[发明专利]水射流切割系统的同轴性控制

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于检查水射流切割系统的同轴性(alignment)的装置和方法。

背景技术

水射流切割系统被广泛地应用于切割各种材料。如果要切割的材料相对软或薄，采用纯水切割可能就足够了，但是要切割较硬并且较厚的材料，必须将水与磨料粉末混合以获得更强的喷射流。

使用含磨料的水射流的切割系统包括与切割头入口连接的加压水入口，切割头通常包括用于将加压水传导到水射流形成喷嘴的校准管，水射流形成喷嘴容纳在校准管的出口中并在混合室中露出，在混合室中通过抽吸作用引入磨料。含磨料的水射流离开混合室，然后进入聚焦管的圆柱形通道。校准管的下游端、射流形成喷嘴和聚焦管的上游端由内部形成有混合室的本体支承。

为了进行优质的高性能切割，包括切割相对较厚零件的情况在内，这种切割系统必须传输长时间稳定并且能量尽可能高的水射流。

不稳定或者强度不足的水射流会带来降低切割速度和精度的风险，并且伴随着在切割零件中造成质量损失的风险。

然而，在这些系统中，射流形成喷嘴的轴线与聚焦管轴线之间的同轴性质量可能大大影响水射流的能量和稳定性，特别是因为非同轴性容易导致聚焦管中出现很大的压降并且引起射流分叉或散射。

射流形成喷嘴和聚焦管之间的同轴性质量还可能影响聚焦管的寿命，由于射流与聚焦管内壁之间的碰撞较大，非同轴性会带来导致过早磨损的风险。

射流形成喷嘴的轴线和聚焦管轴线的良好同轴性主要依赖于构成切割头的零件的尺寸精度，特别是喷嘴、聚焦管和端头本体的尺寸精度，但是还依赖于喷嘴在其容纳体内的配合质量，该配合通常包括采用巨大的压力将喷嘴压入容纳体中。如果存在不期望的物体，例如可能滞留在喷嘴与喷嘴所挤压的侧壁之间的磨料颗粒，则可能大大降低该配合的质量。

目前，除了通过进行定期调校来评估磨料水射流的能量以外，还没有用于检查射流形成喷嘴的轴线与聚焦管轴线之间的同轴性质量的手段，但是定期调校时间过长并且不太准确。

本发明的目的是针对该问题提供一种简单、低成本且有效的解决方案。

发明内容

本发明的主题是这样一种装置和方法：其能够通过简单、低成本和可快速实施的手段检查水射流的同轴性，并因此检查射流形成喷嘴的轴线与聚焦管轴线之间的同轴性。

为了达到这个目的，本发明提供一种用于检查水射流切割系统中的水射流同轴性的装置，水射流切割系统包括：加压水入流(入口)；用于形成水射流的喷嘴，所述喷嘴通入磨料粉末吸入室；以及聚焦管，其安装在该磨料粉末吸入室的出口处，并具有用于通过水射流的恒定直径的圆柱形内部通道，所述装置包括用于在聚焦管的出口处与该出口相隔一定距离并与聚焦管的轴线对准地定位环形部件的器件，该环形部件的内径与聚焦管的内部通道的内径相等。

由于该环形部件的定位及其内径，从而能够测试通过聚焦管输出的水射流的同轴性。这是因为，如果水射流是适当同轴的，水射流必定会与环形部件无接触地通过该环形部件的中心。然而，在水射流非同轴的情况下，该环形部件对水射流的至少一部分构成障碍，因此，这部分水射流在与环形部件接触后反溅。因此反溅现象的存在与否提供了关于水射流质量的信息，从而提供了与射流形成喷嘴的轴线和聚焦管轴线之间的同轴性质量有关的信息。

根据本发明的一种优选实施方式，环形部件由例如通过螺纹旋接或配合而固定到聚焦管下游端的圆柱形管状端件的下游端形成。

该实施方式提供了一种装配和拆下环形部件的简单器件，该环形部件一体化地形成在管状端件内，同时，由于管状端件的刚度，还可保证将环形部件准确定位。

管状端件有利地包括用于通过水射流的圆柱形内部通道，该通道的直径大于聚焦管的内部通道的直径，并且该通道的下游端终止于形成环形部件的内部台肩。

使端件的内部通道的直径更大能够避免该通道作为聚焦管的延伸部分并使得设计为测试水射流同轴性的环形部件无法起作用。

根据本发明的另一特征，管状端件包括在其下游端附近形成于其圆柱形壁中的至少一个窗口。

在水射流非同轴的情况下，通过为至少一部分水射流提供侧向排出路径，该窗口使得同轴性检查更加可靠。

根据本发明的装置还包括用于检查水射流同轴性的用于降低供水压力的器件和用于降低供水流率的器件。

这是因为优选的是，当检查射流的同轴性时大大降低供水的流率和压力，以便获得细小而一致的射流，换句话说，通过聚焦管输出的射流基本上不分叉，因此特别是通过降低观察区域的风险而使得同轴性检查非常方便。