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数控水刀切割机在切割行业中切割技术的应用
作者:数控切割机  来源:www.hbtscnc.com  发表时间:2012/2/27 11:29:35  点击:3655

  数控水刀切割机技术在异常挑剔的材料切割工艺竞争中赢得了一席之地,正成为重要的精密加工技术。金属加工者对于这项技术的评价是:更加清洁的切削刃,没有结构上的热变形和弯曲。另外的优点还包括:柔性的切割导向性、多方面的应用件。这项切割技术显示出越来越好的可操作性,而且比其他与之竞争的技术更具优势。

  在金属加工领域获得经济性成功的准则是在确保富有竞争力的质量的前提下,为客户提供全面的解决方案,并缩短生产和供货周期。这就需要一种节省能源、材料和时间的生产技术,并尽可能避免后续的机械加工。切割复杂几何尺寸的材料对切割工艺提出了很高的要求。“没有任何一种切割技术能够成为可以满足所有技术要求的完美的解决方案。因此人们在实践中找到了彼此之间并不相同的切割技术”,。人们比较了几种流行的技术,希望能够找到一种非常精密的切割工艺。一种是利用台式剪断机手工加工比较薄的金属板。但是通常情况下遇到的都是复杂的形状,比较大的加工数带。在这种情况下,数控冲压中心成为了具有经济性的可选方案。当然,金属板的强度、较高的工具成本和变换产品时无法避免的准备时间都成为了该技术应用的门槛。这在小批量加工的时候尤为明显。在较小的加工批量情况下,冲压中心就失去了经济性;对于单件生产或者样件生产就更不合适。而热力切割设备就更有柔性,比如气体切割、等离子切割以及激光切割等技术。他们可以实现较高的自动化程度,既能用于批量生产,也能用于单件生产。

  热力切割技术通常需要后续的处理工序

  热力切割设备限制了可加工材料的种类、壁厚以及由于热量原因而引起的切削刃变化和材料弯曲。结构变化、硬化变脆、回火/退火变色、表面氧化物、残力以及产生飞边毛刺等现象通常需要额外的后续处理。此外,还需要计算为后续机械加工预留下的边缘区域的材料预留量。由于在进行气割的时候还会产生有毒的金属蒸汽、燃烧烟雾以及扬尘,所以还需要特殊的废气排放装置和过滤装置。“由于存在这些问题,气割技术在产品结构、工厂和加工人员等方面受到了很大的限制。与此相反,现代的复合材料、精益生产方面的研究以及长期的降低成本措施都要求创新的、低成本的和更有效率的切割技术。在这个方面,与常规的工艺相比,数控水刀切割机技术极大地扩展了它的应用范围,成为许多场合都能使用的、比较经济的可选方案。

  金属的特性要求“低温”射流

  在进行射流切割的时候,需要利用非常细小锋利的宝石颗粒产生出搅拌均匀的“低温”高压水流微波,在工件上切割出一个很小的切缝。这种金属加工工艺的优点在于,当进行切割加工的时候不会在切削刃上产生热影响。射流技术不同于切割技术,既不会产生热变形,也不会导致结构变化、硬化变脆或者出现残渣。除此之外,射流技术也不会产生危害健康的蒸汽或者瓦斯气体;而且由于利用水进行切割,这种技术也是完全无尘的。经过优化设置切割参数之后,切割过程既不会产生磨削,也不会产生令人讨厌的划痕。以上这些的作用在于:避免后续处理工序。这项技术不会对待加工金属的物理特性方面做出限制。而且与激光切割技术不同,射流技术不会在金属表面产生恼人的强烈的光学反射;也就可以保证获得洁净的切口。射流技术也适用于加工具有较高热传导特性的材料,比如铝合金和铜合金。由于高压水流具有很高的动能,因此可以用于加工厚度超过100毫米的工件,并能获得非常精密、准确的切割轮廓。同时,高压射流技术还能在较厚板材上加工非常精密的孔(直径范围为:0.54毫米~1.1毫米)。而切口宽度小于1毫米的时候,仅仅可能产生细微的工件损失。

  高压射流切割技术的应用范围正在不断扩大。“现代化的加工工艺需要不断精简工作步骤”,“因此在许多金属板加工行业,一般都使用镀有塑料的板材作为原料。而射流切割工艺通常作为加工这类复合材料的首选切割技术。在化工设备制造业加工涂有瓷釉的板材和零件的时候,也同样采用射流切割工艺,而其他切割技术根本就没有用武之地。”全能的高压射流由于具有锋利的前角或者倾斜的切割角度,因此可以为所有的切割加工提供柔性的切割导向。此外,高压射流技术还能实现二维和三维的加工,这正是机器人所需要的。这为设计人员提供了产品造型方面新的方法。越来越多的生产商和工人逐渐发现射流技术的价值。在航空和肮天工业,高压射流技术已经成为加工钛合金动力总成,以及加工铬-镍-铀为基材的标准工艺。在机械制造行业利用高压水流技术加工齿轮、法兰和多功能的支架;在设备制造业利用高压水流技术对管路或者锅炉基座进行三维切割。设计师和艺术家可以利用这个技术雕刻不同的金属徽章、字牌、雕塑或者用于“镶嵌细工”的样品。这项技术最新是针对金属海绵材料,即所谓的“蜂窝状金属”,这种金属可以降低机床的重量,还可以用于制作吸收噪音的结构材料或者耐火材料。

  更加便捷地加工复杂切割轮廓

  热力加工方法一般是使用可燃气体、电流或者激光提供切割能量作用于工件中的化学连接力;而高压水流切割技术可以转移切割过程中产生的运动能量(动能)。一台典型的射流切割设备由射流供给装置以及常规的水软化装转置组成。平常的、经过软化的自来水也可以用于产生切割水流。与此相反,纬过蒸馏的或者完全去除离子的水却不适用于产生切割水流——这种水会造成高压区域零部件的损伤。这个系统的核心是高压水泵单元、一个或多个射流喷头以及一个带有水容器切割工作台。还可以选装一个切屑排水系统用于自动排除废料,以及过滤废水。

  为了实现二维的切割功能,在切割工作台的平板上布置了通过CNC控制的一个或者多个按照X-Y方向平行排列的切割喷头。为了实现对不平整表面做出反应,切割工作台在Z方向上还能实现单独的调整。工件自由地摆放在没有夹紧装置的格栅板上,格栅板放置在充满水的容器上。这样可以防止当高压水流穿过工件在水容器里产生漩涡。为了实现多维的切割功能,可以要么使用机械手驱动的射流切割喷头,也可以使用配备了除XYZ三轴之外的旋转轴和摆动轴的切割工作台。这样可以加工比较复杂的切割轮廓。高压水流切割设备的核心部件是依据增压器原理工作的高压水泵。依靠一台电动机驱动,油压最初就可以达到2l0巴,经过增压器之后还可以进一步增压一倍,然后输送到切割水流的循环管路当中。水泵的功率为10~150干瓦,设计压力为4200巴。高压水的体积流量总计为 1.5~15.2升/分钟,通过特殊的、部分可调的高压管路输送到切割喷头。然而,为了能够利用水流切割金属,还需要采取特殊的措施。对此“纯粹的水流切割技术,也被称为纯水切割技术,只能用于切割比较柔软的材料,比如木材、纸张、塑料和皮革或者食品。这个级别的能量水平不足以用来切割金属或者其他的较硬材料。而高压水流这样的切割工具能够加工任何材料。”

  高压射流切割技术的应用潜力还远没有被完全发挥。这需要设计人员和操作人员尽可能地使用这项技术,井且在产品设计阶段和工艺规划阶段考虑这项技术。第一步可以尝试在切割加工企业原有的材料时使用高压射流切割技术,或者在零部件的技术学校中采用这项技术。

 

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