高壓水射流切割機磨料流量控制裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種高壓水射流切割機磨料流量控制裝置，包括控制部分、傳動部分、閥門部分，閥門部分位于磨料罐底部，由磨料罐下出口和閥桿組成。閥桿縱向布置，與磨料罐下出口對中，其上端具有外錐面，磨料罐下出口具有相應的內錐面，兩者的錐面形成環形閥口，控制部分控制傳動部分驅動閥桿上下運動來調節閥口大小。該裝置能對高壓磨料水射流切割機磨料流量進行適時、無級控制，從而達到根據需要精確控制磨料流量的目的。具有壽命長、操作簡單、體積小、成本低等優點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及切割機的磨料供給設備，確切地說是高壓水射流切割機磨 料流量控制裝置。
技術介紹
高壓磨料水射流技術是近二三十年來發展起來的一項新技術。如圖1所示，此技術是通過高壓泵將普通自來水加壓并迫使高壓水12經一個直 徑很小的高壓水射流噴嘴13噴射而出，形成一股高速水射流14，其速度 可高達1000米/秒。此射流可用來加工各種較軟材料或薄的硬質材料。通 常情況下，在此射流中加入磨料15，當磨料進入混合腔16時，高速水射 流將其動能傳遞給磨料，從而使磨料得到有效加速，最終與水一起形成一 股高速磨料射流17，此磨料射流可用來加工任何材料，包括金剛石。從 工程的角度看，泵的輸出功率確定后，其所能輸出的水的壓力和流量便被 確定。如果進入混合腔的磨料數量較少，僅有一部分水射流將其能量傳遞 給磨料，剩余部分水射流的能量便被浪費掉。如果進入混合腔的磨料數量 太多，盡管水射流將其能量有效傳遞給了磨料顆粒，但由于每個磨料顆粒 獲得的能量較少，其切削能力大大受到限制，更有甚者，能量太小的磨 料 顆粒根本不能切割材料。另外，磨料數量過多必然導致磨料間相互碰撞機 率大大增加，能量損失也大大增加。因此，在一組特定切割參數下(特定 水壓力、流量、噴嘴結構等)，有一最佳磨料流量與之對應。另外，從高壓磨料水射流的切割角度來說，鉆孔階段所對應的最佳磨料流量和切割階段所對應的最佳磨料流量不同。切割脆性材料時，初始切 割階段所需磨料流量又不同于其它階段。如果能實現磨料流量的無級控 制，高壓磨料水射流的切割效率必然能得到大大提高，同時，切割成本必 然得到大大降低。多年來，國外許多從事高壓磨料水射流研究工作的科學家、工程師一 直試圖無級控制磨料流量，他們先后提出并嘗試了以下一些方法①讓磨 料進入一水平或近水平放置的螺旋傳動機構，當螺旋傳動機構轉動時，磨 料便被螺旋傳遞機構輸送出來。此種情況下，螺旋傳動機構的轉速決定了 磨料流量。通過控制螺旋傳動機構的轉速，磨料流量便得到了有效控制； ②讓磨料進入一垂直放置的輪盤，當輪盤轉動時，磨料便被轉動輪盤輸送出來。通過控制輪盤的轉動速度便可控制磨料輸送量；③在磨料出口處安裝一閥門，通過控制閥門的開口大小來控制磨料流量。方法①、②在使用 初期都被證明是可行的，然而，由于螺旋機構或輪盤與磨料之間的高速相 對運動，螺旋機構或輪盤很快便被磨料磨損掉。螺旋機構或輪盤的另一缺 點是裝置的空間體積大。方法③理論上看起來可行，然而在實際使用中存 在許多問題，比如磨料很容易進入閥門相對運動部件的間隙中，導致閥門容易破壞；另外，此種形狀開口容易造成開口小時磨料沒法從開口中流出， 開口大時磨料流量對開口比較敏感，很難精確控制磨料流量。正是由于這 樣一些原因，到現在為止，市場上還未出現對高壓水射流切割中磨料流量 的適時無級控制。當前，幾乎所有的水射流切割機都用一系列具有不同固 定開口大小的噴嘴來控制磨料流量，從而達到提高效率及節約成本的目 的。采用這種方法來控制磨料流量的優點是噴嘴的加工工藝簡單，加工成 本較低，其缺點是無法真正實現磨料的最佳流量控制、經常需要根據切割5條件更換磨料噴嘴、不能適時根據切割狀態調整磨料噴嘴開口大小等。
技術實現思路
針對上述現有技術存在的問題，本專利技術旨在提供一套能實現對高壓磨 料水射流切割機磨料流量進行適時、無級控制的裝置，從而達到根據需要 精確控制磨料流量的目的。本專利技術采用的技術方案是一種高壓水射流切割機磨料流量控制裝置，包括控制部分、傳動部 分、閥門部分，閥門部分位于磨料罐底部，由磨料罐下出口和闊桿組成。 閥桿縱向布置，與磨料罐下出口對中，其上端具有外錐面，磨料罐下出口 具有相應的內錐面，兩者的錐面形成環形閥口，控制部分控制傳動部分驅 動閥桿上下運動來調節閥口大小。所述控制部分主要由裝有控制軟件的計算機和控制器組成，傳動部 分主要由步進電機、聯軸器、螺桿及螺母組成，步進電機的輸出軸通過聯 軸器與縱向布置的螺桿連接，螺母與閥桿相連接并設有縱向導軌，與螺桿 一起形成螺旋升降機構，計算機將數字控制信號輸入控制器，經控制器處 理后，控制器輸出模擬信號控制步進電機旋轉一定角度，驅動螺母上升或 下降一相應距離，將閥口關閉、開啟或不同程度開啟。所述閥桿和磨料罐下出口的錐角均大于5。小于30° ,同時，磨料 罐下出口的錐角總是小于閥桿錐角3° ~ 7° ，閥口完全關閉時，闊桿與 磨料罐下出口的接觸為線接觸。所述螺桿螺紋的升角應取較小。所述磨料罐底部呈漏斗形，磨料下出口位于其中心處。 所述磨料漏斗底部的傾角在45。至70°之間。所述磨料漏斗通過其底部的磨料軟管通至噴嘴。所述步進電機與其固定支撐之間、螺母導向軌與其固定支撐之間橫 向可調。本專利技術通過精確控制步進電機的旋轉角度，驅動閥桿上下運動來精 確調節磨料噴嘴開口大小，真正達到無級控制磨料流量的目的。然而，與 上述通過調節磨料噴嘴開口大小方法不同的是，此設計的相對運動部件避 開了磨料經過的路徑，大大提高了閥門的使用壽命。同時，閥桿與磨料罐 下出口之間為錐形面接觸，開口量為一環形面，降低了磨料流量對開口大 小的敏感度。與上述螺旋機構和輪盤磨料流量控制機構相比，此設計避免 了磨料與旋轉機構的高速相對運動，也避免了電機長時間的高速運轉。具 有壽命長、操作簡單、體積小、成本低等特點。 附圖說明圖1為高壓水射流切割機的結構原理圖； 圖2為本專利技術的結構示意圖； 圖3為圖2的A部放大示意圖； 圖4為本專利技術的控制流程示意圖。具體實施例方式下面結合實施例和附圖對本專利技術作進一步詳細的說明。附圖標記說明如下: 1——磨料罐 3——閥桿5——計算機 7——步進電機2468磨料罐下出口 磨料漏斗 控制器 聯軸器9——_螺桿10—一螺母11——一導軌12——-高壓水13——一水射流噴嘴14——一水射流15——一磨料16——一混合腔17——一高速磨料射流18——一磨料軟管19——_噴嘴如圖2、 3所示，磨料罐l的底部呈漏斗形，磨料罐下出口2位于其 中心處，閥桿3縱向布置，與磨料漏斗4連成一體，并與磨料罐下出口2 對中，其上端具有外錐面，磨料罐下出口2具有相應的內錐面，兩者的錐 面形成環形閥口，控制部分主要由裝有控制軟件的計算機5和控制器6 組成，傳動部分主要由步進電機7、聯軸器8、螺桿9及螺母10組成，步 進電機7的輸出軸通過聯軸器8與縱向布置的螺桿9連接，螺母10與閥 桿3相連接并設有縱向導軌11，與螺桿9 一起形成螺旋升降機構，閥桿3 和磨料罐下出口 2的錐角較小，原則上小于30。，同時，磨料罐下出口2 的錐角總是小于閥桿3的錐角5° ，這樣能有效保證閥口處于完全關閉狀 態時，閥桿3與磨料罐下出口 2的接觸為線接觸，磨料不會停留在它們之 間，除此外，螺桿9螺紋的升角應小于25。，當螺桿9旋轉一較大角度 時，螺母10上升的距離較小，從而有效減小誤差，并具有自鎖性。同時， 為保證磨料漏斗4中的磨料能有效下滑，其底部的傾角應在45°至70° 之間，為保證磨料罐下出口2和閥桿3在安裝時能有效對中，步進電機7 與其固定支撐之間、螺母導軌11與其固定支撐之間需橫向可調，如可采 用滑移式連接。如圖4所示，工作時，首先啟動控制軟件，在控制軟件中輸入相關參數(如磨料流量等)，此參數的大小將決定步本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高壓水射流切割機磨料流量控制裝置，其特征在于，包括控制部分、傳動部分、閥門部分，閥門部分位于磨料罐底部，由磨料罐下出口和閥桿組成。閥桿縱向布置，與磨料罐下出口對中，其上端具有外錐面，磨料罐下出口具有相應的內錐面，兩者的錐面形成環形閥口，控制部分控制傳動部分驅動閥桿上下運動來調節閥口大小。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張仕進，
申請(專利權)人：張仕進，
類型：發明
國別省市：85[中國|重慶]