微磨料水射流切割头装置设计与研究.pdf

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1、第9期机械设计与制造2011年9月MachineryDesign&Manufacture127文章编号：1001—3997(2011)09-0127—02微磨料水射流切割头装置设计与研究丰刘克福雷玉勇蒋代君(西华大学机械工程与自动化学院，成都610039)DesignandresearchoncuttingheadformicroabrasivewaterjetLIUKe—fu．LEIYu-yong，JIANGDai-ju“(SchoolofMechanicalEngineeringandAutomation，XihuaUniversity，Chengdu610039，China)⋯卅⋯

2、⋯·州一，、．^t＼．^川、．^!／H、-牛、．、’、．、．e，圳．＼、．’、．^＼喜斤^··^e一【摘要】传统磨料水射流切割头的磨料靠负压吸入，可靠性差、吸入不均匀、流量不能精确控制。采用螺杆泵输送原理，设计了一种新型微磨料水射流切割头装置及控制系统。该装置采用螺杆泵主动{送料，螺杆由步进电机驱动，单片机发出的控制脉冲控制步进电机的转速，步进电机的转速与磨料流量{一一对应，从而将磨料定量、连续地送到切割头混合腔，实现磨料流量的精确控制在混合腔的排出通道上设置单向阀门，解决了喷嘴堵塞后高压水直接进入磨料罐引起磨料输送系统失效问题。关键词：微磨料水射流；流量控制；切割头【Abstract】

3、／ntraditionalcuttingheadforabrasivewaterjet，abrasivesareusuallyfedintothecuttingheadbynegativepressure．whichispoorinreliability,non—uniforminsuction，andunavailablepreciseincontroloftheabrasiveflowrate．Anewt)peofcuttingheadformicroabrasivewaterjetanditscontrolsys—ternaredesignedbasedonscrewpumping

4、principle．Andanaugernwchanismisusedtofcedtheabrasivesinitiative7y，whichisdrit'enbyanelectricalstepmotorandtherotatingspeedofthestepmotorisregulatedthroughcontrolpulsesentbyMCU．Theavowrateofabrasivesandtherotatingspeedofstepmotorarecor—respondingonebyone．Therefore，theabrasivescanbefedtothemixingch

5、amberquantitativelyandcontin—UOUSlySOthattheflowrateofabrasivesCallbeprecise1)controlled．Themethodofsettingone—wayvalveontheoutletductofmixingchambermaypreventhighpressurewaterfromflowingintosupplytankerthecloggingofthenozzle，andthustheinvalidationproblemoftheabrasiveedsystemissolvedeffectively．t

6、Keywords：Microabrasivewaterjet；Flowcontrol；Cuttinghead●⋯⋯m⋯“⋯⋯～⋯～i⋯、“⋯Ⅲ⋯⋯●、-⋯Ⅵ¨m●／j中图分类号：TH16，TG664文献标识码：A1引言题。闪为微磨料水射流需要采用高精度的亚微米甚至纳米级磨料粒子，由于微细粒子很容易吸附空气中的水分，增大了磨料流动过程微磨料水射流(Micro-machiningAbrasivewaters，MAWJ)的粘性阻力，因此，靠负压吸入磨料时，磨料在磨料罐落料口会起是一种新型、高效、绿色环保的高能束形式。微磨料水射流加1二是利拱，造成磨料吸入不均匀、磨料流量无法控制，故障率较高，直

7、接影用水射流束将磨料粒子加速，利用其动能(弹性碰撞)作用来蚀除基响切割加工效率和加工质量。严重时喷嘴堵塞，高压水会经送料管体材料，属于纯“冷态”加工工艺，不会改变被加工材料的物理和化返回磨料罐浸湿磨料，导致磨料输送系统失效。学特性，可实现对热敏、压敏(包括硬而脆的和软而韧)材料的加提出一种新型微磨料水射流切割头装置，用来解决现有后混工，与数控系统相结合很容易实现平面铣削和三维雕刻加工等。由合式微磨料水射流切割头吸入磨料可靠性差、磨料