehensiveactionmechanismofabrasiveparticlecutting,slottingandindentationpitting.Themediumwatercanacceleratetheparticlesandcooldowntoensurethatthereisnomaterialthermaldeformationduringthemachiningprocess.Therearemanyfactorsthataffectthecuttingeffectofsubstrate,includingjetpressureP,sandfeedratio,feedrateVandnozzleheighth.ThejetpressurePandsandfeedratioaffectthecuttingdepthandcuttingefficiency,thefeedrateVaffectsthequalityofthecuttingsurfaceandthesizeofthekerfangle,andthenozzleheighthaffectstheslitshapeandcuttingdepth.Whenhistoohigh,thejetbeamwilllosepolymerizationanddivergence,andthepresetcuttingdepthcannotbecompleted.Keywords:Abrasivewaterjet;Materialremovalmechanism;Jetpressure;Feedrate;Nozzleheight 磨料水射流作为一种冷态加工工艺技术,在制造业中有广泛的应用,如管材切割[1],工件结构物表面除锈[2]等。
特种加工 磨料喷射加工
磨料喷射加工一、基本原理磨料喷射加工(Abrasive Jet Machining,简称AJM)是利用磨料与压缩气体混合后经过喷嘴形成的高速束流,通过对工件的高速冲击和抛磨作用来去除工件上多余的材料,达到加工的目的。
气源供应的气体必须干燥、清净,并具有适度的压力。
磨料室混合腔往往利用一个振动器进行激励,使磨料均匀混合。
喷嘴紧靠工件并具有一个很小的角度。
操作过程应封闭在一个防尘罩中或接近一个能排气的集收器。
影响加工过程的有磨料、气体压力、磨料流动速度、喷嘴对工件的角度和接近程度等。
利用铜、玻璃或橡胶面罩可以控制磨料喷射加工刻蚀的图形。
二、设备和工具磨料喷射加工的设备主要包括四部分:①储藏、混合和载运磨料装置;②工作室;③粉尘集收器;④干燥气体供应装置。
粉尘集收器的功率约需500W.它带有过滤器,可以控制粉末微粒在1μm以内。
气体压力不小于600~900kPa。
气体应经过干燥处理,湿度应小于十万分之五。
可以采用用瓶装二氧化碳或氮作为干燥气体。
工作地点应有充足的照明。
喷嘴通常由硬质合金材料制造,其寿命取决于所使用的磨料和工作压力。
采用碳化硅磨料时,喷嘴的寿命一般为8—15h。
采用氧化铝磨料时,喷嘴的寿命一般为20—35h。
磨料必须清洁、干燥,并且经过仔细的筛选分类。
磨料通常不能重复使用。
因为磨损的或混杂的磨料会使加工性能降低。
用于磨料喷射加工的磨料必须是无毒的,并且需要安装和使用完善的粉尘控制装置。
因为在磨料喷射加工过程中有可能产生硅尘,对健康有害。
工厂中的压缩空气如果没有经过充分的过滤以去除湿气和油.不能作为运载气体。
氧气不能用作运载气体,这是因为氧气与工件材料碎屑或磨料混合可能产生强烈的化学反应。
三、实际应用磨料喷射加工可用于玻璃、陶瓷或脆硬金属的切割、去毛刺、清理和刻蚀。
还可以应用于小型精密零件,例如液压阀、航空发动机的燃料系统零件、医疗器械上的交叉孔、窄槽以及螺纹的去毛刺等。
由尼龙、特氟隆(聚四氯乙烯)和狄尔林(乙缩醛树酶)制成的零件也可以采用磨料喷射加工来去除毛刺。
陶瓷材料磨削加工的技术研究与发展现状
陶瓷材料磨削加工的技术讨论与进呈现状工程陶瓷具有很多优良的性能,比如较高的硬度和强度,很强的耐腐蚀、耐磨损、耐高温本领和良好的化学惰性等,因此在航空航天、化工、军事、机械、电子电器以及精密制造领域的应用日益广泛。
目前各发达国家如德、日、美、英等国特别重视工程陶瓷的开发及应用。
80时代以来,各国竞相投人大量的资金及人力,在工程陶瓷加工理论和技术、产品开发和应用等方面取得了很大的进展。
由于陶瓷材料的高硬度和高脆性,被加工陶瓷元件大多会产生各种类型的表面或亚表面损伤,这会导致陶瓷元件强度的降低,进而限制了大材料去除率的采纳。
对陶瓷高效磨削加工而言,根本目标就是在保持材料表面完整性和尺寸精度的同时获得最大的材料去除率。
目前陶瓷的加工成本己达到整个陶瓷元件成本的80%~90%,高加工成本以及难以测控的加工表面损伤层限制了陶瓷元件更广泛的应用。
陶瓷材料广阔的应用前景和多而杂的加工特性,都要求对陶瓷的磨削加工过程进行全面而深入的了解。
从上世纪90时代开始,国内外学者进行了大量的讨论,在陶瓷磨削的新型方式、陶瓷磨削的材料去除机理、磨削烧伤、磨削表面完整性等的影响因素、不同磨削条件的最佳磨削参数等多方面都取得了积极的讨论成果。
本文重要就陶瓷磨削的讨论现状及进展情形进行了归纳和总结。
1陶瓷材料磨削机理的进展1)磨削机理的讨论由于砂轮的磨粒尺寸、形状和磨粒分布的随机性以及磨削运动规律的多而杂性,给磨削机理的讨论带来了很大的困难。
在陶瓷磨削方面由于陶瓷的高硬度和高脆性,大多数讨论都使用了“压痕断裂力学”模型或“切削加工”模型来貌似处理。
20世纪80时代初,Frank和Lawn 首先建立了钝压痕器、尖锐压痕器和接触滑动三种机理分析讨论模型,提出了应力强度因子公式K=aEP/C2/3,依据脆性断裂力学条件KKC,导出了脆性断裂的临界载荷PBC=CbK,他又依据材料的屈服条件ssY,导出了塑性变形模式下临界载荷PYYC=s3/g3(或PYYC=H3Y/g3)。
喷砂工艺的主要原理
喷砂工艺的主要原理1. 磨料撞击的力学效应喷砂机通过喷射磨料粒子对材料表面进行冲刷。
磨料粒子在高速喷射过程中,具有较高的动能和动量,当撞击到材料表面时,会产生巨大的力量,形成磨损和拓展。
该力量的大小取决于磨料粒子的形状、尺寸、密度和速度等因素。
2. 磨料与材料间的摩擦作用磨料粒子在撞击材料表面时,与其表面形成摩擦。
磨料与材料间的摩擦作用会导致磨料粒子在材料表面相互摩擦,磨掉表面的粗糙颗粒和毛刺,从而使表面变得平滑。
摩擦作用还可以使磨料粒子嵌入到材料表面中,从而提高表面硬度,改善耐磨性。
3. 磨料颗粒间的相互作用在喷砂工艺中,磨料粒子会在高速喷射过程中产生相互作用。
由于磨料间摩擦的作用,磨料颗粒之间会产生碰撞、摩擦和旋转等相互作用,从而使磨料颗粒之间的形状和大小发生变化。
这些变化会直接影响磨料拓展和冲刷效果。
4. 喷砂工艺参数的调节喷砂工艺需要借助不同的工艺参数来调节磨料粒子的速度、流量、压力、粒度等,以达到最佳的加工效果。
这些参数的调节可以改变磨料粒子的运动规律、分布情况,从而影响喷砂过程中磨料对材料表面的冲击和磨损强度。
喷砂工艺的主要原理是利用喷砂机将高速喷射的磨料粒子对材料表面进行冲刷,借助磨料撞击的力学效应、磨料与材料间的摩擦作用、磨料颗粒间的相互作用以及调节喷砂工艺参数等方式,从而达到表面去污、除杂、美化、磨光等加工效果的目的。
1. 高效性喷砂工艺具有高效的处理速度和效率。
喷砂机可以在短时间内对大面积材料表面进行均匀冲刷,从而实现一次性处理的效果,节省了时间和成本。
2. 耐用性喷砂处理的表面具有较高的耐磨性和耐腐蚀性。
由于处理过程中磨料颗粒与材料表面形成嵌入和压入,使得表面硬度增加,耐磨性和耐腐蚀性也随之提高。
3. 美观性喷砂工艺可以实现不同程度的去污、除杂、美化和磨光等加工效果,使得材料表面更加光滑平整、美观舒适。
4. 环境保护喷砂工艺不使用化学试剂和有害物质,对环境无污染,符合环保要求,同时也避免了化学清洗给人体和设备带来的危害。
微细磨料喷射加工技术综述
微细磨料喷射加工技术综述[摘要] 本文阐述了微细磨料喷射加工技术的产生及原理,介绍了国内外微细磨料喷射加工技术研究现状并对这一技术的应用进行了展望。
[关键词] 微细磨料喷射加工工艺参数近年来,玻璃、陶瓷、单晶硅等具有高硬度、高脆性和高熔点的材料越来越多的应用于电子元器件、光学仪器、微机电系统和半导体等领域。
由于传统的加工方法如激光加工、化学蚀刻等本身的缺陷将对加工对象或加工设备产生较大的负面影响,使得加工范围受到限制,很难用于加工硬脆材料或制造尺寸微小的器件。
微细磨料喷射加工技术(Micro-Abrasive Jet Machining, MAJM)则可以很好地解决硬脆材料的加工问题,微细磨料喷射加工是用高速气流将微细磨料加速,用高速的微细磨料粒子冲击硬脆材料的工件,被加工工件表面被冲击后表层材料就被去除的一种加工方法。
首先,由于这种加工方法不是用刀具来切割,所以工件整体所受的力非常小,这样就不会使工件破碎,并且加工过程不产生热,对工件的性质没有影响;其次,利用这种方法所加工出的形状完全由喷嘴移动的轨迹决定,所以可以用于加工出任意形状的孔和槽;最后,这种加工方法所使用的设备简单、造价低廉,可以大大地节约加工成本。
另外这种加工方法也可以用于掩膜加工和刻蚀加工,为加工微小孔和刻线加工提供了新的有效的方法。
1.微细磨料喷射加工技术的产生及原理微细磨料喷射加工技术的基本加工原理和传统的喷砂加工原理相同,即由气体携带磨料微粒形成高速气流冲击工件表面而去除工件材料。
当磨料冲击工件表面时,微小的磨粒就像细小的刀刃一样击碎工件表面而产生小的碎屑,每一个冲击颗粒只能去除很少的材料,气流将磨料微粒和破碎的材料颗粒一起带走。
但微细磨料喷射加工在磨料的粒度、进给运动、加工精度等方面的要求不同于传统的喷砂加工,在加工工艺上也有显著区别。
喷砂工艺的主要用途是清理工件表面,微细磨料喷射加工技术是利用磨料对被加工材料表面进行冲击加工;喷砂工艺所使用的磨料粒度比微细磨料喷射加工技术中的磨料粒度大很多,并且喷砂对磨料的均匀性没有严格要求,微细磨料喷射加工要求直径较小的均匀磨料;微细磨料喷射加工的磨料能完成精确地切削加工,喷嘴的直径比较小,一般小于1毫米,而喷砂所使用的喷嘴直径较大一般大于3毫米。
特种加工技术及其在实践中的运用研究
特种加工技术及其在实践中的运用研究摘要:在对特种加工技术的分类和适用范围进行分析以后,对机械特种加工技术、热特种加工技术和电气特种加工技术在实践中的运用进行了分析,包括这些技术的优点、适用作业以及发展趋势。
关键词:特种加工技术技术运用1. 引言特种加工技术与使用刀具和磨具等切除多余材料的加工方法不一样,它不是传统意义上的材料加工方法,它是对传统加工方法的改进和补充。
所谓的特种加工技术是直接利用电能、热能、声能、光能、化学能和电化学能,有时也结合机械能对工件进行的加工技术。
对于高硬度材料和复杂形状、精密微细的特殊零件,特种加工有很大的适用性和发展潜力,在模具、量具、刀具、仪器仪表、飞机、航天器和微电子元器件等制造中得到越来越广泛的应用。
本文接下来将对特种加工技术的分类及在实践中的运用进行研究。
2.特种加工技术的分类及其适用范围2.1 机械特种加工技术。
机械特种加工技术与切削加工这种传统的加工方法不同,它对于材料的处理是结合机械进行热能等加工。
在实际运用中,发展出了多种有所差别的机械特种加工技术,包括液力加工技术、磨料流动加工技术、低应力磨削加工技术、磨料喷射加工技术、热辅助加工技术、喷水加工技术、超声波加工技术以及全成型加工技术这8种类别。
机械加工技术在切割、抛光、研磨、去毛刺、穿孔、拉削、磨削和套料等加工领域尤其适用。
2.2 热特种加工技术。
热特种加工技术在应用中不断完善和发展,到今天已经发出了以下几种不同的方法:电子束加工技术、电火花磨削加工技术、电火花线切割技术、电火花成型加工技术、电火花切割技术、等离子束加工技术、激光加工技术。
在应用中,热特种加工技术也有其适用的范畴,一般来讲,钻孔、车削、磨削、成型、切割、划线和开割等加工适合采用热特种加工技术。
2.3 电气特种加工技术。
这通常又被叫做电化学加工或者电解加工,在运用这种方法的过程中,需要将加工对象置于直流电场或者电解溶液中进行阴极溶解这种电化学反应,从而达到对金属工件进行加工的目的。
先进制造技术试题库(附答案)
先进制造技术复习题一、填空题1.先进制造技术包含主体技术群、支撑技术群和制造技术环境三个技术群。
2.先进制造基础技术的特点除了保证优质、高效、低耗外,还应包括无污染。
3.微细加工中的三束加工是指电子束,离子束,激光束。
4.绿色制造技术是指在保证产品的功能、质量、成本的前提下,综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式。
5.超高速机床主轴的结构常采用交流伺服电动机内置式集成结构,这种主轴通常被称为空气轴承主轴。
6.快速原型制造常用的工艺方法光固化成形,叠层实体制造,选择性激光烧结,熔融沉积制造。
7.虚拟制造技术是以信息技术、仿真技术、虚拟现实技术为支持,在产品设计或制造系统的物理实现之前,就能使人体会或感受到未来产品的性能或者制造系统的状态,从而可以作出前瞻性的决策与优化实施方案。
8.大规模集成电路的微细制作方法有外延生长,氧化,光刻,选择扩散,真空镀膜。
9.优化设计的两个前提条件以数学规划为理论基础,以计算机为基础。
10.快速原型制造技术的熔丝沉积成形法通常采用的原材料是热塑性材料。
,和绿色1.高速加工机床的进给系统机构大多采用(a)a.直线电机b.滑动丝杠传动机构c.摩擦传动机构2.机床进给伺服系统常用的检测角位移的原件是(d)a.感应同步器;b.光栅;c.容栅;d.脉冲编码器3.ERP的含义是(c)a.制造资源计划b.物料需求计划c.企业资源计划d.产品数据管理4.下列哪种说法不符合绿色制造的的思想(c)a.对生态环境无害b.资源利用率高,能源消耗低c.为企业创造利润5.计算机集成制造技术强调(c)a.企业的经营管理b.企业的虚拟制造c.企业的功能集成6.FMS非常适合(c)a.大批大量生产方式b.品种单一、中等批量生产方式c.多品种、变批量生产方式7.在进行纳米级测量非导体的零件表面形貌时,常采用的测量仪器为(c)a.光学显微镜b.扫描隧道显微镜c.原子力显微镜8.光刻加工的工艺过程为:(c)a.①氧化②沉积③曝光④显影⑤还原⑦清洗b.①氧化②涂胶③曝光④显影⑤去胶⑦扩散c.①氧化②涂胶③曝光④显影⑤去胶⑦还原9.光刻加工采用的曝光技术中具有最高分辨率的是(c)a.电子束曝光技术b.离子束曝光技术c.X射线曝光技术10.硅微体刻蚀加工和硅微面刻蚀加工的区别在于(a)a.体刻蚀加工对基体材料进行加工,而面刻蚀加工不对衬底材料进行加工;b.体刻蚀加工不对基体材料进行加工,而面刻蚀加工对衬底材料进行加工;c.体刻蚀加工可获得高纵横比的结构,而面刻蚀加工只能获得较低纵横比的结构;11.工业机器人有多种分类方式,下列不属于按驱动方式分类的是(d)a.气压传动机器人;b.液压传动机器人;c.电器传动机器人;d.智能机器人;12.在进行纳米级测量两个导体的表面形貌时,常采用的测量仪器为(b)a.电镜b.扫描隧道显微镜c.图像处理技术13.微细加工技术中的刻蚀工艺可分为下列哪两种(b)a离子束刻蚀、激光刻蚀b.干法刻蚀、湿法刻蚀c.溅射加工、直写加工14.衡量机器人技术水平的主要指标是(a)a.自由度b.工作空间c.提取重力d.运动速度15.a.集中控制方式b.主从控制方式c.分散控制方式d.点位式16.CIMS的两个支撑子系统是(c)a.工程设计自动化子系统、管理信息子系统;b.制造自动化子系统、质量保证子系统c.计算机网络子系统、数据库子系统17.下列不是制造自动化分系统的是(a)1、先进制造技术的概念先进制造技术是制造业不断吸收机械、电子、信息(计算机与通信、控制理论、人工智能等)、能源及现代系统管理等方面的成果,并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的全过程,以实现优质、高效、低耗、清洁灵活生产,提高对动态多变的产品市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。
微细磨料喷射刻线试验研究
利用 开发 的微 细磨 料 间歇 喷射 加工 系 统 在 K9
光 学玻璃 表面进 行刻线 试验 。试验 中用 的喷嘴直径 为 0 5mm, 个周 期 内高 频 电磁 阀开 启 和 关 闭 的 . 一
时 间均 为 1 0ms 每 次 喷射 时 间 为 6S 喷射磨 料 0 , 。
20 0 8年 第 1期 ・3 ・ 3
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微 细磨 料 喷 射刻 线试验 研 究
张 雷 , 陈松 涛 , 大 奇 , 淑 威 李 郭
( 吉林 大 学 机 械 科 学与 _ 程 学 院 , 林 长 春 1 0 2 ) T - 吉 3 0 5
摘 要 : 开发 了微 细磨料 间歇喷 射加 工 系统 , K9光 学 玻璃 上进 行 刻 线试验 。得 喷射 压 力 、 射 在 喷
1 微 细磨 料 间歇 喷射 加 工 系统 开 发
传 统 的喷射 加 工设 备 一般 是连 续 地 喷射磨 料 ,
当采 用 小 喷 嘴 或 磨 料 不 均 匀 时, 容 易 堵 塞 喷 嘴, 磨 料 的喷 射 量 也
可视化 程序界 面 。控 制系统 控制三 坐标工作 台各轴
的精确位 移 和移 动 速度 、 电磁 阀 的开 启 和关 闭 以及 喷射时 间等 。
《 新技术 新工艺 》・ 字技术 与机械 加工工 艺装 备 数
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为三氧化二 铝 , 粒度 为 W 5 粒 子 直径 3 5 m) ( . ~5 。 喷射压力 可以在 0 1 . a之间 任意调 节 。本 . ~0 8MP
微细磨 料喷射 加工是 用高速气 流将 微细磨 料加 速 , 高速 的微细磨 料粒子 冲击硬 脆材料 工件 , 用 产生 材料 去除 的 一 种 加工 方 法 口 。加 工 过 程 中 , 件 ] 工 受力 非常小 , 不产 生热 效 应 , 使用 的设 备 简单 、 价 造 低廉 , 加工效 率高 , 可以很好 地解决 硬脆材 料 的加 工 问题 , 为在硬脆 材料 表 面刻 线 提 供 了新 的 有效 的加
特种加工技术在当今制造业中的发展
摘要现阶段,先进制造技术不断发展,作为先进制造技术中的重要的一部分,特种加工对制造业的作用日益凸显,对什么是特种加工、特种加工的特点、种类以及发展趋势等作了描述。
阐述了特种加工在现代社会发展过程中的重要地位,大力发展特种加工的必要性。
关键词:特种加工技术,特点,变革,发展趋势。
1.1 概况特种加工是20世纪40年代发展起来的,由于材料科学、高新技术的发展和激烈的市场竞争、发展尖端国防及科学研究的急需,不仅新产品更新换代日益加快,而且产品要求具有很高的强度重量比和性能价格比,并正朝着高速度、高精度、高可靠性、耐腐蚀、高温高压、大功率、尺寸大小两极分化的方向发展。
为此,各种新材料、新结构、形状复杂的精密机械零件大量涌现,对机械制造业提出了一系列迫切需要解决的新问题。
例如,各种难切削材料的加工;各种结构形状复杂、尺寸或微小或特大、精密零件的加工;薄壁、弹性元件等刚度、特殊零件的加工等。
对此,采用传统加工方法十分困难,甚至无法加工。
于是,人们一方面通过研究高效加工的刀具和刀具材料、自动优化切削参数、提高刀具可靠性和在线刀具监控系统、开发新型切削液、研制新型自动机床等途径,进一步改善切削状态,提高切削加工水平,并解决了一些问题;另一方面,则冲破传统加工方法的束缚,不断地探索、寻求新的加工方法,于是一种本质上区别于传统加工的特种加工便应运而生,并不断获得发展。
后来,由于新颖制造技术的进一步发展,人们就从广义上来定义特种加工,即将电、磁、声、光、化学等能量或其组合施加在工件的被加工部位上,从而实现材料被去除、变形、改变性能或被镀覆等的非传统加工方法统称为特种加工。
1.2特点1、不用机械能,与加工对象的机械性能无关,有些加工方法,如激光加工、电火花加工、等离子弧加工、电化学加工等,是利用热能、化学能、电化学能等,这些加工方法与工件的硬度强度等机械性能无关,故可加工各种硬、软、脆、热敏、耐腐蚀、高熔点、高强度、特殊性能的金属和非金属材料。
磨料水射流加工技术课件.
1.简介
1.简介
磨料: 一般分为矿物系、金属系和人造系三类。
选用原则: (1)切割效果好; (2)价格低廉,货源头:
由水射流喷嘴、混合室和磨料射流喷嘴组成。
分类:
(1)按水射流的股数:单股射流喷头、多股射流 喷头 (2)按磨料输入方式:磨料侧进式射流喷头、磨 料中进式射流喷头、磨料切向进给式射流喷头
磨料水射流加工技术
目录
1. 简 介
2.磨料水射流的切割机理及切割规律
3. 磨料水射流加工技术研究现状
4.磨料水射流加工技术的特点、应用领域和发展
1.简介
水射流技术是近20多年发展起 来的新技术,其应用日益广泛。目 前已在煤炭、机械、石油、冶金、 航空、建筑、水利及轻工业等部门 应用,主要用来对物料进行切割、 破碎和清洗。尤其近年来随着高科 技的迅速发展,激光束、电子束、 等离子体和水射流,业已成为新型 的切割工具。其中激光束、电子束 和等离子体属于热切割加工,而水 射流是唯一一种冷加工手段。在对 许多材料的切割、破碎及表面预加 工中,水射流有其独特的优越性。
1.简介
水射流发展的四个阶段
第四阶段
第三阶段 第二阶段 第一阶段
迅速发展阶段
工业应用阶段
设备研制阶段
试验探索阶段
1.简介
磨料水射流的概念:
磨料水射流是以水为介质,通过高压发生装置获 得巨大能量,然后通过供料和混合装置把磨料加入到 高压水束中,形成液固两相混合射流,依靠磨料和高 压水束的高速冲击和冲刷,实现材料去除的一种特种 加工方法。
1.简介
磨料水射流的加工原理:
磨料水射流加工是运用液压增压原理,通过增压器或高压泵将水
增压至超高压,将电动机的机械性能转换成压力能,具有巨大压力能 的水再通过小孔喷嘴将压力能转变成动能,从而形成高速水射流并在 混合室内产生一定的真空度,磨料在自重和压力差的作用下被吸入混 合室,与水射流产生剧烈紊动扩散和混合,形成了高速磨料水射流, 并以极高的速度经磨料喷嘴冲击工件。磨料水射流冲击工件后,材料 上局部应力场高速集中,并快速变化,因而产生冲蚀、剪切,直至材 料失效而被切除。 在磨料水射流加工过程中,起加工作用的主要是磨料粒子,水射 流作为载体使磨料粒子加速,由于磨料质量大,硬度高,所以磨料水 射流与纯水射流比较,其射流动能更大,加工效果更强。
现代加工技术-06喷射加工
1-带过滤器的水箱 2-水泵 3-储液蓄能器 4-控制器 5-阀 6-蓝宝石喷嘴 7-工件 8-喷射距离 9-液压机构 10-增压器
供水器
蓄能器 控制器
阀
过滤器 泵
d
增压器
液压装置
高压水射流切割设备原理图
喷嘴 射流
工件
排水器
系统组成
超高压泵 水刀切割头装置 X-Y平面工作台 CNC控制器 CAD/CAM软件包
单击此处添加小标题
切边质量受材料性质的 影响很大,软材料可以 获得光滑表面,塑性好 的材料可以切割出高质 量的切边。液压过低将 降低切边质量,尤其对 复合材料,容易引起材 料离层或起鳞。降低进 给速度可以改善切割质 量。
三、加工速度、加工质 量及影响因素
水中加入添加剂能改善切割性能和减 少切割宽度。喷射距离、切口斜度、 射束流中夹杂空气将增加噪声,噪声 随喷射距离的增加而增加。在液体中 加入添加剂或调整刀合适的前角,可 以降低噪声。Fra bibliotek割高 机压
水 喷 射 流 切
二、设备组成
• 水喷射加工系统主要由增压系统、供水系统、增压恒压系统、喷嘴管路系 统、数控工作台系统、集水系统和水循环处理系统等构成。
• 增压系统
○ 要求增压器使液体的工作压力达到100~400MPa,以保证加工的需要。高出普通液压传动装 置液体工作压力的10倍以上,因此系统中的管路和密封要可靠,以保障切割过程的稳定性、 安全性。对于增压水管采用高强度不锈钢厚壁无缝管或双层不锈钢管,接头处采用金属弹 性密封结构。
6.喷嘴
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微磨料气射流加工特性实验研究
以下简称 MA M) J 加工技术是对硬脆材料进行微细
加 工 的一 种 非 常有 潜 力 的方 法 。与 其 它 的加 工 技 术相 比 , 磨 料 气 射 流 加 工 具有 环 境 友 好 、 于控 微 易
该 装 置 实验 调 查 了射 流 特性 及 喷射 参数 对微 磨 料 气射 流 加 工 的影 响规 律 ,并 结 合 气 固 两相 流理
论 对 问题 进 行 了分 析 。得 到 了微 磨 料 气射 流加 工 中喷 射距 离、 射 时 间和磨 料粒 度 对加 工效 果 的 喷 影 响规律 , 最终确 定 了合 理 的加 工 参数 。
拌式 等 。 过调 研和 考 查 国 内外一 些喷 砂 装 置 的混 通 料 方 式 , 为直 压 式结 构 简 单而 且 效 果较 好 。本 实 认
1 引 言
微 磨料 气 射 流 ( coA rs eJt ciig Mi - bai hn , r v e Ma n
制 、无热 影 响区等 优 点 。作 为 一 种微 细 加工 技 术 , MA M 是在 传 统 的 喷砂 加 工 技 术基 础 上 发 展起 来 J
的一种精细 加工方法 。它结合 了微细磨料切削、 磨
・
I 前 道 制造 ・ C
瓷 、 璃 、 合物 等 材料 的精 密 微 细加 工 。 现 在所 玻 聚 但 用 的微 磨 料 气 射 流 系 统 仅 是简 单 地 采 用 喷砂 的 原
理 , 需对 装 置 的喷 射特 性 及 不 同喷射 参 数对 材 料 急
微磨料气射流加工机理实验研究
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词: 微磨料 气射流h- ; Y 硬脆材料 ; - 喷嘴 ; 喷砂
文 献标 识码 : A
中图分类 号 :G15 6 T 1 .
Ex e i e alI v s i a i n h e h n s o p rm nt n e tg ton o t e M c a i m f
维普资讯
2 7 月 0 年1 0 0
第 26卷 第 5期
沈 阳 理 工 大 学 学 报
TRANSACTI ONS OF S HENYANG LI GONG UNI VERS TY I
Vo 1. 2 6 No 0c . 2 0 0 t
A s a tMi oa rs ejt c iig M J i ak do o ni c n l yfr h n b t c : c —bai hnn ( A M)s i f t t l eh oo et y r r v e ma n p e at g ot i
p o e sn fte h r rs tra .Th x e me t lsu y o h rs t ra r c s i g r c si g ห้องสมุดไป่ตู้ h a d c p mae 1 i i e e p r n a t d ft e c p mae l p o e sn i i i
me h ns o cai m fMAJ i ni otn ee r hdrcino ef ea dp e iep o e s gae M sa mp ra t s ac i t f h n rcs rc si r— r e o t i n n a nod r os d c a im fMAJ , ne p rme t sma ei e f efma ee u p .I r e t yme h ns o t u M a x e i n d nast l i o s - d q i—
磨料喷射加工技术现状
磨料喷射加工技术1磨料喷射(AJM )加工技术现状1.1 AJM简介磨料喷射加工(AJM)技术是指磨粒在高速气流的带动下,冲击需要加工表面,从而达到去除金属完成加工的一种加工方法。
磨料喷射加工与传统的喷砂加工的不同在于磨料非常细小,加工过程中的参数和切削过程均可以精确控制。
AJM通过微小的切削过程来去除金属,对硬脆材料一一玻璃,硅,钨,陶瓷特别有效,对弹性材料一一橡胶,塑料等难切削金属效果不佳。
因为加工刀具没有接触到加工表面,所以可以避免加工过程中的颤动和震动,使通过AJM加工的工件表面精度较高。
由于介质气流在加工过程中相当于冷却液的作用,属于冷切削,因此工件不会产生热损伤,不影响和改变热敏合金特性。
在加工过程中,工件表面不产生加工应力和热损伤;磨料喷射加工后的表面有散乱的纹理,表面粗糙度值为Ra0.15~1.6卩m;为防止在加工表面形成弯月形洼坑,喷嘴必须作不停的运动;磨料喷射用磨料粉末应仔细分级筛选,以保证形成合适的射流;压缩气体不能用氧气替代,因为氧气与工件碎屑或磨料相混合时可能发生强烈的化学反应,此外,压缩气体要经过过滤和干燥,以去除油和水份;喷射加工要在防尘罩内或在吸力足够的吸尘器附近进行。
基本组成:磨料喷射光整加工设备由4部份组成(见图1):存储、混和和输送磨料的装置;工作室;吸尘器;供应干燥气体的气源。
图2为磨料流喷射光整加工的流程图,经过干燥和油水分离的压缩空气到达混和室与来自磨料喂入装置的磨料相混和,压缩气体的压力和流量由调压阀5和阀3控制,磨料喂入量通过调节振动器的振幅和频率控制,经混和后的磨料流由喷嘴喷出,直接作用到被加工工件表面。
真空吸尘器与工作室相连,以吸除废屑及加工后的磨料流尘埃。
气源的压力至少为700~900kpa气体含水量要小于0.05%,可以用瓶装二氧化碳或氮气作为干燥气体的气源。
喷嘴端部通常用碳化钨或蓝宝石制造,其寿命与所用磨料的种类及压力有关。
磨料微粉必须干净、干燥和仔细分选,磨料不能回用。
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间歇式微细磨料喷射加工控制系统开发研究
【摘要】本文介绍了一种间歇式微细磨料喷射加工控制系统的设计思路和实现方式,该控制系统能够实现各轴联动用于复杂图案的加工以及工件的位置确定,能够实现对影响加工质量的喷射压力和喷射距离进行调节。
【关键词】间歇式;微细磨料;喷射加工;控制;系统
微细磨料喷射加工技术是以气体为载体,将微细磨料粒子加速,利用微细磨料对材料的冲击进行去除加工。
影响微细磨料加工技术的因素主要有:喷射时间、载流气体的压力、磨料的硬度、磨料的粒度、喷嘴直径、喷射角度、被加工材料材质和喷嘴与工件的距离等。
本文设计开发出了一套微细磨料喷射加工实验系统,该系统能够实现对被加工工件的装夹,各轴联动可以实现复杂图案的加工以及工件的位置确定,能够实现对影响加工质量的喷射压力和喷射距离进行调节,能够精确控制下料量,能够实现对加工影响区域的密封除尘以及磨料的分离回收。
实验系统机械结构包括以下部分:气源、三坐标工作台、喷嘴、下料机构、密封装置、集尘装置等几方面。
将被加工的工件固定在工作台面上就可以实现微细磨料喷射加工。
其中,X轴、Y轴联动运动轨迹即是加工图案,Z轴控制喷嘴与被加工件间的距离,间歇喷射的实现是通过控制高频电磁阀的通断来实现的。
1.微细磨料喷射加工控制方案
微细磨料喷射加工系统机械结构是整个实验系统能够达到设计目的的基础,而控制系统是保证机械结构能够精准运行的关键。
为了驱动X轴、Y轴、Z轴工作台移动,首先需要选择符合要求的步进电机和步进电机驱动器。
为了得到控制步进电机以及高频电磁阀的控制信号,选择了PCI-8503 光隔离脉冲计数定时接口卡。
控制卡输出的信号与高频电磁阀正常工作所需要的信号电压不一致,在这两种信号间需要设计一个放大控制电路。
在控制系统硬件搭建完毕以后,最重要的工作就是利用visual basic 6.0开发PCI-8503 光隔离脉冲计数定时接口卡,制作出一套可视化变参数的控制程序来实现对步进电机的精确控制以及对喷射时间及间歇时间的精确控制。
2.步进电机的选择
由于微细磨料喷射加工实验台所承受的负载很小,但要求工作台的精度较高。
从经济性和实用性角度综合考虑,我们选择了两相混合式步进电机和步进电机驱动器。
步进电机的型号为57BYG635,步进电机驱动器的型号为SF-2HB03M-A。
3.步进电机及驱动器的使用
57BYG635型步进电机的步进角为1.8度,SF-2HB03M-A型步进电机驱动器的细分数有1/2、1/16、1/32、1/64、1/5、1/10、1/20、1/40,我们选择细分数
为1/5。
细分后步进电机步进角按下列方法计算:步进角=电机固有步进角/细分数。
1.8度/5=0.36度,即一个脉冲可以驱动步进电机旋转0.36度,步进电机转一圈需要1000个脉冲。
细分数是用驱动器上的拨盘开关设定的,只须根据细分设定表上的提示设定即可。
在系统频率允许的情况下尽量选用高细分。
步进电机驱动器的工作电压为:直流电压24V-65V,在本实验台中步进电机驱动器均由一24V直流电源供电。
步进电机驱动器输入信号共有三路,它们是:①步进脉冲信号CP+,CP-;
②方向电平信号U/D+,U/D-③脱机信号FREE+,FREE-。
它们在驱动器内部的接口电路相同,相互独立。
该输入信号接口的特点是:用户可根据需要采用共阳极接法或共阴极接法。
共阳极接法:分别将CP+,U/D+,FREE+连接到控制系统的电源上,如果此电源是+5V则可直接接入。
在微细磨料喷射加工控制系统中,三个步进电机驱动器输入信号接口均采用共阳极接法,CP+,U/D+,FREE+连接到控制系统的电源上,由于本控制系统电源所使用的是+5V直流电源,直接接入即可。
输入信号通过CP-加入。
此时,U/D-,FREE-在低电平时起作用。
端子A和为步进电机一相绕组,B和为步进电机另一相绕组。
微细磨料喷射加工控制系统中每一个步进电机的四根线按照绿、红、黄、蓝的顺序分别接到相应步进电机驱动器的端子A、、B、,从而完成步进电机与步进电机驱动器的连接。
4.PCI-8503 光隔离脉冲计数定时接口卡使用与操作
按照说明书中的接口定义,在实际使用中CLK1、CLK2、CLK4均跨接板卡上1MHz内部时钟Φ。
OUT1-、OUT2-、OUT4-输出的信号一路去分别控制三个步进电机,另一路分别作为CLK7、CLK8、CLK5的输入信号。
OUT7-、OUT8-、OUT5-的输出信号分别作为GATE1、GATE2、GATE4的门控信号。
GATE7、GATE8、GATE5均为出厂时的状态即短接状态。
插座引脚号12外接+5V上拉电源,插座引脚号13、14、16和12串接在一起,插座引脚号19外接电源地线,插座引脚号32、33、35分别接入到对应步进电机驱动器的CP-端。
另外,用到了40芯扁平电缆转换为37芯D型插头,所以开关量输入输出信号端口的使用均按照说明书中的定义。
插座引脚号10外接+5V上拉电源,插座引脚号11、12、13和10串接在一起,插座引脚号19外接电源地线,插座引脚号30、31、32分别接入到对应步进电机驱动器的U/D-端。
由于本卡上的输出部分为了避免外部信号的干扰采用光电隔离输出,根据实际需要,我们采用了输出同相信号的形式。
输出端的外接限流电阻或负载电阻根据以上参数估算:光电耦合器的输入电压为5V,经估算限流电阻为80-800欧,我们选用的限流电阻为470欧姆。
因为输出的是同相信号,将选配好的电阻排焊接在PR*B的位置上。
即在本卡为计数定时器的输出通道预留的PR5B电阻排和为开关量输出通道预留了PR10B电阻排上各焊一个470欧的电阻排。
同时,将外接电源的正端和地线分别引入本卡,并且将输出正端与电源正端短接,即可在输出负端得到所需的输出信号。
本卡上的8路开关量输出前3路用于控制步进电机的正反向,第4路即开关量部分输入输出插座引脚号14用于控制高频电磁阀的启停。
由于开关量输出的高电平为5V,而高频电磁阀的工作电压为24V,所以第4路开关量输出要经过一个场效应管放大电路后接入高频电磁阀。
到此,完成了PCI-8503 光隔离脉冲计数定时接口卡内部跨接以及外部输出信号与步进电机及高频电磁阀之间的连接。
5.对PCI-8503接口卡可视化编程与实现
硬件的设置完毕以后,需要考虑可视化编程,目标就是制作出可视化的界面来控制步进电机和高频电磁阀。
控制步进电机是通过控制输入步进电机的脉冲的频率和脉冲个数来实现的,控制高频电磁阀是通过控制开关量信号的通断实现的。
确定脉冲的频率和个数需要用到8254定时计数器,通过设定8254里的一个减一计数器的计数初值和工作方式来实现脉冲频率的变化,通过设定和前一个减一计数器配合使用的减一计数器的计数初值和工作方式来控制脉冲的个数。
用精确定时程序来控制高频电磁阀开启关闭时间。
编程平台用微软公司的visual basic 6.0。
制作出的可视化界面如图2。
用单选框来确定电机正反转,文本框输入参数来控制步进电机运动的速动和位移,用timber控件和精确定时程序的联合来实现界面上显示的对电磁阀的变参数控制。