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三維立體切割
來源: 時間:2022-02-16 瀏覽:8823
水切割的優勢不僅表現在平面切割中,而且更突出地表現在三維立體工件的加工中。 在控制技術和機器人技術的配合下,水切割噴嘴具有在立體空間進行復雜運動的能力,只需對機器人控制程序做相應的修改,就可以適應于不同零件的加工需要。 三維磨料射流切割最初 應用于航空工業。 由于航空構件大并且廣泛采用合成材料與特種合金 材料,使得常規工藝難以滿足加上要求,因此首先引入了超高壓磨料射流切割系統。 現在三維磨料射流切割系統已成為航空工業的標準切割 工具。

 航空工業所采用的三維磨料射流 加工系統大多為大框架、價格昂貴的五軸機器人加工系統。 隨著磨料射流切割技術的成熟和可靠性、 維護性的提高,其他工業對三維磨料射流切割的需求也日益增多,這就 促使水射流切割設備生產廠家不斷開發出低成本、高度自動化和高精度的三維磨料射流切割設備,以滿足其他工業部門的需要。 目前,歐洲及美、加、 日等國家的三維磨料射流切割應用已相當廣泛,遍布于航 空、軍工、汽車、機械等制造工業部門。

(1) 汽車油箱罩的切割。在Adrian,Manufacturing PlantChevrolet發動機分廠,設置了10臺機器人水切割裝置,在兩條生產線 上加工和整修卡車的塑料油箱罩。加工過程為4.95mm厚的聚乙烯罩成形后自動傳送到打孔和修整工位。原來,這種零件需經過一條機械工具組成的生產線進行鉆孔、修整邊角,且由于油箱罩需分別安裝于 卡車的左邊和右邊,所以還需分成兩類不同的部件。這樣,需要對模具 進行經常性的維護和更換磨損部件,需較大的生產空間。更換為水切割系統后,顯著降低(對工作空間的要求。零件在成形冷卻后固定在 一個傳送裝置上,通過水射流工作臺(見圖15-40),在第一個工位,兩 個機器人AB配備水射流噴嘴在罩體上切割內孔和溝槽;然后工件被傳送至第二個工位進行邊角修接并被分成兩個獨立的零件,這些都是由笫二對機器人CD完成的,它們每個繞工件切割大約3.5m長的路徑,噴嘴以約12.5mm的靶距、250mm? s-1的進給速度圍繞工件 運動;最后,第五個機器人E在工作臺的尾部收集加工完的零件,并將其放入設置在生產線旁的轉運箱內,切割過程產生的碎屑落入下面的 傳送器七送入廢料箱內。


(2) 一對油箱的總加工時間(包括所需的熱成形時間)是64s,加工過程中的重復性優于土0.5mm。由于五臺機器人一起工作,進行不同的零件加工過程,因此必須使它們排列得足夠緊密,以使它們的運行區域相重疊。由于這個原因,必須在控制程序中寫入安全保護語句,以保證 機器人相互之間不會碰撞。

(3) 在這種工況下,水射流工作壓力為380MPa,噴嘴直徑為0.2mm,流量1 L/min,相對于位于工作臺下方的噴嘴,配備了一個接收器,用以捕獲水流和切屑。蒸汽渦輪機零件的磨料射流加工。由于對高精度的要求, 通常采用電火花加工蒸汽渦輪機導流葉柵,但這種方法存在的問題是加工速度緩慢和由千使用油液而存在火災隱患。 采用磨料射流加工則可避免這些問題,并可在水平位置上進行工件的三維曲面切割。 專門開發用于此種加工的磨料射流設備見圖  。 兩個數控切割頭相 對而立以增加效率,工作中每個切割頭可單獨受控按五個軸(X、Y 、Z、 A、B)運動。 在兩個切割頭之間水平設置一個分度臺提供額外的“ C轉動,以調整工件的安裝位置。 加上 “C軸",則系統控制軸的總數達到了 11 個。 由于嚴格的切割公差要求(大約為 0. l~O. 4mm),在Y軸和Z軸向需特別加強機器結構的剛性。 A軸和B軸允許切割頭旋轉和擺動,以切割形狀復雜的輪廓。

 

(4) 加工實踐表明,磨料射流切割此種復雜形狀的三維曲面工件既達 到了較高的加工速度,又保證了較高的加工精度。 通過數控裝置同步控制的兩臺五軸切割頭,可根據工件的不同輪廓和加工要求采用不同的切割速度 由于生產效率的提高,大大節省了工時和人工費用,因此是取代電火花加工此類工件的理想工藝。

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