Полная версия

Главная arrow Товароведение arrow Технологические процессы в машиностроении

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>

Глава 12. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ ЭНЕРГИИ И ЭФФЕКТОРОВ

12.1. Гидроструйная обработка (резка)

Большое развитие за последнее время в наиболее развитых странах и передовых отраслях машиностроения в России (авиационной, ракетно-космической, энергетической, приборостроительной) получили современные технологии обработки заготовок и деталей с использованием различных видов энергии (тепловой, акустической, электрической, магнитной, световой, химической, радиационной) и "инструментов" – эффекторов (жидкость, газ, плазма, твердые частицы) в форме струи, луча, статических и динамических полей или комбинированных методов.

К одному из современных методов изменения формы и размеров заготовок относится гидроструйная обработка.

Гидроструйная резка (ГСР) основана на воздействии на материал заготовки сверхзвуковой водяной струи высокого давления, кинетическая энергия которой, преобразуясь в энергию деформации, вызывает локальное разрушение заготовки без ее нагрева. Этот метод используется как в чистом виде, так и в виде абразивноструйной резки. Принципиальная схема ГСР приведена на рис. 12.1, а в варианте абразивноструйной резки – на рис. 12.2. Внешний вид одной из конструкций гидроструйной головки с пятиосным управлением, позволяющим резать пространственные контуры, показан на рис. 12.3. Для эффективного процесса резки (независимо от варианта обработки) необходимо высокое давление жидкости на входе в головку 200–400 МПа. Насос высокого давления подает струю воды в самонастраивающуюся режущую головку установки, управляемую от системы ЧПУ. Горловина сопла, как правило, имеет диаметр 0,3-0,5 мм, скорость воды в ней достигает 1200 м/с.

Схема гидроструйной обработки

Рис. 12.1. Схема гидроструйной обработки:

1 – подача воды; 2 – сопло; 3 – сверхзвуковая струя; 4 – заготовка; 5– частица материала; 6 – рез

Схема абразивно-струйной обработки

Рис. 12.2. Схема абразивно-струйной обработки:

1 – сопло; 2 – камера смешения; 3 – впускное сопло; 4 – подача воды; 5 – подача абразива; 6 – заготовка

Головка для гидроструйной резки

Рис. 12.3. Головка для гидроструйной резки:

1 – форсунка; 2 – рабочий стол

При гидроабразивной резке (см. рис. 12.2) вода 4, проходя через горловину сопла 3, перемешивается в камере 2 с абразивом 5, выбрасывается через фокусирующее сопло 1 и способна вырезать любые формы из любых материалов толщиной до 130 мм.

Гидроабразивная резка является эффективным, гибким, экологически чистым и энергосберегающим методом размерной обработки. Она позволяет на одном станке обрабатывать самые различные материалы – от мягких и пластичных до жестких и твердых: черные и цветные металлы, керамику, графит, стекловолокно, композитные материалы, пластик и многие другие, в том числе взрывоопасные (рис. 12.4).

Деталь, полученная ГСР

Рис. 12.4. Деталь, полученная ГСР:

а – из стали толщиной 60 мм; б – из керамики толщиной 20 мм

Оборудование гидроабразивной резки часто оснащают несколькими режущими головками. Эти особенности в сочетании с холодным характером резки и полным отсутствием термического и механического влияния на зону резки дают уникальные возможности для фасонной обработки материала.

Основные преимущества по сравнению с традиционными методами резки (механической, плазмой, лазером, газовой горелкой) состоят в следующем:

  • • кромки материала не подвергаются термической нагрузке, нс образуются оксиды и окалина;
  • • обеспечивается высокое качество кромок, не требующих дополнительной механической обработки;
  • • реализуется высокая точность, исключающая последующую механическую обработку;
  • • режутся пакеты, состоящие из нескольких слоев различных материалов;
  • • режутся различные композиционные материалы, так как нс создастся разрывов в их структуре;
  • • обрабатываются материалы с волнистой поверхностью и при сложных контурах;
  • • отсутствуют пыль и газы;
  • • обеспечивается полная взрыво- и пожаробезопасность реза;
  • • осуществляется небольшая ширина реза;
  • • создастся низкое тангенциальное усилие резания на деталь (заготовка не зажимается);
  • • реализуется высокая скорость резания любых материалов.

Общий вид установки гидроабразивной резки по пяти координатам показан на рис. 12.5.

Установка для гидростуйной резки

Рис. 12.5. Установка для гидростуйной резки:

1рабочий стол; 2 – самонастраивающаяся головка; 3 – механизм перемещения головки; 4 – шланги высокого давления; 5 – ловушка струи

На рисунке не показаны бункер для подачи абразива, насос высокого давления и система ЧПУ, выполненная на отдельной стойке. Под рабочим столом расположена ловушка струи 5, представляющая собой бак с водой. Она гасит энергию выходящей струи, а также служит для сбора отработанного абразива. В конце рабочей смены абразив и частицы материала, осевшие в нижней части бака, удаляют с помощью специального устройства в бункер для отходов.

Точность позиционирования составляет +0,05 мм, резки ±0,1 мм; скорость резания (при толщине листа 30 мм) 130 мм/мин; толщина разрезаемого материала от нескольких миллиметров до ~130 мм.

Недостатки гидроабразивной резки: увод плоскости реза от нормали при больших толщинах материала; в начальной точке врезки образование кратера до 4–6 мм; высокая стоимость расходных материалов (специальный кварцевый песок стоит 0,4 евро/кг) при удельном расходе до 0,3 кг/мин, постоянный приток воды.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>