WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 24 | 25 || 27 | 28 |   ...   | 29 |

Считается, что тип сопла, показанный на рисунке 6.10 и имеющий конический профиль, оканчивающийся цилиндрическим участком, наиболее приемлем как с точки зрения рационального формирования струи, так и технологичности его изготовления.

Рис 6.10 Профиль отверстия сопла Этот тип сопла рекомендован для промышленного использования и его геометрические размеры могут быть рассчитаны в зависимости от конкретных условий применения. В рассмотренных выше струйных головках сопла (в подавляющем большинстве) имеют коническую или коническоцилиндрическую форму, показанную на рисунке 6.10.

Высокая точность изготовления геометрических размеров и низкая шероховатость внутренней поверхности отверстия сопла – необходимые условия при их производстве.

6.2.4 Краткие сведения о технологических параметрах гидрорезания Как и при любом виде обработки материалов экономичность процесса гидрорезания может быть достигнута за счёт выбора его оптимальных параметров: давление рабочей жидкости, формы и диаметра отверстия сопла, расстояния сопла от разрезаемой поверхности, скорости подачи, числа проходов (количество сопел, приходящихся на единицу длины реза) необходимых для резки материала.

Давление жидкости оказывает наибольшее влияние на производительность гидрорезания.

Процесс гидрорезания возможен в случае, когда давление струи жидкости на единицу площади поверхности реза превышает предел прочности обрабатываемого материала. При равных условиях дальнейшее повышение давления истекающей струи жидкости (из-за возрастания её кинетической энергии) приведёт к увеличению толщины разрезаемого материала за один проход.

Давление рс, а затем и силы Рп, которые создаются струёй рабочей жидкости на поверхности контакта с обрабатываемой заготовкой, можно определить по формулам:

рс=(0,5+)10-6Vc2, МПа Рп=(0,5+)10-6fcVc2, Н где: рс – давление струи жидкости на обрабатываемой поверхности материала, - коэффициент сжатия струи, зависящий от профиля отверстия сопла (при коноидном профиле 1), - плотность рабочей жидкости, Vc – скорость струи рабочей жидкости, вытекающей из сопла, - коэффициент, учитывающий эффект растекания струи и изменения скорости струи по мере её удаления от сопла (=0,920,96) fc – площадь поперечного сечения выходного отверстия сопла.

Форма и диаметр выходного отверстия сопла. Они оказывают влияние на качество водяной струи и её компактность. Из формулы (1.2) видно, что при равных условиях работы увеличение fc и, следовательно, диаметра выходного сечения сопла приводит к возрастанию Рп. Это обстоятельство позволяет констатировать, что при заданных условиях работы за счёт увеличения диаметра выходного отверстия сопла можно разрезать и более толстые материалы, но в этом случае площадь контакта струи с металлом возрастает и увеличенная Рп воздействует на большую площадь и давление на единицу площади не изменится. Увеличение диаметра сопла приводит к повышенному расходу рабочей жидкости и, следовательно, к возрастанию энергетических затрат на формирование струи.

Обычно наибольший диаметр сопла при резании материалов не превышает 0,3 мм.

Изменение диаметра отверстия сопла в меньшую сторону приводит к формированию струи с меньшим диаметром истечения.

Высоконапорные струи уменьшенного диаметра при встрече с контактирующей поверхностью подвержены более быстрому распаду.

Скорость подачи. Непрерывность любого вида резания материалов связана со скоростью относительного перемещения заготовки и инструмента (струи рабочей жидкости), численное значение которой зависит от свойств обрабатываемого материала. При равных условиях работы снижение скорости подачи приведёт к падению производительности обработки, а её увеличение к сокращению величены энергии приходящей на единицу обрабатываемой поверхности и, следовательно, к уменьшению возможной глубины резания.

Формула для окончательного определения силы резания Рр, которая учитывает влияние скорости подачи:

Рр=(0,5+)10-6fcVc2(1-)2, H где: =Vn/Vc, Vn – скорость подачи.

Дистанция между срезом сопла и поверхностью заготовки. Если учесть, что высоконапорная струя имеет наибольшую кинетическую энергию вблизи среза сопла, то чрезмерное удаление поверхности обработки от сопла может привести к исключению процесса гидрорезания.

Число проходов определяется в зависимости от технических возможностей оборудования. При заданных условиях гидрорезание толстых материалов можно проводить за несколько проходов.

Обеспечение производительной работы при гидрорезании возможно при оптимизации величин указанных параметров.

Для более полного восприятия технологических возможностей гидрорезания ниже дана таблица сравнительных параметров термических и высоконапорного абразивно-водяного струйного резания металлов.

Таблица 6.1 - Параметры термических и высоконапорного абразивноводяного струйного резания металлов ТолщиМатериал на Скорость резания в мм/мин в мм Плазма Лазер Абразив(500 (1500 ноА) Вт) водяная струя (3,Па) Сталь 5 4500 2200 углеродис- 20 2000 не ре- тая жет Сталь кор- 2 600 6000 розионно- 40 500 не ре- стойкая жет Алюминий 2 6000 1000 40 1200 не ре- 130 не ре- жет жет то же Титан 1 6000 6000 30 2000 не ре- жет Медь 5 2000 то же 6.2.5 Оборудование для гидрорезания Реализация новых технологических процессов возможна только при соответствующем оборудовании. Естественно перспективная технология резки материалов высоконапорной струёй жидкости инициировала и появление станков (устройств) для гидрорезания листовых материалов. В этих станках (устройствах) формообразование деталей может быть осуществлено:

• перемещением заготовки относительно неподвижной режущей струи;

• взаимным перемещением заготовки и струи;

• перемещением струи относительно неподвижной заготовки.

В первом случае заготовка укладывается на крестовом координатном столе и перемещается относительно режущей струи, которая совместно со струйной головкой может установочно перемещаться по отношению к обрабатываемой поверхности.

Во втором случае заготовка перемещается с рабочим столом, двигающимся по одной координате, а струйная головка, имеющая возможность установочного перемещения относительно поверхности заготовки, по второй координате по порталу.

В третьем случае струйная головка перемещается по обеим координатам (относительно неподвижного рабочего стола с заготовкой) совместно с порталом вдоль стола и по порталу поперёк его.

В этом случае также возможно перемещение струйной головки роботом.

Если учесть, что лазерная обработка материалов проводится с применением координатных столов (крестовых, портальных), осуществляющими описанные движения, то они же могут быть использованы для гидрорезания материалов путём замены лазерной фокусирующей головки на высоконапорную струйную.

В этом случае излучатель и энергетический канал лазерных установок заменяются соответствующими узлами, присущими для гидрорезания.

При развитии этой технологии и надлежащем подходе к решению возникающих при этом задач возможно создание многокоординатного оборудования для обработки объёмных деталей и установок для ручной обработки материалов.

По мере развития гидрорезания подобно лазерным технологическим системам (ЛТС) появляются и технологические системы для гидрорезания (ТСГ).

В общем случае станки для гидрорезания состоят из гидроузлов низкого и высокого давления, в котором давление жидкости повышается до уровня, требуемого для резания материалов; систем транспортировки жидкости высокого давления к струйной головке; координатного стола с ЧПУ; узла дозирования абразива; элементов регулировки и приёмника (уловителя) отработавшей струи жидкости.

Высокое давление жидкости создаётся насосами высокого давления или мультипликаторами, приводимыми в действие насосами низкого давления.

При этом выходное давление жидкости увеличивается по отношению к входному в соотношении от 10:1 до 20:1 и выше.

Для равномерного истечения жидкости из сопла с постоянной скоростью и давлением в систему подключается ресивер или аккумулятор жидкости высокого давления, предназначенные для сглаживания пульсации давления, возникающих при работе насоса высокого давления или во время реверса поршней мультипликатора.

Рассмотрим конструктивные особенности некоторых станков (установок), предназначенных для осуществления процесса гидрорезания. При их описании цифровые обозначения элементов конструкций, нанесённых на рисунках, пояснены в соответствующих текстах.

По заданию ГКНТ СССР в ЭНИМСе в сотрудничестве с НИАТом и Савеловским НПО “Прогресс” создана установка для гидрорезания плоских машиностроительных материалов сложной конфигурации в плане (см. рисунок 6.11. а – общий вид, б – гидросхема установки) Рис 6.11 Установка для гидрорезания плоских машиностроительных материалов (пояснения в тексте) Из рисунка 6.11 б видно, что принципиальная гидросхема этой установки подобна ранее рассмотренным схемам. Естественно, и принцип работы системы формирования высоконапорной режущей струй у них схожи.

Так и здесь масло из бака 1 под давлением 20 МПа, создаваемым регулируемым аксиально-поршневым насосом, через гидрораспределитель 2 подаётся в полости низкого давления мультипликатора 5 “масло-вода”, расположенного в агрегате высокого давления 3 устройства. В состав агрегата входят также система обратных клапанов 4, ресивер 6 и отсечной клапан 7.

Вода, подаваемая из бака 11, проходя через фильтр, под некоторым давлением подаётся в соответствующие полости цилиндров высокого давления мультипликатора.

Оттуда высоконапорная жидкость через ресивер 6 и отсечной клапан поступает к соплу 8 и направляется на обрабатываемую поверхность листа.

После разрезки заготовки 9, оставшаяся энергия струи гасится в уловителе и оттуда перетекает в агрегат подготовки воды 11.

Струйная головка относительно заготовки перемещается при помощи широкодиапазонных цифровых электрогидравлических приводов типа Г69-8 (ШЭГП разработки ЭНИМС) по заданной программе.

Краткие технические характеристики установки:

Давление в системе высокого давления, МПа до Диаметр сопла струйной головки, мм 0,1 0,Максимальная скорость движения сопловой головки, м/мин Дискретность перемещения, мм 0,Мощность приводного электродвигателя, кВт Ширина реза струёй воды, мм 0,1 0,Размеры стола, мм На рисунке 6.12 показана установка, предназначенная для резки материалов высоконапорной струёй воды.

Рис 6.12 Установка для гндрорезания с охлаждением рабочей жидкости (пояснения в тексте) Отличительной особенностью этой установки является введение в её конструкцию узла охлаждения рабочей жидкости 7, которое позволяет придать струе абразивные свойства за счёт образования льдинок. Гидросхема её типовая: масло из бака 1 нагнетается в полость низкого давления мультипликатора 4 через распределитель 3 насосом 2. Вода из бака 5 подаётся в соответствующие цилиндры высокого давления мультипликатора 4.

По трубопроводам высокого давления 6, охлаждаясь в охладителе 7, высоконапорная струя жидкости подаётся к струйной головке 11.

Для обеспечения гибкости трубопровода высокого давления в его конструкцию введены шарниры 10.

Истечение воды из сопла происходит при давлении 100-350 МПа. Для повышения интенсивности снятия материала при одновременном уменьшении затрат на техническое обслуживание воду перед выходом из сопла изобарически охлаждают до (-10)-(-20)оС с целью образования ледяных кристаллов. При данных условиях вода остаётся в жидком состоянии и только при выходе из сопла часть воды кристаллизуется в лёд, вследствие чего сопло не подвергается абразивному воздействию кристаллов льда.

Оборудование для струйной обработки материалов изготавливается в странах Европы, Америки и потребляется во многих странах мира.

Ниже приведена таблица 6.2 основных технических характеристик установок для струйной обработки, поставляемых европейскими фирмами (по состоянию на июль 1995 г.).

Основные технические характеристики для установок струйной обработки, поставляемых европейскими фирмами (по состоянию на июль 1995г.) Таблица 6.Максимальные размеры Компоновка и конструкция обрабатываемых деталей Др.

меПо- Связь Пода- тоды компо ьная ча аб- обра- Плоских Объём-ных тол -ма ПР вки рази-ва ботки ABB IR + + 2 WateJet Abra + + 2 3 По заказу (Ш) або Определяется размераAlba чие + ми рабочих столов столы Bystronic + + 2,2 (Ш) Cam3 tec Coman + 3 (И) Dur+ + 3,5 rkopp Edel System- + + 2,5 8 2,5 8 0,technic EsabHan- + + 3 8 3 8 0,cock Flexi+ 3 6 2 3 con* Flow + 3 6 2 3 Fora+ + 2 6 2 6 0,con GHT + 3 Grob+ По заказу Werke Hethon + + По заказу Innow+ +1 2 2 0,eld (A) Jet Обычно поставляется Cut- только насос, рабочие голоSystem вки, трубопроводы и система (Ш) водоподготовки Kohler В зависимости от типа (Ш) установки K rauseBiagosch K uka 1,L ectra L Продажа установок, бывших в употST/EL реблении B* (A) L VD Scharring,5 - 6 1,shause n M echanic S ys- tems* (B) о M + зак etec азу R + eic R По + idder заказу R itschka,S uchard a* (A) R otech По Basel* заказу (Ш) T rumpf T SK Kam- phoff U,3 3, + hde 30, W + и,5 oma бо- 0,лее W По + TB заказу Национальная принадлежность фирм: Ш – Швейцария, А – Австрия, В – Великобритания.

Фирмы без указания национальной принадлежности являются германскими.

Установки способны обрабатывать такие материалы, как конструкционная и легированная сталь, алюминий, термодуропласты, стекло- и углепластики, слоистые материалы с наполнителем, твёрдые и мягкие пенопласты, резину. Исключения составляют установки фирм Grob-Werke и Hethon, обрабатывающие только неметаллические материалы.

Фирмы осуществляют только сбыт установок, остальные фирмы – производство и сбыт.

Крупнейшими мировыми фирмами-производителями станков для гидрорезания в настоящее время являются американские Flow International, Ingersoll-Rand, имеющие филиалы в Европе и немецкие Trumpf, Bystronic.

Основными потребителями этих станков в Европе и Америке являются авиакосмическая и автомобильные промышленности; средняя стоимость одной установки в 1992 г. составляла 162000 $, а к 1999 г. предположительно возрастёт до 176 000 $ в связи с усовершенствованием конструкции и ЧПУ.

В таблице 6.3. дана динамика роста продаж гидроструйных установок до 1999 г.

Таблица 6.3.

Количе- Тество отгружа- Прода- мпы росод емых устано- жи, млн. долл. та провок, шт. даж, %.

877 140,2 889 143,4 2,814 132,0 -7,806 130,9 -0,840 137,9 5,885 146,9 6,951 159,6 8,1030 174,8 9,1118 192,0 9,1218 211,5 10,1324 232,7 10, Там же даны сведения о состоянии и прогноз распределения гидроабразивных станков по регионам мира (см. табл.6.4.) Таблица 6.4.

Pages:     | 1 |   ...   | 24 | 25 || 27 | 28 |   ...   | 29 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.