高压水射流去毛刺技术的特征及应用.docx

高压水射流去毛刺技术的特征及应用#王磊#王旭永摘要：高压水射流去毛刺技术是利用水力喷射所具有的物理作用和切割作用来去除毛刺的一种柔性加工工艺方法。这种工艺去除毛刺能力稳定，生产效率高，易于实现光控、数控或机械手控制。该文全面介绍了高压水射流去毛刺技术的原理、特点、技术要点以及应用情况。关键词：高压水射流去毛刺高压清洗机!#$%’$(!#$%’())*’(+,-(’.(-/(0*’’1#-(2$13*(),45(605(’72())1#8(-$7/47’/(0*’’1#9(857:1#-$($:)2,5,2-71,1/-$(2*--1#4*12-7174+,-(’.(-;$)-(2$13*(4(,-*’())-(,/:/(0*’’1#2,,05-:9$#$(442(12:,1/(,):7(’,-7115#$-271-’7591*8(’2,5271-’757’8(2$,12,5,’8271-’75+,:;$(’125()94(,-*’()9=(:-(2$12,571-),1/,52,-71)74-$)-(2$13*(,’(/()2’0(/1-$),(’;)*+,-%.#(/01234%*##5%*,$*%6*$7*5%%081/01234%*##5%*9:*8081;’208*许多金属工件经切削加工后，会产生局部或部分毛刺，如果不把毛刺去掉，将造成多方面的影响。如液压阀体和气动零件上的毛刺或脱落的金属粉末，一旦进入液压或风动系统中，会引起严重的紊流或非层流，至使过滤器或管子堵塞；切削过程中，毛刺若垫在零件的基面上，会严重影响加工精度。此外，毛刺还是降低成本的最大障碍之一。目前，去毛刺技术有了一定程度的发展，其中，高压水射流技术是近二十年来发展起来的一项已逐步得到工程应用的新技术，用该技术去毛刺是一个柔和的、较彻底的处理过程，易于达到那些工具难以处理的地方。目前在机械加工中尚有较多采用手工单件去毛刺，引用水射流技术后，就可以改变这种现状，使去毛刺工作实现自动化。?@!!#$!———流体密度#———体积流$———水射流的平均速度式中由流体力学可知，流量可用喷嘴的出口截面积%和射流速度$的乘积表示，即#$%D@另外，从喷嘴喷出的高速射流水的速度$可用不可压缩流体的伯努里方程，根据总压力算出$EDF!@?FD———流体喷射压力将式D@、C@代入式?@中，得!!$D%ED%C@式中G@由式G@可知，从喷嘴喷出的水射流冲击力与射流速度的平方及喷射压力成正比。这样，在喷水法去毛刺加工过程中为获得较高的冲击力，就必须增大射流速度，或采用较高的喷射压力。毛刺具有三个要素：厚度、硬度、形状。去毛刺的难易程度主要取决于毛刺的厚度。由于毛刺的厚度不同，其去除机理及所需的喷射压力也不同，与各种毛刺对应高压水射流去毛刺技术的分析?@原理水射流去毛刺是利用专用泵把水或含有?ABCA水溶性油的水加压后，从特殊设计的喷嘴以一定的形状如扇形、锥形等喷射出去，巨大的冲击能量对零件进行冲击，达到去除毛刺的目的。高压水射流系统一般由压力源、喷嘴及其控制装置以及连接它们的高压管路和其它附属装置组成见图?@。水从喷嘴以射流形式喷出时，所产生的冲击力!，可按下式计算!卷第期制造·材料的喷射压力，通常有以下一些规律：!当毛刺的厚度为几十微米时，其形状呈某种程度的连续性，仅有部分毛刺与母体相联。受到水力喷射时，与母体材料相联的那部分毛刺便与母体分离，毛刺成分散状脱落。所需压力为!#$%以下，毛刺可较为方便地被去除。当毛刺厚度为数百微米时，往往是毛刺全长几乎都与母体相连，要去除这样的毛刺，就必须使水的喷射力作用于毛刺根部附近，使毛刺从根部折断，这时需要使用#$%左右的压力。#对于粗加工时产生的很厚的毛刺及毛刺大部脱落后根部残留的毛刺，仅靠喷射力不能去除毛刺，而与喷射的切割作用配合起来才可去除的这类毛刺。这时，需要采用’#$%以上的高压，且所需时间也很长，目前一般不用。影响高压水射流去毛刺生产率和加工质量的因素很多。其中主要的有喷射压力、喷射量、喷嘴尺寸、数量和位置以及零件和喷嘴的相对运动速度等。这些参数的选择必须根据零件的材料性质、结构形状和毛刺特征来决定，通常大多数由试验确定出最佳参数值。()*喷嘴的结构形式!对于深孔内毛刺的清除，长矛状高压水射流喷嘴安装在!轴方向上，且可以往复移动(图)*。对于交叉孔可用直线形喷嘴，用扇形喷嘴可用于零件外表面毛刺清除(图!*。#以高于’+,-./0的速度高速旋转的多头喷嘴常被安装在横移式机器人上用于清除较大的磨削表面(图1*。$为清除较大的枪膛类零件，将朝向不同方向上的多头喷嘴组合在长矛状喷嘴上，喷嘴头在前进和后退时高速旋转(图+*。因此，零件的结构形状和要求决定了喷嘴数量、喷射形式和喷嘴配置。另外，为使喷嘴具有较大的适应性，可做成活动式喷嘴，并