2. Về thực tiễn
2.2.3.Cấu tạo chung của thiết bị cắt bằng tia nước áp suất cao
Một thiết bị cắt bằng tia nước áp suất cao có trộn hạt mài bao gồm các cụm chắnh như sau:
- Cụm tạo áp - Cụm cắt
- Cụm cấp hạt mài - Cụm ựiều khiển
Cấu tạo chung một thiết bị cắt bằng tia nước có trộn hạt mài trong thực tế ựược bố trắ như trong hình 2-11.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 32
Hình 2.11 Ờ Sơ ựồ cấu tạo và bố trắ thiết bị cắt bằng TNASC
2.2.3.1. Cụm tạo áp
Thiết bị tạo áp là bộ phận quan trọng nhất trong hệ thống thiết bị cắt bằng TNASC. Trong công nghiệp người ta sử dụng Piston hướng trục hoặc hướng kắnh, bội 3 hoặc bội 5 với áp suất tối ựa ựến 250MPạ Sơ ựồ cấu tạo của bơm Piston ựược mô tả như hình 2-12
Hình 2-12 ỜSơ ựồ cấu tạo của bơm Piston
để ựược áp cao hơn 250 MPa, ựòi hỏi phải sử dụng bộ phận nhân áp ựặt nối tiếp phắa sau bơm hoặc một nguyên lý khác. Việc nghiên cứu chế tạo các
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 33
loại bơm có áp suất ngày càng cao là mục tiêu của các hãng sản xuất thiết bị và mỗi hãng ựều có những bắ quyết công nghệ riêng của mình. Hình 2-13 mô tả sơ ựồ nguyên lý thiết bị tạo áp ựến 420 MPa của hãng BOHLER-CHLB đức.
Nguyên lý hoạt ựộng của thiết bị như sau (Hình 2.13):
- Nước ựược cấp từ nguồn vào ựi qua một van ựến bơm trợ lực. Qua bơm trợ lực, nước ựược tăng áp và ựẩy ựến bộ khuếch ựại áp sau khi ựi qua 2 cấp lọc áp thấp.
- Bộ khuếch ựại sẽ nén nước vào bình tắch áp với áp suất bằng áp suất làm việc ựã ựặt. Sau ựó nước áp cao từ bình tắch áp ựi qua lọc cao áp vào hệ thống ựường ống và ựến máy cắt.
- Khi bơm cao áp bị ngắt, áp suất sẽ xì qua van an toàn
- Khi hệ thống cắt không tiêu thụ nước, bộ khuếch ựại áp sẽ tự ựộng cắt lưu lượng trở về Ộ0Ợ lắt/phút, nhưng áp suất vẫn ựược duy trì trong hệ thống.
- Bộ khuếch ựại áp ựược truyền ựộng tới bơm thuỷ lực. Việc ựặt áp suất làm việc và các thông số ựược chuyển ựến bơm thuỷ lực thông qua bộ ựiều khiển
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 34
Bơm thuỷ lực ựóng vai trò là nguồn cung cấp năng lượng cho bộ khuếch ựại áp. Nó tạo ra áp suất P1 ở khoang áp thấp, từ ựó tạo ra áp suất P2 ở khoang áp cao (hình 2-14), ựây chắnh là áp suất làm việc ựược tạo rạ Tỷ số khuếch ựại (tỷ số nén) của bộ khuếch ựại áp ựược tắnh theo công thức:
P= F/A mà F1=F2 ⇒ Tỷ số nén = P2/P1= A1/A2 Trong ựó: P1: áp suất dầu tại khoang áp thấp P2: áp suất dầu tại khoang áp cao
A1: Hiệu số diện tắch giữa Piston và cần Piston A2: Diện tắch của cần Piston
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 35
2.2.3.2. Cụm cắt
Cụm cắt bao gồm ựầu cắt, bàn cắt và ựường ống cao áp. Hình 2-15 mô tả cấu tạo của cụm cắt.
Hình 2-15. Sơ ựồ cấu tạo cụm cắt
* đầu cắt là khâu cuối cùng trong quá trình tạo ra tia nước áp suất cao, tại ựây tia nước sẽ ựược giải phóng năng lượng ựể ựi làm nhiệm vụ cắt phá chi tiết. Hình 2-16a và 2-16b là vẽ thiết kế và ảnh của một loại ựầu cắt hoàn chỉnh của hãng Flow. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 36
Hình 2-16ạ Bản vẽ thiết kế một loại Hình 2-16b. Ảnh mô tả toàn bộ ựầu cắt của hãng Flow kết cấu của loại ựầu cắt này
đầu cắt là một bộ phận không kém phần quan trọng, trong ựó chi tiết quan trọng nhất là ựầu phun. đầu phun quyết ựịnh cấu trúc và tắnh chất của tiạ
Hình dáng kết cấu của vòi phun phải chịu ựược áp suất cao và tuân theo nguyên tắc Bernuollị Khi dòng nước ựi ra vòi phun, áp suất hạ ựến mức khi quyển và vì vậy năng lượng ựộng lực học của dòng chay tăng nghĩa là tốc ựộ của dòng chảy tăng. Vì vậy các phần tử hạt mài sẽ ựược tăng tốc bởi tia nước. Do hạt mài có khối lượng nhất ựịnh nên tốc ựộ của chúng không bằng tốc ựộ của tia nước. Tia nước có tốc ựộ càng cao thì hạt mài dịch chuyển càng nhanh. Khi ựó một vòi phun có miệng hình côn là phù hợp nhất.
Có ắt nhất hai yêu cầu cho sự tạo hình tia nước. Thứ nhất là ựể tăng tốc ựộ và áp suất của chất lỏng với mục ựắch tăng tốc cho các phần tử hạt mài, thứ hai là tia nước càng dài, càng thẳng sau khi ra khỏi vòi phun.
Giả sử rằng nước vào từ phắa bên trái và ra từ phắa bên phải của vòi, ựưa ựến kết quả là gia tăng tốc ựộ của dòng chất lỏng. Mặt nón có góc
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 37
nghiêng làm giảm diện tắch thiết diện ngang của dòng chảỵ Sau ựó chất lỏng ựi vào phần hình trụ có chiều dài từ 2ọ5 lần ựường kắnh.
Vật liệu làm vòi thường làm bằng các bắt, ceramic, ruby, kim cương và sapphire, trong ựó sapphire là thông dụng nhất. đường kắnh trong của vòi càng nhỏ thì chiều sâu cắt càng lớn, chất lượng cắt càng caọ đường kắnh ựiển hình của các vòi phun là 0,25ọ0,35. Hiện tại một vòi tốt có thể cắt ngang xám dày 0.066inch với tốc ựộ 36inch/ph và tấm gang xám dày 0.88inch với tốc ựộ 4inch/ph.
* Bàn cắt bao gồm một cầu di chuyển trượt trên hai ray theo trục Y, giá trên cầu di chuyển theo trục X và ựầu cắt di chuyển trên giá treo trục Z thẳng ựứng. Phắa dưới là lưới ựỡ phôi và bể thu nước. Chi tiết ựược cắt theo công tua trong mặt phẳng XY, trục Z ựộc lập không thể ựiều khiển tắch hợp. Như vậy bàn cắt là một máy CNC ựiều khiển 2D (các Hình 2.17 và 2.18).
để gia công chắnh xác chi tiết, hệ thống gia công tia nước có hạt mài phải có bàn X-Y chắnh xác và hệ thống ựiều khiển chuyển ựộng. Bàn có bốn loại sau:
- Hệ thống khung gắn chặt với sàn với bàn cắt riêng - Hệ thống bàn/ khung hợp nhất
- Hệ thống công xôn lắp với sàn, bàn cắt rời - Hệ thống công xôn/ bàn hợp nhất
Mỗi kiểu bàn khác nhau ựược sử dụng cho những trường hợp khác nhau, phụ thuộc vào kắch thước và phương pháp ựưa ra chi tiết gia công lên bàn
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 38
Hình 2.17- Các kiểu kết cấu của hệ thống bàn cắt
Hình 2.18- Mô tả bàn cắt và các trục toạ ựộ
Bên cạnh ựó chúng ta không thể bỏ qua một vài bộ phận cũng không kém phần quan trọng ựó là ựường ống dẫn cao áp và các chi tiết nối ống (hình 2.19). Ống ựược ựúc theo phương pháp ựùn ựúc, chịu ựược áp lực cao và mềm dẻo, rất dễ uốn cố ựịnh theo các góc khác nhaụ Việc nối ống thông qua các bạc côn. Côn trong và côn ngoài ựược gia công trên máy tiện, máy màị Khi sử dụng nếu hỏng hóc có thể sửa bẳng dao doa trên ựồ gá.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 39
Hình 2.19- Ống cao áp và các kiểu nối ống thông dụng
2.2.3.3. Cụm cấp hạt mài
Cụm cấp hạt mài bao gồm: Phễu chứa hạt mài; bình cấp hạt mài; bình cấp hạt mài trung gian; van ựịnh lượng; bộ ựiều khiển cấp hạt mài; van và ựường ống khắ nén (xem hình 2.20a; 2.20b; 2.20c và 2.20d)
Nguyên lý hoạt ựộng của cụm cấp hạt mài như sau: Hạt mài từ phễu ựi xuống bình cấp ựặt dưới ựáy phễu, từ ựây hạt mài ựược ựưa lên bình chứa trung gian bằng khắ nén, sau ựó qua van ựịnh lượng vào buồng hoà trộn của ựầu cắt, tăng tốc và bắn ra ngoài cùng tia nước. Toàn bộ quá trình cấp hạt mài ựược ựiều khiển bởi 1 bộ PLC ựộc lập với ựiều khiển của hệ thống.
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 40
Hình 2.20c- Bình cấp hạt mài Hình 2.20d- Bình cấp hạt mài
trung gian; van ựịnh lượng
2.2.3.4. Cụm ựiều khiển
Ngày nay với tất cả các thiết bị cắt bằng tia nước áp suất cao, người ta ựều sử dụng các hệ ựiều khiển CNC của chắnh hãng sản xuất thiết bị hoặc của các hệ ựiều khiển của các hãng sản xuất máy công cụ như: MASTER CAM- MỸ; DENFORD- ANH; HEIDENHEI- đỨC; SIMATRON- NHẬTẦ