一种带有真空辅助的磨料水射流控制系统及切割机的制作方法

1.本实用新型涉及高压水射流切割技术领域，特别涉及一种带有真空辅助的磨料水射流控制系统及切割机。


背景技术：

2.目前，常采用高压磨料水射流在如玻璃等脆性材料上进行切割，但玻璃等脆性材料在受到冲击力的情况下很容易产生破碎。具体的，采用高压磨料水射流在脆性材料上进行穿孔切割时，脆性材料往往会因为高压磨料水射流的冲击作用而产生破碎的情况，为了减少冲击力，通常采用的办法是把水压降低，比如正常切割的压力为400兆帕，在穿孔时，先把压力降低到100
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200兆帕，切穿之后再把压力提升到正常切割压力。但是，这种办法对一些特别易碎的材料仍然不能奏效，而且压力降低导致喷嘴内部的真空度降低，对磨料的吸入容易出现吸力不够导致磨料流动停止的情况。
3.经过研究发现，采用高压磨料水射流在像玻璃这样的脆性材料上进行切割的机理是，磨料被高速水射流吸入后被加速，单颗高速磨料击打工件材料后会形成局部微型破碎区域，这些局部微型破碎区域最后汇集成为一道切缝，射流对工件的冲击力被迅速化解为局部切割力，从而弱化了射流冲击力造成工件大范围破碎的风险。但是，磨料水射流的生成是先有高速水射流，高速水射流在喷嘴混合腔中把它周边的空气带走从而形成真空，真空再把磨料从外部吸纳进来，磨料与水射流混合后才产生磨料水射流。所以水射流喷嘴喷出的第一时间是不含磨料的，纯水射流无法在脆性材料上形成局部微型破碎区域，射流对工件的冲击力无法被迅速化解为局部切割力，从而射流冲击力造成工件大范围破碎的风险就加大了。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本实用新型提供了一种带有真空辅助的磨料水射流控制系统，包括喷嘴、高压水源和磨料罐，所述喷嘴的混合腔分别通过高压水通道和磨料输送通道与所述高压水源和磨料罐连接，还包括真空发生器，所述真空发生器通过真空辅助排气通道与所述喷嘴的混合腔连接，在向所述喷嘴内通入高速水射流之前，所述喷嘴的混合腔通过所述真空发生器产生真空，并吸入磨料；当向所述喷嘴内通入高速水射流时，所述高速水射流与磨料混合产生磨料水射流。
5.较佳地，所述高压水通道、磨料输送通道和真空辅助排气通道分别通过一开关装置开启和关闭。
6.较佳地，所述开关装置为手动开关装置、电动开关装置或气动开关装置。
7.较佳地，当所述开关装置为电动开关装置或气动开关装置时，所述电动开关装置或气动开关装置与控制器电连接，所述控制器还通过电磁阀控制所述真空发生器的开启和关闭。
8.较佳地，所述磨料输送通道为软管，对应的，所述软管上的开关装置为气动手指。
9.较佳地，所述喷嘴上设有磨料进口、进水口和真空辅助排气口，所述磨料进口通过磨料输送通道与所述磨料罐连接，所述进水口通过所述高压水通道与所述高压水源连接，所述真空发生器通过所述真空辅助排气通道与所述真空辅助排气口连接。
10.较佳地，所述磨料进口和真空辅助排气口分别位于所述进水口的下方两侧。
11.本实用新型还提供一种带有真空辅助的磨料水射流控制方法，采用上述实施例所述的控制系统，包括：
12.首先，打开真空发生器、真空辅助排气通道和磨料输送通道，所述喷嘴的混合腔通过所述真空发生器产生真空，含有磨料的气流通过磨料输送通道输入至所述喷嘴的混合腔；然后，打开高压水通道，向喷嘴混合腔内通入高速水射流，水射流与磨料混合产生磨料水射流。
13.较佳地，在打开真空发生器、真空辅助排气通道和磨料输送通道之后，含有磨料的气流通过磨料输送通道输入至所述喷嘴的混合腔，并通过所述真空辅助排气通道排出，经过设定的延时，再打开高压水通道。
14.较佳地，当产生磨料水射流之后，经过设定的延时，关闭真空发生器和真空辅助排气通道。
15.本实用新型还提供一种带有真空辅助的磨料水射流切割机，包括如上述实施例所述的一种带有真空辅助的磨料水射流控制系统。
16.与现有技术相比，本实用新型存在以下技术效果：
17.本实用新型提供一种带有真空辅助的磨料水射流控制系统及切割机，在高速水射流产生之前，采用真空发生器产生辅助真空，把磨料吸入喷嘴的混合腔内，使得高速水射流从产生的第一时间就与磨料混合产生磨料水射流，避免纯水射流对脆性材料的冲击而造成破碎。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：
19.图1为本实用新型的优选实施例提供的一种带有真空辅助的磨料水射流控制系统的结构示意图；
20.图2为本实用新型的优选实施例提供的一种带有真空辅助的磨料水射流控制系统的电路框图；
21.图3为本实用新型的优选实施例提供的磨料输送通道通过气动手指控制开启和关闭的结构示意图；
22.图4为本实用新型的优选实施例提供的一种带有真空辅助的磨料水射流控制系统的电路图；
23.图5为本实用新型的优选实施例提供的一种带有真空辅助的磨料水射流控制方法的流程图。
具体实施方式
24.以下将结合图1至图5对本实用新型提供的一种带有真空辅助的磨料水射流控制系统及切割机进行详细的描述，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例，本领域技术人员在不改变本实用新型精神和内容的范围内，能够对其进行修改和润色。
25.请参考图1至图4，一种带有真空辅助的磨料水射流控制系统，包括喷嘴1、高压水源8和磨料罐6，所述喷嘴1的混合腔分别通过高压水通道2和磨料输送通道4与所述高压水源8和磨料罐6连接。还包括真空发生器10，所述真空发生器10通过真空辅助排气通道3与所述喷嘴1的混合腔连接，在向所述喷嘴1内通入高速水射流之前，打开磨料阀5，所述喷嘴1的混合腔通过所述真空发生器10产生真空，并吸入磨料；当向所述喷嘴1内通入高速水射流时，所述高速水射流与磨料混合产生磨料水射流，避免纯水射流对脆性材料的冲击而造成破碎。
26.具体的，所述喷嘴1上设有磨料进口、进水口和真空辅助排气口，所述磨料进口通过磨料输送通道4与磨料罐6连接，所述进水口通过所述高压水通道2与高压水源8连接，所述真空发生器10通过所述真空辅助排气通道3与所述真空辅助排气口连接。
27.所述磨料进口和真空辅助排气口分别位于所述进水口的下方两侧。
28.在本实施例中，所述高压水通道2、磨料输送通道4和真空辅助排气通道3上均设有控制管道开启和关闭的开关装置。本实用新型对开关装置不做具体限制，开关装置可根据不同材质的管路选择不同的类型，可以是手动开关装置、电动开关装置或气动开关装置。本实用新型提供的磨料水射流控制系统在实际使用时，可以是手动操作(各个开关装置为手动阀门)，也可以是通过控制器自动化操作，如各个开关装置分别为电动开关装置或/和气动开关装置，如电磁阀，各电磁阀(7，5，9)均与控制器电连接。
29.为了提高水射流切割机的工作效率，以及满足在脆性材料上切穿多孔的需求，本实施例优选采用控制器对各个开关装置采用自动化控制，以实现各通道的开启和关闭。在本实施例中，所述高压水通道2、磨料输送通道4和真空辅助排气通道3上均设有电磁阀(7，5，9)，电磁阀(7，5，9)均与控制系统下位机12电连接，下位机12与控制系统上位机11通信连接。在本实施例中，下位机12还通过电磁阀13可控制所述真空发生器10的开启和关闭。
30.对于磨料气流来说，普通阀门的磨损会很大，可能会出现阀门关不紧的现象，因此，优选的，所述磨料输送通道4为软管，对应的，所述软管上的开关装置为气动手指14，当需要关闭磨料气流时，气动手指14夹紧软管；当需要开启磨料气流时，气动手指14松开软管。
31.本实施例还提供一种带有真空辅助的磨料水射流控制系统，采用上述的控制系统，请参考图5，包括：
32.第一步，打开真空发生器10、真空辅助排气通道3和磨料输送通道4；
33.第二步，所述喷嘴1的混合腔通过所述真空发生器10产生真空，含有磨料的气流通过磨料输送通道4输入至所述喷嘴1的混合腔，并从真空辅助排气通道3排出；
34.第三步，经过设定的延时；
35.第四步，打开高压水通道2，向喷嘴1混合腔内通入高速水射流，水射流与磨料混合产生磨料水射流；
36.第五步，开始磨料水射流的穿孔和切割加工。
37.在第四步之后，即当产生磨料水射流之后，经过设定的延时，关闭真空发生器10和真空辅助排气通道3。