磨料水射流鏡像車削實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種磨料水射流鏡像車削實(shí)驗(yàn)裝置，具體是一種工程陶瓷材料的磨料水射流鏡像車削實(shí)驗(yàn)裝置，通過該裝置對(duì)工程陶瓷材料進(jìn)行車削加工。
【背景技術(shù)】
[0002]工程陶瓷材料(氧化鋁、氧化鋯等)具有高硬度、高強(qiáng)度、耐腐蝕、耐磨、隔熱、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)良性能，在軍事、航空航天、原子能、空間技術(shù)及制造等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。但是，由于工程陶瓷材料的高硬度、高脆性及低斷裂韌性等固有屬性，其加工工藝性比其他材料差很多，在機(jī)械加工過程中極易產(chǎn)生細(xì)小的裂痕和應(yīng)力集中現(xiàn)象，從而導(dǎo)致陶瓷零件的疲勞強(qiáng)度降低，影響陶瓷零件的綜合性能和使用壽命。
[0003]磨料水射流加工技術(shù)作為一種非傳統(tǒng)的冷加工技術(shù)，近年來得到了迅速發(fā)展。相對(duì)于其他的傳統(tǒng)加工技術(shù)而言，它具有無熱影響區(qū)、無工具磨損、反作用力小、加工范圍廣、加工柔性高、綠色環(huán)保以及操作簡單等優(yōu)點(diǎn)。在精密、微細(xì)加工領(lǐng)域，磨料水射流加工技術(shù)對(duì)高硬度、高脆性等難加工材料精密、微細(xì)加工的精度不斷提高，擁有廣闊的應(yīng)用前景。
[0004]針對(duì)工程陶瓷材料的車削加工難題，提出了應(yīng)用磨料水射流鏡像車削，既可以實(shí)現(xiàn)對(duì)高硬脆的陶瓷材料的無裂痕加工，以提高其綜合性能和使用壽命，又可以通過鏡像布置的高壓噴嘴，令兩束射流對(duì)工件互為支撐，從而提高系統(tǒng)剛性，減小工件彈性變形、減小和抑制工藝系統(tǒng)振動(dòng)，以避免切削加工易變形等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于為解決陶瓷材料難加工的問題以及車削加工易產(chǎn)生彈性變形和振動(dòng)的問題提出的應(yīng)用磨料水射流對(duì)陶瓷材料進(jìn)行加工，鏡像布置兩個(gè)高壓噴嘴，令兩束射流對(duì)工件互為支撐的方案，提供一種裝置實(shí)現(xiàn)工程陶瓷材料的精細(xì)加工。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:該磨料水射流鏡像車削實(shí)驗(yàn)裝置主要由磨料水射流裝置、位移測量裝置和夾具裝置等組成。
[0007]上述磨料水射流裝置由水射流加工平臺(tái)、超高壓系統(tǒng)、加砂切割系統(tǒng)、五軸水切割系統(tǒng)、磨料自動(dòng)供應(yīng)系統(tǒng)、軟水處理系統(tǒng)以及油冷卻系統(tǒng)等共同組成。雙高壓磨料水射流噴嘴鏡像布置于工件材料左右兩側(cè)。
[0008]上述夾具裝置由夾緊件、夾緊塊、桿件、連接塊、支撐板及基板等組成，用于噴槍和車床大滑板連接，實(shí)現(xiàn)噴槍夾持、固定，并同時(shí)滿足三個(gè)方向直線運(yùn)動(dòng)及一個(gè)方向的繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，方便噴槍的各向調(diào)節(jié)，滿足實(shí)驗(yàn)參數(shù)調(diào)節(jié)需要，保證加工順利進(jìn)行。
[0009]上述位移測量裝置由紅外線傳感器、調(diào)理器及計(jì)算機(jī)等組成，用來采集工件的位移信號(hào)，信號(hào)經(jīng)調(diào)理器放大濾波，輸入到位移采集卡，位移分析軟件采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，即可獲得對(duì)應(yīng)切削條件下的工間位移情況。
[0010]本發(fā)明的有益效果是，運(yùn)用該磨料水射流鏡像車削實(shí)驗(yàn)裝置，即可以通過陶瓷材料的磨料水射流加工，解決陶瓷材料難加工的問題，提高陶瓷零件的綜合性能和使用壽命，又可以通過鏡像布置的高壓噴嘴，令兩束射流互為支撐，從而提高系統(tǒng)剛性，減小工件彈性變形、減小和抑制工藝系統(tǒng)振動(dòng)，以避免切削加工易變形等問題。
【附圖說明】
[0011]圖1是磨料水射流鏡像車削實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。
[0012]圖中1.車床大滑板，2.夾具裝置，3.車床中滑板，4.高壓噴嘴，5.進(jìn)砂管，6.砂斗，7.頂尖，8.紅外線傳感器，9.三爪卡盤。
[0013]圖2是夾具裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中1.夾緊件，2.夾緊塊，3.桿件1，4.桿件2，5.連接塊，6.支撐板，7.基板。具體實(shí)施方案
[0015]根據(jù)圖1，磨料水射流鏡像車削實(shí)驗(yàn)裝置主要由磨料水射流裝置、位移測量裝置和夾具裝置等組成。水通過增壓器增壓至超高壓，再通過小孔水噴嘴進(jìn)入高壓噴嘴4混合室，形成高速水射流，并在混合室內(nèi)產(chǎn)生一定的真空度，磨料在自重和壓力差的作用下從砂斗6經(jīng)過進(jìn)砂管5被吸入混合室，與水射流產(chǎn)生劇烈紊動(dòng)擴(kuò)散和混合，形成高速磨料射流，并以極高的速度經(jīng)磨料噴嘴作用在陶瓷材料工件上。關(guān)于工件材料鏡像布置的兩個(gè)高壓噴嘴4噴出的磨料射流，既可以互相支撐，抵消部分切削力以減小工件變形，又可以實(shí)現(xiàn)陶瓷材料的精細(xì)加工。陶瓷工件采用三爪卡盤9及頂尖7 —夾一頂?shù)难b夾方式，車刀底部有墊片用于調(diào)節(jié)頂尖7對(duì)準(zhǔn)工件中心。紅外線傳感器8固定在高壓噴嘴4上，進(jìn)行工件位移信號(hào)采集，經(jīng)過傳出、處理、分析等步驟，獲得相應(yīng)工況下的工件位移情況。夾具裝置包括夾緊件1，夾緊塊2，桿件3、4，連接塊5，支撐板6，及基板7等。其中桿件3、4、支撐板6及基板7上均設(shè)有刻度標(biāo)尺，用于高壓噴嘴4夾持、固定，并同時(shí)滿足三個(gè)方向的直線運(yùn)動(dòng)及一個(gè)方向的繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，方便其各向的準(zhǔn)確調(diào)節(jié)，保證加工的順利進(jìn)行。
[0016]使用磨料水射流鏡像車削實(shí)驗(yàn)裝置，主要進(jìn)行的是陶瓷材料的精細(xì)加工，所以在進(jìn)行陶瓷材料的磨料水射流鏡像車削加工前，先對(duì)陶瓷材料進(jìn)行普通車削加工，得出此時(shí)加工后的表面粗糙度以及工件的加工變形情況，以便與接下來的磨料水射流鏡像車削進(jìn)行對(duì)比。
[0017]使用該磨料水射流鏡像車削實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行陶瓷材料加工時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)加工要求，合理選擇好磨料種類，設(shè)置好噴射壓力、磨料流量及噴射靶距等工藝參數(shù)。然后按照?qǐng)D1設(shè)計(jì)要求對(duì)夾具裝置2及高壓噴嘴4等進(jìn)行組裝連接。其中，高壓噴嘴4為兩個(gè)高壓噴嘴組成的噴嘴組，兩噴嘴噴出的高壓射流既互為支撐，又對(duì)工件材料實(shí)現(xiàn)精細(xì)加工，因此，應(yīng)確保兩噴嘴各工藝參數(shù)相同，并且鏡像布置于工件兩側(cè)。
[0018]加工結(jié)束后，切斷所有電源，清理加工現(xiàn)場，分拆各個(gè)裝置，對(duì)各部分進(jìn)行清潔、干燥等處理，放置好以供下次加工繼續(xù)使用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種磨料水射流鏡像車削實(shí)驗(yàn)裝置，主要由磨料水射流裝置、位移測量裝置和夾具裝置等組成。其特征是:所述磨料水射流裝置由水射流加工平臺(tái)、超高壓系統(tǒng)、加砂切割系統(tǒng)、五軸水切割系統(tǒng)、磨料自動(dòng)供應(yīng)系統(tǒng)、軟水處理系統(tǒng)以及油冷卻系統(tǒng)等共同組成。其中，雙高壓磨料水射流噴嘴鏡像布置于工件材料左右兩側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨料水射流鏡像車削實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是:所述夾具裝置由夾緊件、夾緊塊、桿件、連接塊、支撐板及基板等組成，其中基板通過螺釘固定于車床大滑板上，夾緊塊與桿件采用焊接，桿件、支撐板及基板上均設(shè)有刻度標(biāo)尺。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨料水射流鏡像車削實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是:位移測量裝置由紅外線傳感器、調(diào)理器及計(jì)算機(jī)等組成，其中計(jì)算機(jī)為同一計(jì)算機(jī)且為工控計(jì)算機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨料水射流鏡像車削實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是:所述兩個(gè)高壓噴嘴通過夾具裝置鏡像布置在車床中滑板上，噴頭可調(diào)節(jié)方向和角度，噴嘴可根據(jù)加工要求進(jìn)行替換。
【專利摘要】一種磨料水射流鏡像車削實(shí)驗(yàn)裝置，主要由磨料水射流裝置、位移測量裝置和夾具裝置等組成。其中，磨料水射流裝置由水射流加工平臺(tái)、超高壓系統(tǒng)、加砂切割系統(tǒng)、五軸水切割系統(tǒng)、磨料自動(dòng)供應(yīng)系統(tǒng)、軟水處理系統(tǒng)以及油冷卻系統(tǒng)等共同組成。夾具裝置由夾緊件、夾緊塊、桿件、連接塊、支撐板及基板等組成。位移測量裝置由紅外線傳感器、調(diào)理器及計(jì)算機(jī)等組成。通過該裝置對(duì)工程陶瓷材料進(jìn)行車削加工，鏡像布置于工件材料左右兩側(cè)的雙高壓噴嘴噴出的磨料射流既可以實(shí)現(xiàn)對(duì)高硬脆的陶瓷材料的無裂痕加工，以提高其綜合性能和使用壽命，又可以使左右兩側(cè)射流對(duì)工件的沖擊力相互抵消，從而提高系統(tǒng)剛性，減小工件彈性變形，避免加工易變形等問題。
【IPC分類】B24C5-02, B24C9-00, B24C3-02
【公開號(hào)】CN104875120
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510232660
【發(fā)明人】苗新剛, 武美萍, 繆小進(jìn), 葉建友, 強(qiáng)爭榮, 陳正雄
【申請(qǐng)人】江南大學(xué)
【公開日】2015年9月2日
【申請(qǐng)日】2015年5月7日