切割质量（精选12篇）
切割质量 篇1
就金属板材加工而言,采用激光切割工艺可节约昂贵的模具费用,缩短加工周期,对新产品开发、单件小批量生产和多品种轮番生产有着明显的优势。本文基于在切割应用方面的使用经验,介绍影响切割质量的主要因素之外的穿孔技术、引线设置和拐角设置三方面工艺参数对切割质量的影响。
1 穿孔技术
任何一种热切割技术(如激光加工、等离子加工、火焰切割等),除少数情况可以从板材边缘开始外,一般都必须在金属板材上预穿一小孔,然后进行后续加工。穿孔质量的好坏直接影响到切割轮廓的质量,特别是轮廓尺寸接近板材厚度的小轮廓;其次,穿孔时间长短也直接影响到切割加工的生产效率,所以穿孔技术是激光切割加工的关键技术。常见的穿孔方式有以下三种。
1.1 爆破穿孔
如图1所示,爆破穿孔又称为直接穿孔(CW方式),利用激光光束的连续性的工作原理,在加工材料的表面的某个地方,形成一个凹坑,然后根据激光束以及同轴的辅助气体的加入,形成一个孔型,再根据设备以及材料的对位差,形成穿孔缝隙,最终完成整个爆破穿孔过程。
此穿孔过程中产生缝隙的大小跟板材的厚度成正比。加工材料越厚,其穿孔的缝隙就越宽,造成的材料浪费越大。爆破穿孔的优点是可以大幅度提高穿孔时间,从而提高生产效率,缺点是在穿孔时,会发生大量熔融金属向上喷的现象,容易污染光纤激光切割头中的保护镜片,同时厚板切割加工小孔(直径<板厚)时,由于穿出来的孔的直径可能会超过所需要切割轮廓的直径,会导致产品报废。
1.2 脉冲穿孔
脉冲穿孔采用的是激光束中最强大的高峰值的脉冲激光进行穿孔,脉冲激光束的功率可以达到额定功率的2.5倍左右,能够使加工材料熔化甚至汽化。脉冲激光利用的是逐步深入的工作原理,对于厚型材料的加工,不影响切割效果,只是切割速度变慢,因此在加工质量方面,要高于爆破穿孔,如图2所示。当碳钢材料的板厚在10mm以上时,使用脉冲穿孔则加工时间会急剧增加。从理论上讲,通常可以改变穿孔的条件有焦距、喷嘴位置、气体压力等,但实际上由于时间太短,改变以上的可能性不大。在实际生产中主要采用改变激光平均功率的方法实现。具体方法有以下三种:①改变脉冲占空比;②改变脉冲频率;③同时改变脉冲占空比和频率。实际结果表明,第③种效果最好,穿孔质量比较高而且稳定。
表1是扬力ML-3015F(IPG 2000W)碳钢12mm脉冲穿孔工艺数据(三阶穿孔工艺)。
1.3 变焦穿孔
变焦穿孔的原理是切割头上方安装变曲率半径镜片(VRM),在穿孔过程中适时改变镜片的曲率半径从而改变焦点的相对位置,达到节省穿孔时间、提高穿孔效率和稳定性的目的。大量的穿孔试验数据表明,该穿孔方式比上述两种方式效率可提高20%以上。其缺点是由于频繁改变曲率半径大小,镜片长时间使用容易损坏,镜片的制造成本也比较高,目前没有能够得到大批量应用。
综上所述,激光切割加工穿孔工艺无非采用上述一种或多种的组合,需根据实际情况进行选择。考虑到热效应对切割加工的影响,有时还需要采用预穿孔技术或者间隔穿孔技术来切割产品,以便加工出优质的产品。
2 引线设置
在正常切割过程中,通常采用CW模式进行穿孔。该类型穿孔时间短,但正如以上所述,该方式会产生一个比脉冲穿孔更大的孔。因此,起切穿孔的位置通常选在轮廓的外边。穿孔和实际轮廓之间的切割线称之为引入线,结束时出来的那部分切割线称之为引出线。引入/引出线的设置对切割加工质量也至关重要,引线设置主要分为引线长度和引线类型两方面。
2.1 引线长度
由于穿孔过程中会产生大量的热量,在切割实际轮廓之前尽可能将热量散发掉是非常关键的,特别在切割小的内轮廓时尤为重要,处理不当会导致无法切割。试验表明引线长度取决于板材厚度和孔的直径,表2为ML-3015F机型的参考数据表。
2.2 引线类型
激光切割加工为热加工类型,切割过程中功率大小、辅助气体气流的稳定性、喷嘴的新旧程度甚至机床本身的运动性能均会影响切割加工质量和切割精度,从理论上分析任何方式的引入均能够满足切割要求,为了弥补上述因素对切割的影响,自动编程软件中可以设置多种引线类型来避免切割缺陷。引线类型有直线、圆弧、直线+圆弧、徒手直线等,同时还能够对单独的直线和圆弧进行任意角度设置。常用的引线类型如图3所示。
(a)0°直线引入(b)90°圆弧引入
3 拐角设置
在切割碳钢板材时,由于机床运动轴在拐角处的加减速和辅助气体气流的影响,会导致直角处出现不同程度的烧伤;在切割不锈钢板材时,若不进行处理,会出现拐角处有比较大的切割毛刺现象。为此,需要对切割路径进行优化,采取倒角或者拐角设定的方式来避免烧伤和毛刺。
对拐角设定倒角半径除了可减少毛刺产生外,还使轴移动的动态性能更好,同时热影响区减少。最优倒角半径R=板材厚度/10,但不小于1mm。
对于用户工件有特殊要求的情形,不允许在拐角处进行圆角处理,此时需要采用如图4所示的拐角设置(绕角处理)方式达到最理想的切割效果。
4 小结
激光切割加工是一种非常复杂的加工工艺,有多种因素影响切割质量和加工效率。本文只针对在实际切割加工中常用的穿孔方式、引线设置和拐角处理等方面设定来分析影响切割质量的因素。大量的切割加工表明,处理好以上设定,对切割质量的提高有很大的帮助作用。
摘要：通过对激光切割机切割质量的大量试验研究,从激光切割加工特殊工艺要求来分析穿孔技术、引线设置和拐角设置等特殊工艺设定对切割质量和加工效率的影响。
关键词：激光切割机,特殊工艺,切割质量,脉冲穿孔,引线设置,拐角设置
参考文献
[1]陈武柱.激光焊接与切割质量控制[M].北京:机械工业出版社,2010.
[2]曹凤国,等.激光加工技术[M].北京:科学技术出版社,2007.
[3]翟东升,等.对影响激光切割机切割质量因素的分析[J].扬州职业大学学报,2012,16(1):24-26.
切割质量 篇2
线切割加工表面质量的改善与提高论文【1】
摘要：根据切割速度的快慢，走丝有高速与低速两种，虽然低速走丝的速度慢，但是在加工精度以及对表面的处理上，低速走丝切割机的效果更好，因此，此种机床的花费也更大，也无法实现大面积推广，我国针对这种情况对切割机进行加工改造，制造出一种速度更快、成本更低、构造简单，擅长处理大厚度工件。
这种切割机在最近的40年，得到大量的生产，得到多数使用者的认可，主要应用在“新产品试制”“零件加工”以及“模具制造”等方面。
关键词：加工质量;改善;提高
高速丝线切割机的供丝方式是“电机高速往复”。
尽管电极丝并不需要多大损耗，并且能平均于300米长的电极丝上，不过需要考虑电火花线切割机所处理的工件最终形成怎样的形态需要多种因素配合，更要找到最好选配参数的方法，以获得期待的表面效果，得到质量上乘的工件。
能够对最终成型效果产生直接影响的因素有设备、操作者、原材料等，而人的操作能力、机床的性状以及材料是最容易掌控的因素，也是影响最大的因素，从这几方面考虑是十分必要的。
本文通过大量的经验和实践，对工件表层处理的方法给出一些意见，下面通过分析上述几项因素，帮助理解工件加工过程，改善处理结果。
1 从人为因素出发，考虑加工工件表面时所要注意的问题
(1)切割路线要精确科学。
这样说的原因是工件的内部材料有能够相互平衡的力，而如果路线选择不当或者不够精确，都会破坏这种平衡，由于夹具使用不当很可能造成工件变形，使得切割效果大为下降。
这个过程要注意，将夹持部分的分割步骤放在最后一步是很必要的，有助于保证刚性效果。
(2)切割参数的科学设定。
针对加工精度的差异，对速度和张力等有效参数进行适当的变化，通过合理地加大线切割机丝张力，尽管在线切割机出厂之前，已经配备了一定的书本说明，上面标有固定的参数，不过这样的参数并不一定适合实际情况，因为能给工件造成影响的因素有很多，完全根据说明书上的参数来设定并不科学，需要适当的考虑实际情况。
例如，如果一个工件的最终尺寸要为27mm，加工表中并没有这一尺寸的参数，只有20mm——30mm这种情况，这时，需要考虑所需尺寸更接近哪一种参数，根据实际需要，27mm与30mm更相似，因此就按照这种厚度来加工，这需要经验。
(3)加工距离尽量靠近，获得精确值。
为了让工件处于最高精度，并获得较高的切割质量，丝架的高度距离要与工件的厚度相适应，尽量调近。
因为上喷嘴的位置如果和工件之间的距离太远，容易导致电机振幅数值太大，导致表面质量下降。
(4)工件加工时需要注意固定。
工件的加工过程到最后阶段时，因为连接的部分越来越小，此时对加工液的冲击力的抵抗将下降，容易发生偏移，导致位置偏移，或者导致切割间隙难以把握，对质量产生威胁，甚至直接导致工件报废，前功尽弃，因此固定是十分必要的，要选择质量好的夹具，调整好位置。
2 影响线切割加工工件表面质量的机床因素的控制与改善
(1)进行加工之前需要保证电极丝的张力适宜，这对于工件加工有积极意义，尤其是对于质量要求高的，对张力的要求就更大，要尽量能将这种电极丝的张力放到最大。
(2)工作液的组成通常是水与乳化油综合而成的，用在高速走丝线切割机中，这种工作液有很好的绝缘能力，这样一来，放电通道在工作液的保护下击穿后的放电通道能够顺利压缩，使得火花放电在很小的空间中能够在短时间内作用于金属，放电完成以后，放电间隙马上恢复到原状，仍然具有绝缘效果。
绝缘性能不高，工作液本身就会导电，不会出现火花放电的现象。
而反之，绝缘能力太强无法获得合适的放电间隙，不容易排屑，切割速度也会下降。
加工以前，需要依据不一样的工艺条件，选择型号不一样的乳化液。
另外，冷却措施也要做好，随时注意加工液的使用量，对内部污垢及时清理，确保加工液的绝缘能力强劲，冷却以及洗涤效果可以符合要求。
(3)必须检查导电块的磨损情况。
高速走丝线切割机一般在加工了50-80小时后就须考虑改变导电块的切割位置或者更换导电块，有脏污时需用洗涤液清洗。
必须注意的是：当变更导电块的位置或者更换导电块时，必须重新校正电极丝的垂直度，以保证加工工件的精度和表面质量。
(4)检查导轮的转动情况，若转动不好则应更换，还必须仔细检查上、下喷嘴的损伤和脏污程度，用清洗液清除脏物，有损伤时需及时更换。
还应经常检查贮丝筒内丝的情况，丝损耗过大就会影响加工精度及表面质量，需及时更换。
此外，导电块、导轮和上、下喷嘴的不良状况也会引起线电极的振动，这时即使加工表面能进行良好的放电，但因线电极振动，加工表面也很容易产生波峰或条纹，最终引起工件表面粗糙度变差。
(5)保持稳定的电源电压。
电源电压不稳定会造成电极与工件两端不稳定，从而引起击穿放电过程不稳定而影响工件的表面质量。
3 影响线切割加工工件表面质量的材料因素的控制与改善
为了加工出尺寸精度高、表面质量好的线切割产品，必须对所用工件材料进行细致考虑：
(1)由于工件材料不同，熔点、气化点、导热系数等都不一样，因而即使按同样方式加工，所获得的工件表面质量也不相同，因此必须根据实际需要的表面质量对工件材料作相应的选择。
例如要达到高精度，就必须选择硬质合金类材料，而不应该选不锈钢或未淬火的高碳钢等，否则很难达到所需要求。
(2)由于工件材料内部残余应力对加工的影响较大，在对热处理后的材料进行加工时，由于大面积去除金属和切断加工会使材料内部残余应力的相对平衡受到破坏，从而可能影响零件的加工精度和表面质量。
为了避免这些情况，应选择锻造性好、淬透性好、热处理变形小的材料。
(3)加工过程中应将各项参数调到最佳状态，以减少断丝现象。
如果发生断丝势必会回到起始点，重新上丝再次进行加工，使加工工件表面质量和加工精度下降。
在加工过程中还应注意倾听机床发出的声音，正常加工的声音应为很光滑的“哧-哧”声。
同时，正常加工时，机床的电流表、电压表的指针应是振幅很小，处于稳定状态，此时进给速度均匀而且平稳。
影响电火花线切割加工工件表面质量的因素很多，但只要对其进行系统的分析和科学的分类，就可以对这类复杂而且零乱的`因素进行控制与调配，从而改善和提高工件表面质量
参考文献
[1] 鲍中美.线切割加工工艺中主要电参数对加工质量影响的分析及合理选择 [J].机床与液压，.
[2] 刘锋，林树立.线切割电参数对加工质量影响及试验研究[J].吉林工程技术师范学院学报 ，.
影响线切割加工表面质量的因素分析和对策【2】
摘 要：针对线切割加工中加工表面常出现的烧伤、纹路粗糙等质量问题作了详细分析并提出了相应措施，对进一步完善和提高线切割加工表面质量具有一定的意义。
关键词：线切割加工;表面质量;措施
1.上下切割面烧伤呈焦黄色
线切割加工中预置进给速度对切割速度、加工精度和表面质量影响很大。
预置进给速度应紧密跟踪工件蚀除速度。
二者加工间隙应恒定在最佳值上。
切割质量 篇3
关键词：电参数； 快走丝电火花线切割； 表面质量；加工精度
前言
在线切割加工中，合理的加工工艺和加工技巧，是高效率加工出质量好的工件的重要保证。电参数是影响加工表面粗糙度的重要因素之一。电参数主要指脉冲宽度、脉冲间隙、脉冲频率、峰值电流、开路电压等。它们对材料电腐蚀过程影响最大，决定着表面粗糙度、蚀除率、切缝宽度大小及钼丝的损耗率等，进而影响其它的工艺指标。
1.电参数的影响
1.1.脉冲宽度
快走丝线切割常用矩形波脉冲， 其加工效率高， 加工范围宽， 稳定性能好。脉冲宽度是指脉冲电流持续的时间，脉冲宽度主要影响加工速度和表面粗糙度。在其他电参数不变的情况下，脉冲宽度增加初期，单个脉冲的能量也就随之增加，切割速度提高；同时由于电蚀产物随之增加，当电蚀产物来不及排除时，加工变得不稳定，表面粗糙度变差。但随着脉宽的进一步增大，加工速度的增大相对平缓，表面粗糙度值也趋于平稳。这是因为单脉冲脉宽过大，即脉冲电流持续的时间过长，会使局部温度升高，形成对侧边的加工量增大，热量散发快，因此减缓了加工速度。脉冲宽度越小，放电所产生的热量就越来不及传导扩散，放电凹坑就越小、分散重叠好，工件材料没有烧伤的现象，表面粗糙度较好。
1.2.功率管数IP
功率管数的增减决定脉冲峰值电流IS的大小。峰值电流是指放电电流的最大值，在其他电参数不变的条件下，峰值电流增大，则单个脉冲能量增多，加工速度会增大， 表面粗糙度会变差， 加工精度也会降低， 同时电极丝的损耗也加大，所以粗加工及切割厚件时取较大值，精加工时取较小值。
1.3.脉冲间隙OFF
在其他电参数不变的条件下，减小脉冲间隙会使加工平均电流增加，其切割速度明显提高，对表面粗糙度影响不大。当脉冲间隔增大，平均电流就减小，单个脉冲能量降低，切割速度降低，表面质量提高。但脉冲间隙不能太小，否则将使消电离不充分，电蚀产物来不及排除，造成加工不稳定，影响表面粗糙度。因此，粗加工及切割厚工件时脉冲间隙应取大些，而精加工时取小些，但不能过小，否则会引起电弧和断丝。
1.4.开路电压。
随着开路电压峰值的提高，加工电流增大，切缝变宽，电蚀产物的排出更加方便，加工速度提高，但由于开路电压提高时加工间隙会变大，所以加工精度略有降低。精加工时，开路电压应比粗加工时低，在切割厚工件时应取较高的开路电压。
1.5.脉冲频率。
脉冲宽度窄，放电量小，有利于改善表面粗糙度，但是会影响加工速度。因此应尽量提高脉冲频率，增加单位时间内的放电次数。这样就可以同时得到加工质量和加工速度的提高。
2.小结
实践表明，改变矩形波脉冲电源的一项或几项电参数，对加工工艺的影响很大，须根据具体的加工对象和要求，全面考虑诸因素及其相互影响关系。选取合适的电参数，既要满足主要的加工要求，又得注意提高各项加工指标。此外，不管加工对象和要求如何，还须选择合适的脉冲间隔，以保证加工稳定进行，提高加工质量。
参考文献：
[1] 杜树浩. 高速走丝电火花线切割加工工艺的仿真[D].成都：西华大学，2009.
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Nagoya， JaPan， 1989.
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[6] 郭永丰. 电火花线切割加工[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2008.
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影响数控切割产品质量因素与对策 篇4
数控切割是机械制造在生产过程中下料的重要手段之一。伴随着不断开发引进新产品, 零件板材品种繁多、规格不一的情况下, 数控切割机不仅能大量节省人力, 而且通过编制排料工艺程序使钢材得到了充分利用。方便快捷、尺寸准、质量高, 这些优点对机械制造的发展起到了很好的促进作用。但是零件板材下料方面一直存在着一些问题, 这些问题时刻影响到下道工序的正常加工和焊接、装配的质量和进度。
1 影响数控切割质量的因素
1.1 数控切割变形
由于数控火焰切割过程金属的热变形, 与部分零件的尺寸超差和外形变形。
1.1.1 数控切割时加热对材料本身产生的变形。
火焰切割时由于局部加热和快速冷却, 切割区会产生三维变形, 并使薄板零件翘曲。如平板上割直线时的变形状况来说, 因气割热源的作用, 切口处的材料被加热到相变点以上, 产生塑性变形, 而周围的材料也因受到热影响, 约束力减小, 故在冷却时部分变形不能恢复, 造成永久变形。同时在切割过程中, 由于材料的热膨胀和收缩还会发生位移, 即使采取精度高的数控切割机仍会使割出的零件产生较大的尺寸偏差。
1.1.2 零件的特殊结构引起的变形 (冷却收缩) 。
如门式零件、环形零件、框形零件等, 在切割完冷却后会产生较大的收缩。如图1 所示如VDT121 熨平板中的冲击刀架, 材料为16Mn, 板厚为30 mm, 割完后冷却收缩有6 mm之多, 致使两端没有铣加工余量, 其它冲击刀架 (1000、500、250) 也有此类情况。这是因为此类零件在切割时, 整个零件都在加热, 切割时已经整体膨胀, 冷却后又有较大的尺寸误差。
综上所述, 限制多余的热输入量和切割时使用一些行之有效的方法是可以控制气割变形和提高切割质量的。
2 限制多余的热输入量对策
2.1 控制热输入量
避免材料受热越多, 变形也就越大, 因此在切割过程中要尽量避免材料受到不必要的、过多的加热, 主要对策有:1) 根据板厚合理选用割嘴, 不宜偏大。2) 在保证切割面质量的前提下尽可能加快切割速度。3) 尽量采用公用边切割法, 在降低材料受热量的同时还减少了切割次数、提高切割效率。
2.2 使零件对称边同时受热
切割材料或工件两对称边同时加热, 特别是切割板条时, 因其热变形方向相反, 能相互抵消, 这样可以大大减小变形。主要方法有:1) 材料的两条对称边同时切割。2) 切割窄条时使用双割炬同时切割。3) 使用单割炬时, 采用对称边轮流切割法 (如图2)
2.3 采用适当的切割顺序
零件排料时, 合理地选择起割点、切割顺序和切割方向, 可使变形减小而获得良好的切割质量。主要方法是:1) 先从钢板内部切割尺寸小、外形复杂及精度要求高的零件, 后割尺寸大、形状简单的零件。2) 先切割内孔后割外形。3) 把钢板上的零件割完后再将周边余料割断。
如图3 为T423.15.6-1 盖板 (板厚6 mm, 窄长) 切割顺序和切割点选择实例。
先割1 号件, 以A为起点, 并按顺时针方向进行切割;其次割2 号件, 并以B为起点, 逆时针方向进行切割 (这实际上是一种对称轮流切割法) ;最后以C为起点气割3 号件, 因其受到1 号和2 号件的限制, 就能获得良好的切割质量。
2.4 预加收缩量
对于冷缩超差, 在编程时预加收缩量。 如前面所述VDT121 熨平板中1500 的冲击刀架, 给两端各加上4 mm的收缩补偿, 类似的1000、500、250的冲击刀架, 可分别给两端加上3 mm、2 mm、1 mm的收缩补偿, 来抵消收缩量以满足下工序的加工要求。
2.5 增加筋
类似门式、H式零件, 特别是较大门式零件经常出现喇叭口变形, 为此在编程时在顶部增加筋以防止开口变形, 待零件冷却后再将筋用割枪割掉。
3 零件的气割面的垂直度、光滑度
零件气割面的切割质量是数控切割的重要环节之一, 因为气割面的好坏直接影响到下工序的焊接与拼配, 切割面光滑度较差还会影响到产品的外观质量。
1) 切割工艺参数不正确以及人员操作不当引起气割面质量较差:a.切割氧气过大, 割缝表面粗糙甚至有凹槽出现;b.切割速度过快, 出现断火、回火或灭火现象, 割缝表面出现凹凸不平;c.切割火焰过大, 产生熔边、塌边;d.割嘴选取不当, 导致零件表面有锯齿状;e.操作人员没有经过正规培训, 质量意识较低。
例如:在切割T862.1-45 (吊耳) , 材质为Q345A, 板厚30 mm, 切割后出现锯齿状, 其深度3~4 mm, 光滑度很差, 需要补焊之后转下一工序 (图4) 。2) 由于参数不当会使切割零件粘附的熔渣较多, 塌边、锯齿较为严重。
为此, 和车间操作人员经过对数控机多次试验, 根据不同板厚重新制定出另一具体切割参数, 切割面质量有大幅度的提高。此参数表把切割板厚划分得更细, 而且切割速度上也根据设备的情况有所改变, 同时对火焰强度有明确的要求。原参数如表1 所示。新制定的切割参数如表2 所示。
4 培训数控切割编程、操作人员
人员编程、操作也是重要一个环节。操作人员质量意识薄弱用原参数不合理切割, 出现赶工时轻质量现象。为此对操作人员在操作方面也应加强。例如:1) 定期组织聘请专业的老师对操作者编程、操作维修等有关技能进行培训;2) 随时检查操作者现场操作是否按照规程操作;3) 组织员工参加有关质量的学习, 加强意识, 提高素质。
5 结论
总之, 只有根据气割的实际情况出发, 正确制定出切实有效的工艺方案和严格执行气割工艺规程和切割参数, 才能提高数控切割零件的下料质量。同时, 提高人员素质, 加强数控设备的保养, 使其处于稳定的工作状态, 才能提高零件的切割质量。
参考文献
[1]王绍俊.机械制造工艺设计手册[M].北京:机械工业出版社, 1985.
[2]邓文英.金属工艺学[M].北京:人民教育出版社, 1981.
切割冰山 篇5
切割冰山
2022年6月7日，地球上的淡水资源已严重短缺，两极冰雪融化，海平面上涨了二十多米，洞庭湖、鄱阳湖等淡水湖已经露出了河床，人们危在旦夕。 作文网
一天，身为科学家的我，接到了联合国水利公司的请求，让我在“光明号”宇宙远程飞船上装载八百艘破冰舰、六百艘大型集装箱船，一百多艘装有大型激光刀的船只三百多艘水上吊车，穿越太阳系，来到宇宙中寻找有固态水或液态水的星球。 作文网
第二天，我带着这支浩浩荡荡的军队，满载世界人民的希望出发了，我们以光速飞行，穿越了太阳系，就来到了浩瀚的宇宙中。突然，前方出现了一个来历不明的蓝色星球，我非常激动，急忙派一艘全自动监控卫星，对这个小星球进行全方位拍摄，不一会，照片发回来了，我发现这个星球全是蓝色的`沙子，没有一滴水，原来我们是虚惊一场。
飞船继续航行，经过一个又一个星球，可是都一无所获。就在大家万分焦急的时候，侦查员小王兴奋地跑来，说：“前方又有一个星球可能存在冰山。”面对小王的激动，我却不以为然，因为这样的星球太多了，大多是蓝色的沙土，我不慌不忙地派出侦查飞船，当我看到发回来的图片时，按捺不住心中的狂喜。“地球有救啦!人类有救了!”飞船上的所有乘员一同欢呼起来!原来这个星球真的有冰川，我把这个好消息发给在遥远太阳系中的地球上，人们沸腾了!
飞船降落在冰河上，各种舰队全力以赴，奔向冰川，激光刀小心翼翼地把一块块冰切割下来，水上吊车将冰块吊起，存放在冰库里。最后，把冰块进行了高温速溶杀菌处理，变成了一箱箱纯净水，工作进行得很顺利，一天后。我们便起飞了，以超光速全力飞向太阳系，只有两天时间，我们便达到了地球。人们象迎接凯旋归来的战士一样迎接我们。
背景切割镜 篇6
Samsung NX 85mm 1︰ 1.4 ED SSA镜头是三星NX系统里光圈最大的一只原厂镜头，F1.4的超大光圈让镜头重量高达696g，体积更是惊人的79×92.2mm，即便装在NX20上也显得非常巨大，比例失调。显然，三星的工业设计还有待进一步修炼，这只镜头不管是外观还是指标，都更像一只针对全画幅设计的大光圈人像镜头，在NX系列微单相机上使用时，等效焦距会变成奇怪的130.9mm。
做工精致，手感良好
去除和机身搭配不协调的外观，这只镜头本身的做工还是不错的，高档工程塑料和金属混合使用的镜身、金属卡口、阻尼适中的橡胶对焦环，操控起来手感很好。镜头采用了SSA超声波对焦马达，SSA是Super Sonic Actuator的英文缩写，简单地说就是超声波马达，和佳能的USM、尼康的SWD驱动马达是一个意思。自动对焦速度比较快，镜头上设有距离标尺窗。当切换到手动对焦时，会发现这只镜头采用机械传动方式手动对焦，手感和精度都有保障，而其他电传式手动对焦的镜头则在响应时间和手感上都有所不及。
虚化迷人，成像锐利
也许是三星认为有F1.4的光圈就足以应对弱光环境，所以没有再给镜头装光学防抖系统（目前几乎所有F1.4光圈的镜头都没有镜头防抖功能）。不过，对等效130.9mm的焦距来说，如果不想让画面过分虚化，许多时候是需要收缩光圈拍摄的，这时光学防抖就非常有必要了。
镜头的光学表现令人满意，全开光圈时的渐晕（暗角）也不那么明显，收缩一挡光圈后即会有明显改善。分辨率在光圈全开时也足够好，收缩光圈后画质会有小幅提升。虚化是这种人像镜头必须考察的方面，NX 85mm 1︰ 1.4 ED SSA的虚化效果比较赏心悦目，二线性控制得很好，只是虚化光斑边缘有一点像差，但整体上不会影响观看效果。
目前，整个无反相机系统里，也不过只有三四只最大光圈达到F1.4的自动对焦镜头，三星这只NX 85mm 1︰ 1.4 ED SSA是其中焦距最长的。虽然在体积和重量上看，它更像一只135全画幅单反镜头，便携性欠佳，但出色的做工和成像质量还是令人印象深刻。
镜头参数
物理焦距：85mm；等效焦距：130.9mm；镜头组成：10片8组；光圈叶片：9片圆形；最大光圈：F1.4；最小光圈：F22；最近对焦距离：82cm；最大摄影倍率：0.13×；滤镜尺寸：67mm；镜头尺寸：79×92.2mm；镜头重量：696g
切割质量 篇7
三一汽车起重机械有限公司现拥有16台数控等离子切割机, 在实际的切割加工中, 经常出现各种质量问题, 如有切割斜角、熔渣、断面波纹等。为提高加工质量, 应对数控等离子切割机的工作原理有较全面的了解。
一、数控等离子切割机的基本组成
数控等离子切割机主要由CNC数控系统、机械本体及等离子电源等三大部分组成 (图1) 。
1. CNC数控系统
CNC数控系统是主要由CNC数控主机、I/O控制电路板、伺服驱动器、伺服电机及割炬高度控制等部分组成 (图2) 。
CNC数控主机是数控系统的核心, 它采用Hypertherm的Edge系统, 在Windows XP软件系统平台上安装Phoenix图形切割软件, 具有人机界面直观、操作简单灵活等特点。数控主机指令通过I/O接口控制电路传送到伺服驱动器以控制伺服电机实现位置控制, 完成图形切割加工。割炬高度控制主要有两个作用, 一是在等离子起弧时实现初始定位功能, 二是在切割加工过程中实现割炬高度自动控制, 常用的调高方式有弧压调高和电容调高, 这里采用的是弧压调高。
2. 机械本体
机械本体是数控等离子切割机的机械结构件, 通常采用龙门式结构, 轨距6m。纵向大车采用双边驱动。主要由两侧端梁、横梁、割炬小车、割炬升降机构、导向及传动机构等部分组成 (图3) 。
由横梁及两侧端梁组成了机床的主体结构。纵向大车驱动方式采用双边高精度齿轮齿条传动, 齿轮与齿条为无侧隙啮合。下面主要对这几个关键结构进行详细介绍。
(1) 纵向大车导向机构
纵向大车导向机构主要由大车导轨、大车行走轮、导向轴承、调节杠杆机构等部分组成 (图4) 。
纵向大车方向采用工字型导轨, 表面经过热处理及加工。两侧端梁下部各有2个大车行走轮及4只导向轴承, 用来实现纵向大车行走的导向。这种导向结构实现导向轴承与导轨之间零间隙, 通过一套杠杆调节机构产生预紧力。预紧力由一组碟形弹簧产生, 其大小应适当。过小导轨的接触刚度降低, 影响加工精度。预紧力过大将增加传动阻力, 电机负荷增大、加快导向轴承的磨损。
(2) 纵向大车传动机构
纵向大车的传动采用齿轮齿条传动, 由伺服电机通过减速机传送给大车齿轮。
大车齿条安装在纵向导轨的侧面, 大车齿轮与伺服电机及减速机一起安装在回转座上, 为了提高传动精度, 齿轮齿条传动利用弹簧机构来自动消除齿侧间隙。图5为齿侧间隙消除机构, 齿轮齿条间的接触力由压缩弹簧产生, 其大小可以通过调节螺杆来进行调节。弹簧力的大小必须保证在正常传动过程中齿轮与齿条不脱开, 且需要有足够的刚度。这种机构还有一个作用就是在机床发生撞车时, 齿轮齿条能够脱开, 以保护传动机构, 所以弹簧力的大小必须适当。
(3) 横向割炬小车导向机构
模向割炬小车方向采用2根圆柱形导轨 (图6a) , 该导轨嵌在方型的基座上, 以保证导轨的刚度。
横向导向机构采用4对特制导向轴承来实现导向行走, 上部导向轴承采用同心销轴固定, 为不可调结构。如图6b所示, 下部导向轴承采用偏心销轴固定, 可以通过转动偏心销轴的角度来消除导向轴承与导轨之间的间隙, 并产生一定的预紧力, 这样提高了横向割炬小车的运动刚度。
3. 等离子电源
等离子电源主要由主控制板、启动电路、斩波器、引弧电路、冷却水路、气路等部分组成 (图7) 。
二、等离子弧切割过程分析
等离子切割是以高温、高速的等离子弧为热源, 它以压缩气体为工作介质, 通过被压缩气体电离形成高温、高速的等离子电弧, 将被切割的金属或非金属局部熔化 (或蒸发) , 同时用高速、高压气流将已熔化的金属或非金属“吹离”基体而形成狭窄而光洁切口的一个过程。
1. 割炬的结构及功能
割炬是等离子弧切割的关键部件, 直接关系等离子切割的效率及质量。主要零件有电极、喷嘴、涡流环、保护套、保护罩、水管。
(1) 喷嘴功能
(1) 等离子喷嘴是通过使旋转的等离子气体收缩、喷射, 对等离子电弧弧柱产生机械压缩、热收缩、磁收缩等效应, 使其能量密度和冲击力增加, 达到切割的目的。
(2) 等离子弧喷嘴产生引导电弧的功能, 其工作过程:先以电极为阴极, 喷嘴为阳极, 在电场的作用下, 通过使电极与喷嘴间等离子气电离产生引导电弧, 当引导电弧的焰流接触工件后, 焰流接通了电极与工件之间的电流通路, 此时工件取代喷嘴作为阳极, 与电极间产生切割等离子弧, 同时继电器切断喷嘴上的电路。
(3) 等离子喷嘴耐高温且导热性好, 等离子弧的弧柱温度高达30 000℃以上, 弧柱从喷嘴的φ2mm小孔中穿过, 使喷嘴温度很高。
(2) 涡流环主要功能
涡流环的主要功能是产生旋转的等离子气, 等离子气流旋转喷射结构如图8所示, 它是先通过涡流环将气体改变成切向气流旋转, 然后再进行收缩和喷射。
当等离子气体在高速旋转时, 离心作用使温度较低密度较高的气体向外侧移动, 温度高而密度低的气体向中间移动, 这样就在喷嘴的喷射孔内形成了径向的外冷内热的温度梯度。这种梯度增加了等离子气对弧柱的热缩和磁缩效应。在机械收缩的共同作用下, 使等离子弧柱能量密度更高、挺直性更好、冲击力更大。由此可见, 在其它条件相同的情况下, 等离子气流的旋转速度越高, 则对等离子弧柱的收缩效果越好。
2. 弧压高度控制
在切割过程中等离子割炬与工件的高度距离控制很重要。在实际切割过程中, 由于板材不平整, 使割炬与钢板高度距离不断变化, 为此, 割炬必须相应做上、下调整以稳定电弧, 保证正常切割。
根据理论研究, 如图9所示, 割炬的切割高度与弧压成一定的比例关系, 利用这一原理, 通常我们利用弧压来控制割炬的高度, 称为弧压调高。
三、常见质量问题产生的原因及解决措施
评定数控等离子切割质量好坏可从以下3个方面来判断:切割斜角的大小、熔渣量的多少、切割断面波纹的深度等。操作工可以通过调节弧压、切割电流、切割速度、工作气压等来改善切割质量。
1. 切割斜角
如图10所示, 切割斜角 (切割角度) 指的是切割边部和垂直线的夹角。假如切割非常完美, 则切割斜角接近于0°。
如图11所示, 调节割炬高度可以改变切割斜角, 可以通过调节弧压来改变割炬高度。
2. 熔渣
(1) 顶部熔渣 (图12)
位于割缝的顶部两侧, 这种溶渣是飞溅而形成的, 减小弧压可以使顶部溶渣消失。
(2) 高速熔渣 (图13)
这种溶渣较小, 在割缝的底部, 其产生的原因是由于喷嘴损坏、电流过低、速度过快、切割高度过高造成的。清除时需铲除或打磨, 可以通过更换电极喷嘴、减小速度、降低弧压等方法来减少高速熔渣。
(3) 低速熔渣 (图14)
这是大量沉积而成的球状溶渣。其产生的原因是电流过高、速度过低、切割高度过低造成的, 可以通过增加切割速度及增加弧压来减小低速熔渣。
3. 切割断面波纹
切割斜角、熔渣及切割表面相互影响, 表面平滑与粗糙与熔渣量取决于适当的速度。凹形的切割面是由于割炬到工件的距离太小或易损件烧损;凸形切割面是由于割炬到工件的距离太大或易损件烧损。
前文所述的质量问题通常可通过选择合适的切割电流、切割速度、弧压、调节工作气压和及时更换电极、喷嘴、涡流环等易损件的办法加以解决。在实际切割加工中, 经常会出现波浪状的切割断面波纹, 这种波纹表面光洁、排列整齐、纹路有规律。这种切割断面波纹采用调节切割参数的方法是没法解决的。
通过维修实践发现, 出现这种波纹的原因主要是由于机床结构及传动刚性不够, 导致机床在运行时发生振动及抖动而产生的。因此应从这些方面加以分析处理。
参考文献
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切割质量 篇8
高压磨料水射流(Abrasive Water Jet,简称AWJ)技术是近三十年发展起来的一种冷切割绿色环保高新加工技术,它是在高速连续纯水射流中混入磨料颗粒形成的磨料射流束,对材料具有极强的冲蚀和磨削作用,不改变材料的力学、物理和化学性能[1,2]。它以其工艺适应性强、切口质量好、冷加工和环保性良好等优点,已经得到广泛应用,尤其是对加工石材等硬脆难加工材料具有独特的优势[3]。石材是硬脆材料中比较典型的一种,通常石材质地较脆、抗拉强度较低、抗压强度高[4]。利用高压磨料水射流技术加工石材,具有切割表面质量好、切缝窄、无粉尘污染、加工效率高和噪声低等特点[5]。特别是对复杂形状和不同硬度、厚度的石材的切割更具有其他加工方法无法比拟的优势。
高压磨料水射流技术加工表面质量的主要评价因素是表面粗糙度和波纹度[6]。水射流切割特有的性质是纹路和波纹度,当总切深代表射流切通材料的能力时,希望获得尽可能大的光滑切深或更接近于总的切深。分析切割各工艺参数与其成因、规律具有重要研究意义。
2 试验条件及试验方法
如图1所示,本文把切割断面的光滑区深度及表面粗糙度作为衡量磨料水射流切割表面质量的评价指标,试验研究了水射流压力、靶距、切割速度和磨料流量等工艺参数对它们的影响规律。在试验过程中,以上参数的选择考虑了试验装置的限制范围及实际的加工条件,只改变其中一个工艺参数,而其它参数保持不变,根据得出的试验数据画出每个工艺参数对表面质量的影响规律曲线图,分析该参数单独变化对光滑区深度及表面粗糙度的影响。
试验设备:FLOW公司WJP2020型数控水射流切割机。
磨料:80#石榴石磨料,其莫氏硬度为7.5,磨料密度为(3.4~4.3)×103kg/m3,熔点1181℃。
工件材料:巴西黑花岗岩和莱阳绿大理石,厚度分别为19mm和20mm。
工件表面粗糙度采用LSR220型粗糙度仪测量。
测量方式:花岗岩的测量位置为距离切口最上部3mm、6mm和9mm处,在每个位置测三次,再取其平均值作为表面粗糙度值;大理石的测量位置为距离切口最上部5mm、10mm和15mm处,同样在每个位置测三次,再取其平均值作为表面粗糙度值。光滑区的深度hs测量:通过试验研究分析得出花岗岩光滑区一般
3 试验结果与分析
3.1 水压力对切割表面质量的影响
试验参数:靶距L=3mm,切割速度v=120mm/min(花岗岩)、v=140mm/min(大理石),磨料流量Q=454g/min,切割角度为90°,分别选取240、280、320、360MPa等不同的水射流压力p对花岗岩和大理石进行切割试验。
根据试验获得的数据,描绘出光滑区深度、表面粗糙度与水射流压力的关系曲线如图2所示。水射流压力决定了水射流的速度,是影响水射流切割能力的一个重要的参数。由图2中可以看出,当水射流压力增大时,光滑区切割深度同时也增加,这是因为磨料水射流切割过程中射流速度决定了射流的动能大小,而射流速度则由水射流压力决定,磨料射流的动能随着射流压力的增加而增大,切割能力相应增强,光滑区切割深度也随之相应地增加了。
切割断面的表面粗糙度与水射流压力不能简单地用线性关系来表达,当在240~320MPa的水压范围内时,表面粗糙度随水射流压力的增加而减小,随着水射流压力继续增加,表面粗糙度反而增大。这是因为随着水射流压力继续增加,磨料随着外缘湍流的扩散开始做无规则剧烈运动,射流扩散边缘同时获得足够的能量来切割工件,从而又使表面粗糙度增大。
3.2 靶距对切割表面质量的影响
试验参数:水射流压力p=320MPa,切割速度v=120mm/min(花岗岩)、v=140mm/min(大理石),磨料流量Q=454g/min,切割角度为90°,分别选取3、4、5、6mm等不同靶距L对花岗岩和大理石进行切割试验。
根据试验获得的数据,描绘出光滑区深度、表面粗糙度与靶距的关系曲线如图3所示。靶距是指水射流喷嘴出口截面至被切割物料之间的垂直距离,靶距变化时,射流冲击材料时水射流的结构发生了变化,因此靶距也是一个重要因素。由图3中可以看出,当靶距增加时,表面粗糙度增大,而光滑区切割深度减小。这是因为磨料水射流从砂料混合以发散型管喷射出,与工件材料作用区域会随靶距的变化而受到影响,其作用区域的能量密度会受到影响。当靶距增大时,水射流束则不断地扩散,动能减小,切削磨损区域相应地减小。
3.3 切割速度对切割表面质量的影响
试验参数:水射流压力p=320MPa,靶距L=3mm,磨料流量Q=454g/min,花岗岩切割速度分别选取v=30、60、120、150mm/min,大理石切割速度分别选取v=35、70、140、175mm/min。
根据试验获得的数据,描绘出光滑区深度、表面粗糙度与切割速度的关系曲线如图4所示。切割速度主要反映了水射流对工件的冲击作用时间,其在工艺参数中是与时间有关的唯一参数。由图4中可以看出,当切割速度增加时,光滑区切割深度迅速减小,而表面粗糙度增大。这是由于切割速度越大,射流中的磨料对工件材料单位时间内的冲击次数降低,材料工件获取的冲击能就越小,磨料水射流对材料的破碎能力相对来说减弱。
3.4 磨料流量对切割表面质量的影响
试验参数:水射流压力p=320MPa,靶距L=3mm,切割速度v=120mm/min(花岗岩)、v=140mm/min(大理石),分别选取363、454、545、590g/min等不同磨料流量Q对花岗岩和大理石进行切割试验。
根据试验获得的数据,描绘出光滑区深度、表面粗糙度与磨料流量的关系曲线如图5所示。磨料流量也是影响水射流切割性能的重要工艺参数之一。由图5中可以看出,光滑区切割深度与磨料流量不是成简单的线性关系,当磨料流量在363~454g/min范围内时,光滑区切割深度随磨料流量的增加而增大;随着磨料流量进一步继续增加时,光滑区切割深度反而下降。这是因为随着磨料流量继续增加,磨料粒子相互拥挤导致磨料之间产生干涉,而使得有效的冲击切割表面次数开始下降,从而又使光滑区切割深度降低。
当磨料流量增加时,表面粗糙度是减小的,因为磨料流量增加,单位时间内磨料水射流喷嘴射出的磨粒个数增多,对工件材料的冲击次数也增多,所以表面粗糙度减小。
4 结论
通过以上对磨料水射流切割花岗岩和大理石的试验及结果分析,可得到以下结论:(1)水射流压力增大时,光滑区切割深度增大,而表面粗糙度先减小后增大,存在一个最佳的射流压力为320MPa;(2)靶距增加时,切割光滑区切割深度减小,而表面粗糙度增大;(3)切割速度增加时,光滑区切割深度迅速减小,而表面粗糙度增大;(4)磨料流量增加时,表面粗糙度减小,而切割表面的光滑区深度先增大后减小,存在着一个最佳承载量为454g/min。
参考文献
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切割质量 篇9
因为高切割速率、良好的质量和强大的柔性加工能力, 激光切割逐渐成为了现代制造高质量自动化加工的主要切割技术[1], 大量应用于汽车、船舶、高铁、电子、广告等行业, 在现代制造业中发挥了巨大作用[2,3,4,5]。对于工业上广泛应用的不锈钢和铝合金而言, 在切割中一般使空气或氮气作为辅助气体, 使用空气和氮气时, 切割速度较快, 而且切割面的氧化程度也相对较小[6]。辅助气体的作用就是把熔化物从切缝的上部推向下部, 进而从加工部的背面排出, 防止在背面挂渣。为此, 本文系统研究了光纤激光基于空气切割不锈钢和铝合金的工艺特性。
1 实验设计
1.1 实验设备
本实验采用Light Cutter F150, IPG 3000W激光器, 空气压力分别为1.2 MPa和2 MPa。
1.2 实验材料
实验材料选用SS不锈钢和5A06铝合金。实验板材的化学成分如表1和表2所示。
1.3 实验方法
在1.2 MPa空气压力作用下, 调节切割系统的不同参数对1~10 mm厚的不锈钢和1~6 mm厚的铝合金进行切割, 分析切割面挂渣情况, 然后对于出现挂渣的厚板增加空气压力 (2 MPa) , 再按设计参数进行切割, 保证不挂渣。
2 实验结果及分析
2.1 实验结果
1.2 MPa空气压力下不锈钢切割参数如表3所示。
2 MPa空气压力下不锈钢切割参数如表4所示。
1.2 MPa空气压力下铝合金切割参数如表5所示。
2 MPa空气压力下铝合金切割参数如表6所示。
2.2 结果分析
在1.2 MPa空气压力下, 1~6 mm不锈钢不挂渣。在实验中, 我们一直使用3 000 W的功率, 以使切割速度达到最大值, 提高切割效率, 但随着板厚的增加, 8 mm以上的不锈钢出现挂渣, 在实验中增加辅助气体压力, 使缝层隙内流动性增强, 以消除熔渣。
对于10 mm不锈钢, 在2 MPa空气压力下, 3 000 W最快切割速度为1 200 mm/min, 不挂渣, 切割质量良好, 如图1所示。
对于8 mm不锈钢, 在2 MPa空气压力下, 3 000 W最快切割速度为1 800 mm/min, 不挂渣, 切割质量良好, 如图2所示。
对于6 mm不锈钢, 在2 MPa空气压力下, 3 000 W最快切割速度为3 500 mm/min, 不挂渣, 切割质量良好, 如图3所示。
对于1~6 mm铝合金, 使用1.2 MPa空气压力对样件进行切割, 发现只有3 mm以下不挂渣, 而4~6 mm均出现不同程度的挂渣。改使用2 MPa空气压力切割4~6 mm样件, 发现4~6 mm挂渣得到了很好的控制, 断面比较光滑, 切割断面形貌如图4所示。
3 结语
气体压力的大小在激光切割中是十分重要的要素, 如果使用的辅助气体压力太高, 就会在工件上层出现涡流, 涡流的形成会导致气流吹除熔融物的能力减弱, 使切割断面变得较粗糙;如果辅助气体压力不够, 则吹不走切口处的熔融物, 在被切割材料下表面会出现沾渣。相同功率, 空气切割速度越快, 挂渣越少。空气切割不锈钢, 随着板厚的增加, 调整辅助气体压力能很好地控制切割断面挂渣量;而表面反射率较高的铝合金对激光吸收率较低, 不仅切割速度慢, 反射回去的光也会使割嘴发热明显, 在1.2 MPa辅助气体压力下, 虽然1~3 mm使用正焦可以做到不挂渣, 但4 mm以上出现挂渣, 增加气体压力后, 能很好地解决铝合金切割难题。
参考文献
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切割质量 篇10
一、数控线切割机加工质量的主要影响因素
从本质上讲,电火花线切割的加工精度主要受电极丝与工件之间相对位置关系的准确度影响。通常在加工中,由各种原因所引起的电极丝的振动都会破坏这种准确度。一是电极丝在加工区受放电力的作用被推离放电区,使电极丝沿加工进给的反方向弯曲并产生一定的挠度,同时由于机床线架和贮丝筒的制造及安装精度、电极丝倒向等因素影响,使电极丝运行时张力不均匀,引起空间位置发生变化,从而影响加工精度;其二是由于电极丝高速度运行时、储丝筒的径向跳动、导轮的轴向跳动和径向跳动、电极丝的张力不均等原因,使电极丝在加工区产生振动,其振动的频率成分相当丰富,变化范围超过1300HZ。这种振动严重降低了工件的加工精度,加大了表面粗糙度[2]。在许多情况下,由此产生的加工误差往往超过了机床的定位误差与运动误差,成为影响加工精度的主要因素。而对于快走丝数控线切割机而言,电极丝高速运动频繁换向,使电极丝的振动这一问题更加突出。
根据笔者多年收集的实际加工数据分析:张力相同时,新旧机床切割试件的表面粗糙度相差并不大;而机床相同张力不同时,则切割试件的表面粗糙度相差较为显著。这说明电极丝的张力对电极丝的动态位置精度影响较大。分析其原因,一方面增大电极丝的张力,可以减少动态电极丝与导轮公切线之间的挠度;另一方面,增大张力可以提高电极丝的固有频率,减少电极丝横向振幅和纵向振幅,防止共振。因此,解决电极丝振动的关键在于抑制电极丝的低频振动,合理增大电极丝张紧力,并使电极丝张紧力维持在一个合理的范围内,近似为恒定的状态,是提高加工质量的关键[3]。
二、机械式张紧装置效果分析
目前,在快走丝线切割上广泛应用的张力调节装置大多是机械式的,有弹簧、重锤和弹簧重锤等三种形式。机械式张力调节装置虽然简单易行、价格低廉,但也存在着难以控制电极丝张紧力的重大缺陷。机械式张紧装置的共同特点是用加力机构都将力施加在某两个导轮之间的一段电极丝上。在线切割中,电极丝所能承受最大张力取决于电极丝屈服强度(一般取电极丝上的应力为屈服强度的1/3～1/2),因此,机械式张力装置是将张力施加在电极丝某一段上而不是全长上。
在静态(上完丝,未加工之前)时,由于电极丝大部分是缠绕在储丝筒上的,电极丝并不是全部都受力而张紧,只有未缠绕在储丝筒上和绕入绕出储丝筒的几圈电极丝才受到张紧力,并且绕入绕出部分的张紧力随缠绕角度呈指数衰减(欧拉关于挠性体摩擦的研究[4])。
在动态(正常加工过程)时,钼丝长度上施力点的位置处于一直变化的状态,那么电极丝的状态也相应地在相对张紧和相对松弛之间迅速转换,造成电极丝的宏观长度也是不断变化的,自然就带动配重块不停地上下振动。同时,配重块的振动引起施加在电极丝上的配重拉力F大小的变化。这种相互作用使电极丝张紧力时刻处于不稳定状态,起不到对电极丝施加恒张力的作用。
例如DK7732P型数控电火花线切割机床就采用了弹簧式张力机构。导轮的拉力的主要来自于弹簧的变形伸缩,使得导轮以支撑臂为直径运动,进而补偿动态时电极丝长度的变化,起到了维持电极丝张力恒定的作用。由于弹簧力自身的不恒定以及电极丝位置、方向和支撑臂摆角的变化,弹簧式张力机构中电极丝的张力并不是一个严格意义上的恒定值。同时,弹簧式张力机构一般仅能控制较小的电极丝张力,实际加工过程中易导致电极丝过度抖动和弯曲变形,出现加工滞后和频繁短路现象,影响工件的加工精度,仅能用于小型机床上进行微调。而DK7745型数控电火花线切割机床则采用了机械重锤式恒张力机构。这种恒张力机构的最大优点在于克服了弹簧式张力机构所能控制的电极丝张力较小的缺陷,并可通过配重方便地调整。但由于电极丝长度的变化和张力的不均等干扰因素地普遍存在,在实际生产中,也易引起内部重物的较大位移,整体稳定性较差,且难以克服由重锤振动而引起的电极丝振动,容易造成疲劳断丝,因此也不能完全满足保证电极丝张力为一个恒定值的设计要求。新出现的弹簧重锤式恒张力机构虽然综合了上述二者的优点,但从实际效果来看,还是不能完全满足较高精度加工的要求。
三、基于双贮丝筒的新型恒张力控制系统框架设计
图1是基于双贮丝筒的新型恒张力控制系统的组成和工作原理示意图。该恒张力控制系统最大的特点是采用了双贮丝筒走丝装置,即由两套完全相同的走丝装置构成。在实际加工过程中,两套装置可在卷丝和放丝两种状态之间相互切换,以达到循环走丝的目的。
1.同步带2.张力传感器3.贮丝筒4.电机5.磁粉制动器6.丝杠7.电极丝
为实现良好的控制性能,本系统采取闭环控制策略,引入了经典PI控制器,可从理论上实现张力值的实时调节。
系统张力控制执行元件选用新型磁粉制动器。当上贮丝筒处在卷丝状态时,上电机4工作,提供动力转矩,上磁粉制动器5断电不工作,而对应的下贮丝筒为放丝端,下电机断电,通过电极丝7拖动贮丝筒转动,磁粉制动器通电工作,提供阻力转矩,使电极丝具有张力。在如图1所示位置安放张力传感器2,用于检测电极丝张力的大小,反馈给控制器以实现闭环控制[4]。当放丝端电极丝放丝完毕后,切换为收丝端,原来的收丝端变为放丝端。
电机4通过联轴器,一端与磁粉制动器5相连,另一端与贮丝筒3相连,为双伸轴式设计模式。同时为保证贮丝筒排丝整齐,贮丝筒3与丝杠6通过同步带1相连,并按一定传动比运动。
由于采用了双贮丝筒的走丝装置,系统需对两台电机和两套磁粉制动器进行控制。若要保持走丝速度的恒定和张力恒定,则必须保证电机输出功率不变,即需对电机进行调速控制。但由于交流电机和直流电机的恒功率调速范围较小,控制方式复杂,且电极丝的直径通常在0.18～0.21mm之间,变化引起的走丝速度变化对加工的影响不大[5]。所以,可采用直流电机转速电流双闭环调速或交流电机矢量控制调速,调节转矩输出,保证电机不过载。
四、结论
电极丝往复走丝运行时,由于张力不均匀而导致电极丝的空间位置变化和振动是影响高速走丝线切割机加工质量的重要因素。但目前常用的机械式张紧装置并不能完全满足较高精度加工的要求,成为制约线切割机加工质量的“瓶颈”问题。针对这一问题,本文提出了一种基于双贮丝筒的恒张力装置设计框架,初步满足了保持电极丝张力恒定的应用要求,从而达到了提高加工质量的目的。但是恒张力控制技术是一个系统工程,需要各方面的研究和完善,如间隙伺服进给控制系统的改进、开放式数控系统的开发及多次切割工艺的完善等。
摘要：数控线切割加工系统的加工质量、效率与系统电极丝张力的大小和张紧方式密切相关。本文在分析机械式张紧装置效果及工作原理的基础上,提出了一种基于双贮丝筒的恒张力控制系统的设计框架,初步实现了张力的闭环控制,对提高数控线切割机床的加工质量具有一定的指导意义。
关键词：线切割加工系统,张力控制,双贮丝筒,闭环控制
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[3]戴庭凤,罗纪嵘,邢庭元.电极丝恒张力控制器的研制与应用[J].电加工与模具,1994(3):21-24.
[4]谷世群.特色电火花线切割关键技术研究[D].北京:北京科技大学,2005.
时间切割机 篇11
广告前面挤满了人，人们纷纷议论着：“有意思，竟然像切坏东西一样切除。”“还从来没听说过呢，看来，高科技就是为人民服务。”“好是好，可谁敢做第一個吃螃蟹的人呢?”
周大齐挤在人群里，他无限感慨三岁之前浑沌无知：三岁之后，莫名其妙地得了一场大病，在家和医院之间来来回回折腾了三年，几乎是在床上度过的；六岁的时候，病突然好了，就上学了。
可自从上学以来，作业压得喘不过气来。大齐每次想起，心里酸溜溜的。
半天时间过去了，没有人敢试，这让公司的销售人员很头疼。“为了鼓励大家，我们给第一個顾客许多优越条件。第一……”
“裁先试。”大齐挤出人群。
旁边的人直埋怨：“小屁孩，还没说条件呢，你急什么?”
大齐声明：“我是心甘情愿来试的，根本不需要任何条件。”
“好啊!”公司的人高兴得眉飞色舞，“精神可嘉，我们决定为你提供终身服务。”
公司的人为大齐做了必要的准备。打开时间切割机，里面黑乎乎的，大齐一愣，感觉身子被吸了进去，“啪”的一声门关上了，大齐感觉黑暗中有无数個管子接近身体。检测正在进行中，数据很快传到控制中心，经过筛选、分析，上面显示：三岁之前懵懂无知，属人类正常行为：四到六岁，躺在病床上，不正常；六岁之后，没有异常发生。
很快，最后结果出来了：切除四到六岁时光。
黑暗中一闪，大齐看到这一结果，一蹦三尺高：“我要的就是这种结果!”大齐毫不犹豫按下了确定键。大齐感觉身体旋了起来，足足旋了三圈，身子停了下来。门开了，大齐看到了围观的人。
人们的目光全部聚焦到大齐身上，只见大齐还是原来的样子，不，视力好的人立刻发现，大齐脸上呈现出孩子刚刚入学时的表情：可爱、单纯、阳光……
大齐来到教室：“报告!”
“哗”，同学们乐翻天了。五年级学生，什么时候又喊起了报告，那是一二年级小弟弟小妹妹才做的。看大齐表情，不像开玩笑。
大齐走向座位，同桌章添提醒：“大齐，快把书拿出来，这节数学课。”
“好的。”大齐掏出课本，规规矩矩地坐好。
“大齐，你来回答分数的概念。”大齐站起来，声音又响又脆：“我不会!”数学老师大吃一惊。
同学们都怪大齐不识好歹，开玩笑也得看时候。
数学老师走到大齐身边，发现了异常：大齐一脸严肃，额头上渗出了汗珠，手握得紧紧的，不像开玩笑。老师和颜悦色：“大齐，你再好好想一想，昨天我们刚刚学过。”
大齐作回忆状，然后开口：“老师，我真没学过。”
老师要发火。
“老师，你想，如果我学过，有必要隐瞒吗?”
“是啊!”老师点点头说。
为了验证大齐的说法，老师在黑板上出了几道题，让大齐做。大齐站在黑板前面，无从下手。“老师，你就别为难我了!”大齐郑重其事地说，“我只会一百以内的加减法。”
“啊?”
“大齐，不会吧”说话的是章添，昨天她亲眼见大齐做过这些题。“昨天，你做过了，而且还全对了。”
“是吗?我怎么不知道!”大齐一脸茫然。
班主任司马老师赶来了，学生中发生这种大事，她能不着急吗?司马老师打量着大齐，问了一些必要的问题，大齐回答正确。司马老师的心放下一半，大齐得失忆症的可能性非常小。
司马老师在黑板上写了最近学的几個生字，让大齐读，结果大齐全不认识。
“大齐，难道你真不会?”
“不会就是不会，还有真假之分?”大齐说了一句富有哲理的话。
司马老师看看大齐，大齐一脸稚气。伸手摸了摸大齐的额头，没有发烧迹象。
“司马老师，是不是该下课了?”
经大齐这一闹，大家都忘了下课。同学们“呼啦”一下围住大齐，关心地问这问那。
“闪开闪开，我要做游戏了。”
大齐把同学们晾在一边，专找那些低年级的孩子玩。大家你看看我，我看看你，不知是谁说了一句话，“大齐突然变小了。”
司马老师把大齐父母叫到学校。
“不会吧，早晨出来时，大齐还好好的。”他的父母一起说。
这时，大齐走了进来，眼前一亮，“老爸老妈。”大齐扑进妈妈怀里，典型的小孩子性格。
老爸老妈互相看了一眼，如坠五里雾中。
在司马老师的提议下，老爸老妈决定带大齐去医院看看。
“医生，您给这孩子检查一下智商。”
医生看看大齐的爸妈，又看看大齐，很权威地说：“这孩子的智商没问题。”
“可……”老爸有口难言。
“好吧!”医生开始给大齐测智商，“这孩子几岁了?”
“8岁!”大齐抢过话茬。
“8岁竟长这么大的個，好啊。”
大齐眉飞色舞。
老爸老妈惊得目瞪口呆，看来，大齐的脑子。真出了问题，明明11岁，却说成8岁。他们忽然想起一個很实际的问题，大齐为什么偏偏说8岁呢?
检查结果很快出来的，在同龄孩子中，大齐是高智商。这個结果，让老爸老妈一半高兴，一半忧愁。
妈妈关心地问：“大齐，你的年龄明明是11岁，为什么却要说成8岁?”
“这不是让时间切割机切去三年的时光嘛。”
经过大齐一番详细解释，老爸老妈终于明白了大齐变回8岁的原因。对于这個结果，老爸老妈很是高兴，那三年对他们一家人来说简直是度日如年。现在，终于可以还大齐一個快乐、幸福的童年了。
老爸老妈高兴得一塌糊涂，“大齐，领我们去看看那個时间切割机。”
“怎么，你们也想切割时间?”
“我们感谢它!”
齿形链式切割器切割棉秆试验研究 篇12
新疆是我国最大的商品棉基地, 棉秆资源丰富, 棉秆具有很高的营养价值, 其蛋白质含量一般为8%～9%, 经过微化处理后, 其蛋白质含量可高达12%, 比麦草、稻草的蛋白质含量高5～6倍, 可作为牛羊的饲料, 棉秆粉碎后还可用作无公害食品食用菌的培养基, 用秸秆做成的一次性餐具无污染、可降解、可再生。同时棉秆是一种很好的木材代用品, 可用作生产人造纤维, 同时又可制造刨花板、纤维板、吸音板等板材和建材造纸原料[1], 因此, 从发展绿色农业的角度来说, 棉秆回收后可为实现农业的深加工提供充足的、必需的原材料。然而, 制约棉秆收获的主要因素是没有配套的收获机具。
目前, 棉秆收割主要采用往复式切割器和回转式切割器。往复式切割器通用性广, 适应性强, 工作可靠, 但往复惯性力较大, 割台振动大, 影响割台使用寿命和作业质量, 切割速度和作业速度偏低;回转式切割器, 速度高, 切割能力强, 但受回转直径的限制, 割幅较窄, 生产率低, 传动复杂, 割刀的寿命较短;齿形链式切割器是一种集往复式切割器和回转式切割器优点于一体, 既可宽幅收获又可高速作业的一种切割器, 切割速度可在20 m/s以上[2]。目前, 对该切割器切割小麦和牧草等细茎秆作物的切割试验研究表明切割效果较好[3], 而对于较粗茎秆的作物的过程数据采集流程示意如图2所示, 试验研究较少。为此, 确立项目, 将棉秆作为切割对象, 进行齿形链式切割器切割试验研究, 以期为棉秆收获新机具的研制奠定基础。
1 试验材料和方法
1.1 试验材料
试验所用棉秆来源于石河子大学试验基地, 平均含水率为19.6% (湿基) 。
1.2 试验设备
本试验所用装置为自制的切割试验台, 其总体结构如图1所示, 主要由数据处理系统、传感器、切割器总成、运输导轨、运输小车、变速箱总成、传动轴系总成及试验台架等组成。
1.3 数据采集及试验方法
切割过程在棉秆切割试验台上进行, 电动机功率为5KW, 棉秆固定在运输小车上的两夹持板上, 模拟棉秆在田地中的情况在运输导轨上运动, 电动机的输出功率经扭矩和转速传感器传入切割装置主动轴, 用于采集主动轴的扭矩和转速参数值, 数据由计算机自动显示与记录, 并计算切断所需的动力能耗, 切割过程数据采集流程示意如图2所示。
2 试验与结果分析
2.1 试验因素
在生产中用户对棉秆收获的要求有根茬高度、生产率和消耗功率三个方面, 与此相关的机具性能因素有3个。
(1) 链轮的转速, 根据理论分析, 主动链轮的转速确定为500 r/min以上[4]。
(2) 机具前进速度, 取其水平范围为12～25 km/h。
(3) 刀具静态下刀刃离地最低间隙设为10 cm, 棉秆在试验台夹持高度为8～10 cm。
2.2 试验指标
收获后的棉秆, 随机抽取10根以上的秸秆, 观察断面结构是否光滑以及消耗功率大小。
2.3 试验结果与分析
试验采集数据如表1所示。
试验结果显示, 随着转速增大, 消耗的最大功率越来越大, 主动轴承受的最大转矩也越来越大。当最大切割速度低于800 r/min时, 切割效果如图3所示, 棉秆不能被光滑切断, 而是由夹板的夹紧力和切刀之间的拉、拽力拉断的。为了得到更好的切割效果, 应将转速继续提高。当最大切割速度高于1 000 r/min时, 切割效果如图4所示, 切割顺利、平稳, 基本没有拉、拽现象。由切割效果发现, 棉秆切割端面光滑, 试验表明当切割速度在1 000 r/min左右时, 齿形链式切割器就可实现对棉秆的顺利切割, 随着切割速度的增大, 切割效果较好, 但功耗也增大, 噪声也较大, 故在转速为800～1 000 r/min时为最佳切割速度, 此时功率消耗较小, 转速平稳, 最大转矩也较小。
3 结论
(1) 转速800～1 000 r/min, 为最佳切割速度, 切割顺利、平稳, 此时功率消耗较小, 转速平稳, 最大转矩也较小。当切割速度高于1 000 r/min时, 切割效果较好, 但功耗较大;低于800 r/min时, 切割过程中就会出现棉秆的拉、拽现象, 此时转速时高时低, 不能顺利完成棉秆的正确切割过程。
(2) 本试验为棉秆的切割、收获提供了一定的理论依据。
(3) 本试验是在实验室中进行的, 与实际的田间作业还有一定的区别和差距, 拟在今后的研究中再做具体的分析和研究。
参考文献
[1]李景彬, 葛云等.棉秆切割性能的试验研究[J].甘肃农业大学学报.2011.2:136.
[2]韩正晟, 栗震霄等.齿形链式切割器的试验研究[J].农业工程学报.1998.2:86～89.
[3]杨天兴.齿形链式牧草收割机的设计与研究与设计[J].机械研究与应用.2006.10:85.