磨料水射流切割機用噴頭裝置的製作方法

2023-06-01 07:13:26 1

專利名稱：磨料水射流切割機用噴頭裝置的製作方法
技術領域：
磨料水射流切割機用噴頭裝置技術領域實用新型是對磨料水射流切割機用噴頭裝置的改進，特別涉及噴頭裝 置磨料混合腔，以及水射流噴嘴、磨料混合腔、磨料噴射管同軸度的噴頭 裝置。 背暈技術磨料水射流切割技術，是在純水射流切割技術基礎上發展起來，它通 過高速水射流巻吸例如金剛砂、石英砂等磨料，在磨料混合腔中與水射流 形成混合體，磨料被水射流加速後以混合流形式，由磨料噴射管噴射，形 成高速磨料水射流。它的切割能力為純水射流的幾倍，因此磨料水射流自20世紀80年代初發明以來，被廣泛應用於機械、航空、電子、汽車、船舶 等領域，用於冷態高效切割鋼板、石材、合金、玻璃等，尤其特別適用於 熱敏感材料、複合材料的切割和特殊環境(如半導體工業、核工業等)的切割 作業。磨料水射流噴頭裝置，是切割機最重要部分之一，直接影響切割質量 和效率，而要保證其高效的切割能力和效率，以及噴頭裝置長的使用壽命， 水射流噴嘴、磨料混合腔、磨料噴射管三者高同軸度是必須的，並且此同 軸度要求特別高。現有技術磨料水射流切割機噴頭裝置，例如專利 US6012653， US 6119964， US7033256B2， CN2313709、 CN1765582等，水 射流噴嘴、磨料混合腔、磨料噴射管，三者彼此獨立，通過類似模塊組裝 形式將其組合。如US6012653所述磨料水射流切割頭，由水射流噴嘴、噴 出口前端的混合腔、混合腔前端的磨料噴射管組裝而成；US 6119964同樣 也由若干模塊組合；US7033256B2也基本類似，組合件數更多；中國專利 CN1765582公開的高壓磨料水射流切割頭，雖然採用在噴頭體中軸向設置 結構，但水射流噴嘴及磨料噴射管，不是直接按放於噴頭體通孔中，而是 通過多個中間定位件定位，因對中件數，產生同軸度誤差積累，同軸度仍 難以有效保障；CN2313709公開的水切割磨料射流裝置，也基本類似，組 合件數更多，由水噴嘴及前端設置混合空腔、擋圈、磨料噴射管、噴射管 固定套等5件組成.。水射流噴嘴、磨料混合腔、磨料噴射管，及固定套等 彼此獨立，多件分體軸向組裝，不可避免的積累誤差，使得三者同軸度難以得到有效保障，並且由於孔徑細小(孔徑僅為0.25mm)，調節對中保證 同軸度難度極大，並且必須控制所有零件加工尺寸，精加工製作難度十分 大。如果三者孔中心不能保證高度同軸，即使微量偏差，高壓(150~600Mpa) 磨料水射流，會造成磨料與管壁碰撞加劇，不僅會導致磨料噴射管管壁磨 損加大，造成有效使用壽^HI短，而且還會造成磨料水射流撞壁反濺，造 成磨料水射流能量嚴重損失，導致切割能力下降；其次，現有技術的磨料 混合腔結構複雜，不僅增加了加工難度，而且難以採用耐磨硬質材料製造， 造成磨料混合腔不耐磨，使用壽命低，需經常更換；再就是，多件組合裝 配複雜，拆卸更換十分不方便，費時費工，並且隨著拆裝次數增加，反過 來還使同軸度受到影響。另外，由於磨料及切割撐握等因素，在實際使用中噴頭的堵塞是不可 避免的，噴頭堵塞即產生瞬時回流。而為保證磨料的正常供料，磨料罐及 供料管路的乾燥是必須保證，如果磨料罐及供料管路溼化，則會造成細小 磨料結塊、堵塞不能正常供料，失去切割能力，必須停機清理。現有技術 噴頭裝置上磨料供料管，均為無分叉單一徑向管，這樣噴頭出口一旦堵塞 產生回流，磨料水射流則只能由磨料供料管直接進入磨料供料系統，造成 磨料供料系統受潮失效，不能正常供料，必須停機清理，因此其連續使用 可靠性不高。以上兩大技術障礙，至今未能得到有效解決，因此仍有值得改進的地方。實用新型內容實用新型的目的在於克服上述已有技術的不足，提供一種不僅磨料混 合腔結構簡單，加工性及耐磨性好，而且水射流噴嘴、磨料混合腔、磨料 噴射管三者同軸度能得到有效保障，使用壽命長的磨料水射流切割機用噴 頭裝置。實用新型另一 目的在於提供一種能有效避免回流造成磨料供料系統失 效，可靠性高的磨料水射流切割機用噴頭裝置。實用新型第一 目的實現，主要改進是將磨料混合腔設計成中空柱狀， 並採用水射流噴嘴、磨料混合腔、磨料噴射管直接插放於噴頭體同軸孔內 結構，以此確保三者孔中心的高度同軸，克服現有技術多件模塊式組裝的 不足，實現實用新型目的。具體說，實用新型磨料水射流切割機用噴頭裝 置，包括前後組裝的水射流噴嘴、磨料混合腔、磨料噴射管，及徑向設置的磨料供料管，其特徵在於所說磨料混合腔為中空柱狀，水射流噴嘴、磨 料混合腔、磨料噴射管三者直接插設固定於噴頭體同一軸孔。實用新型所述噴頭體同一軸孔，為有利於裝配及確保裝配精度， 一種 較好是採用軸向孔徑不同的階梯孔結構，例如按與射流詞向，按放三件孔 逐漸變小，這樣可以從後端逐件插放。為提高軸向同軸度精度， 一種較好 是將水射流噴嘴外形製成錐形，同時將噴頭體插放水射流噴嘴部位也加工 成與之同形錐面，通過錐面軸向壓緊提高噴嘴裝配同軸度，並且錐面配合 結構還具有較好的組合密封作用。中空柱狀磨料混合腔，柱體外形可以採用多邊形，也可以採用圓形， 為簡化噴頭體上按放孔的加工，實用新型中空柱狀磨料混合腔，較好採用 圓柱環體。並為提高組合同軸精度， 一種較好是使圓柱環磨料混合腔與插 入孔呈緊配合，這樣可以減少裝配誤差所造成的偏差。所說磨料混合腔， 可以採用耐磨性好的硬質合金粉末冶金壓製成型、燒結製作；也可以採用 耐磨性好的硬質合金加工製作，例如空心摸拉制，或其他加工方法製作。此外，為方便磨料混合腔及磨料噴射管的更換， 一種較好是採用兩端 分別插入安裝結構，例如採用噴頭體階梯軸向通孔，按射流方向徑向加大 的孔結構，再在噴頭體前端同軸螺接一噴頭套，定位緊固磨料噴射管。此 二端安裝結構，更有利於安裝。磨料噴射管較好是在其外周設置一可變形 錐形環套，例如硬質橡膠錐套，尼龍錐套，通過二件螺接組裝壓緊擠壓錐 面定心抱緊。實用新型第二目的實現，其特徵是將磨料供料管設計成帶分叉的Y形， 兩分叉， 一分叉連接供料管， 一分叉為排出單向流回流排出管。當噴頭堵 塞出現回流時，可以通過此排出單向流的回流排出管排出，避免了回流無 另排通道進入供料系統(供料管路及磨料罐)，從而保證了磨料供料系統在任 何情況下的乾燥，提高了噴頭工作可靠性。所說排出單向流，是指回流排出管僅能單向導通排出，例如可以是在 回流排出口設置轉動蓋，通過吸料負壓使轉動蓋閉合，回流排料時衝開轉 動蓋排料；或者是在回流排出管上設置單向止回閥。為有利於回流排料順暢，回流排出管與噴頭體軸向夾角，較好是大於 115度，同時考慮到供料管的安裝位置，大的可以到125度，即回流叉管與 噴頭體軸向夾角，較好為115-125度。此外，為可靠避兔回流進入磨料供料 管，磨料供料叉管與噴頭體夾角應大於回流排出管設置，供料管與回流排出管夾角較好大於25度，例如25 — 35度。此外， 一種更好是回流排出管 內徑宜大於供料管，這樣大孔徑回流排出管加上順暢的排料角度，可以確 保回流不會進入磨料供料管。但實用新型所說角度範圍，並不是精確值， 而是一種比較優選值，只要在安裝位置允許範圍內，角度可以改變，但一 個原則是應避免回流進入供料管。實用新型磨料水射流切割機用噴頭裝置，由於將磨料混合腔設計成中 空柱狀，並使水射流噴嘴、磨料混合腔、磨料噴射管直接安裝於噴頭體的 同軸孔，不僅組成零部件少，加工量少，組合裝配拆卸更換方便，而且同 一軸孔不存在多軸心偏差，三者組合同軸度有保證，所得噴頭水射流噴嘴、 磨料混合腔、磨料噴射管同軸度好；三件兩端輔以錐面壓緊配合，中間磨 料混合腔與軸孔採用緊配合，不僅更是確保了三者孔的同軸度，而且裝配、 拆卸更換方便。磨料混合腔採用中空柱體，結構簡單，不僅降低了加工制 作難度，加工成本也大大降低，而且形狀簡單可以採用耐磨性好的材料制 作，從而保證了磨料混合腔的高耐磨性。三件無另行固定套同軸孔安裝， 由於無另行配合件，多次更換也不會影響三者同軸度。其次，徑向單一磨 料供料管採用分叉的Y形， 一分叉作為回流排出管，為噴頭回流提供了回 流旁路通道，有效避免了無回流排出通道，造成回流通過單一磨料供料管 進入磨料供料系統，使磨料供料系統失效的缺陷，大大提高了噴頭使用可 靠性。實用新型較現有技術具有，結構簡單，加工製作簡便，製造成本低， 使用壽命長，可靠性高，並且徹底解決了現有技術磨料噴頭裝置，存在的 磨料混合腔不耐磨，三者同軸度差、且調整困難，回流造成磨料供料系統 失效技術問題。以下結合二個優先具體實施方式
，進一步示例性說明實用新型，但實 施例給出的具體細節，不應理解為對實用新型的限定， 一些在技術人看來 非實質性等同替換，仍屬實用新型保護範圍。

圖1為實用新型第一實施例結構示意圖。 圖2為實用新型第二實施例結構示意圖。
具體實施方式
實施例l:參見圖l，實用新型磨料水射流切割機用噴頭裝置，包括由 軸向有通孔的噴頭體2，與軸向有通孔的噴頭套3二件螺紋連接組合。噴頭 體2軸向通孔通過鏜孔加工，成四段直徑逐漸加大的臺階結構，分別為水射流噴嘴段、磨料進料段、磨料混合腔段、磨料噴射管段，其中水射流噴 嘴1外表呈錐形，放置該噴嘴段為與之同錐面的錐形腔，磨料混合腔段孔中緊配合壓合有硬質合金鋼製作的圓柱環磨料混合腔6，磨料混合腔進口端 有60度倒角，內孔為4-8毫米圓形直孔，磨料進料段徑向有斜置磨料供料 管7，磨料噴射管段孔內插放磨料噴射管4;噴頭套3軸向通孔也呈大小不 同臺階結構，中部加工有錐面腔，放置有定位、抱緊磨料噴射管抱緊尼龍 錐環5。組裝時，在噴頭體前端錐面腔內放入水射流噴嘴l，通過後端壓入可更 換式圓環磨料混合腔6，插入磨料噴射管4，磨料噴射管外套尼龍錐環5， 然後將噴頭體2與噴頭套3螺接組合、壓緊。使用一段時間，當磨料混合腔、磨料噴射管磨損，鬆開螺接的噴頭體2 和噴頭套3，頂推退出磨料混合腔6，更換新的磨料混合腔、磨料噴射管， 螺接旋緊。實施例2:參見圖2，如實施例l，磨料供料管為帶分叉的Y形，其中 Y—分叉7連接供料管，另一分叉為回流排出管8，回流排出管未端有可轉 動翻蓋9。其中回流排出管與噴頭體軸向夾角為120度，磨料供料管與回流 排出管夾角為30度，磨料供料管徑5-6mm，回流排出管徑6-8毫米。此外，回流排出管轉動翻蓋，還可採用單向止回閥。
權利要求1、磨料水射流切割機用噴頭裝置，包括前後組裝的水射流噴嘴、磨料混合腔、磨料噴射管，及徑向設置的磨料供料管，其特徵在於所說磨料混合腔為中空柱狀，水射流噴嘴、磨料混合腔、磨料噴射管三者直接插設固定於噴頭體同一軸孔。
2、 根據權利要求1所述磨料水射流切割機用噴頭裝置，其特徵在於噴頭 體軸向孔為直徑不同的階梯孔。
3、 根據權利要求2所述磨料水射流切割機用噴頭裝置，其特徵在於噴頭體前端螺接有噴頭套。
4、 根據權利要求l所述磨料水射流切割機用噴頭裝置，其特徵在於水射 流噴嘴外表為錐形，噴頭體軸孔插放水射流噴嘴為與噴嘴外表同錐面。
5、 根據權利要求l所述磨料水射流切割機用噴頭裝置，其特徵在於磨料 混合腔為圓柱環體。
6、 根據權利要求5所述磨料水射流切割機用噴頭裝置，其特徵在於磨料 混合腔與噴頭體插入孔呈緊配合。
7、 根據權利要求3所述磨料水射流切割機用噴頭裝置，其特徵在於磨料噴射管外周有可變形錐環套，噴頭套孔中有與之同形錐面，通過噴頭套與噴 頭體組裝壓緊使錐環套變形抱緊磨料噴射管。
8、 根據上述任一權利要求所述磨料水射流切割機用噴頭裝置，其特徵在 於磨料供料管為分叉Y形， 一分叉連接供料管， 一分叉為排出單向流回流排 出管。
9、 根據權利要求8所述磨料水射流切割機用噴頭裝置，其特徵在於回流 排出管與噴頭體軸向夾角為115-125度。
10、 根據權利要求9所述磨料水射流切割機用噴頭裝置，其特徵在於磨 料供料叉管與噴頭體夾角大於回流排出管與噴頭體夾角。
11、 根據權利要求10所述磨料水射流切割機用噴頭裝置，其特徵在於磨 料供料管與回流排出管夾角為25—35度。
12、 根據權利要求8所述磨料水射流切割機用噴頭裝置，其特徵在於回 流排出管內徑大於磨料供料管內徑。
13、根據權利要求9、 1Q或11所述磨料水射流切割機用噴頭裝置，其特 徵在於回流排出管內徑大於磨料供料管內徑。
專利摘要本實用新型是對磨料水射流切割機用噴頭裝置的改進，其特徵是磨料混合腔為中空柱狀，水射流噴嘴、磨料混合腔、磨料噴射管三者直接插設固定於噴頭體同一軸孔。不僅組成零部件少，加工量少，組合裝配拆卸更換方便，而且同一軸孔不存在多軸心偏差，三者組合同軸度有保證，多次更換也不會影響三者同軸度。並且將徑向單一磨料供料管採用分叉的Y形，一分叉作為回流排出管，為噴頭回流提供了回流料旁路通道，有效避免了無回流排出通道，造成回流通過單一磨料供料管進入磨料供料系統，造成磨料供料系統失效的缺陷，大大提高了噴頭使用可靠性。本實用新型較現有技術具有，結構簡單，加工製作簡便，製造成本低，使用壽命長，可靠性高，並且徹底解決了現有技術磨料噴頭裝置，存在的磨料混合腔不耐磨，三者同軸度差、且調整困難，回流造成磨料供料系統失效技術問題。
文檔編號B05B7/14GK201120335SQ20072004309
公開日2008年9月24日 申請日期2007年8月9日 優先權日2007年8月9日
發明者任保林, 陳錫明 申請人:江蘇金潤科技發展有限公司