CN101614605B

CN101614605B - 水切割设备切割头和喷射元件冲击能检测装置

Info

Publication number: CN101614605B
Application number: CN2009101830367A
Authority: CN
Inventors: 陈波
Original assignee: NANJING DARDI WATER CUTTER CO Ltd
Current assignee: NANJING DARDI WATER CUTTER CO Ltd
Priority date: 2009-08-05
Filing date: 2009-08-05
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2029-08-05
Also published as: CN101614605A

Abstract

本发明公开了一种水切割设备切割头和喷射元件的分级检测方法及其装置，其中的检测装置包括机座(1)，所述的机座(1)的上部安装有能上下移动的滑块(2)，滑块(2)上安装有夹装喷头体(3)的夹具(4)，夹具(4)下部的机座(1)上安装有盖板(6)，盖板(6)上设有高压射流通孔，盖板(6)的下部安装有护罩(12)，护罩(12)中，所述高压射流通孔的正下方安装有金刚石靶(8)，金刚石靶(8)安装在靶座杆(9)的悬臂端上，靶座杆(9)的另一端穿过护罩(12)上的开孔安装在动能传感器(10)上，动能传感器(10)安装在传感器座(11)上。本发明解决了水切割设备的评定难题，所设计的检测装置简单易行。

Description

水切割设备切割头和喷射元件冲击能检测装置

技术领域

本发明涉及一种水切割设备，尤其是一种水切割设备中关键部件切割头冲击能检测装置以及是否合格的判定方法，具体地说是一种水切割设备切割头和喷射元件冲击能检测装置装置及其评价方法。

背景技术

众所周知，水切割设备是利用高压水射流和切割砂粒冲击被切割体实现切割目的的，它由于切割效率高，可切割任意材质及任意曲线的特点而被广泛应用于金属、复合材料、石材、玻璃、曲线体、异形曲面加工等，在航空航天、军工、造船、机械制造、民用等领域得到了广泛的运用。

近年来，随着我国经济建设的不断发展，水切割设备技术也得到了快速发展，有效行程已从过去的一、二米发展到目前的十米以上，切割材料的厚度和切割速度等均在不断的提高。

作为水切割设备关键指标之一的切割速度受到多种因素的影响，如切割头水喷嘴的质量、高压水的水压、喷砂管的质量以及被切物的厚度、材质等的影响，用户购买水切割设备后经常发现实际使用中的切割速度与设备标示的速度有较大的出入，但由于缺乏评定标准，生产企业和用户之间很容易因此产生矛盾。由于没有统一的评定方法，双方只能协商解决，双方的利益均受影响，因此急需发明一种评定标准和设备来解决这一争端。

由于切割头是水切割设备的关键部件之一，它直接关系到切割速度的高低，由于高压水从水喷嘴喷出后不是以一条直线射向被切割物的，高压水离开喷孔后会有部分射流产生散射，不参与切割，且散射的量越大，切割效率越低，在水压和喷孔直径确定后，散射的量直接影响到切割效果，因此通过检测散射而损失的能量以及未散射部分的能量即可判断出切割头的优劣。

水喷嘴、喷砂管及喷头体是组成切割头的主要部件，切割头的效率是这些部件综合作用的结果，因此除了对切割头的整体冲击能进行评价外，对于每个主要部件也必须进行组装前的评价，只有将合格的部件组装后才能得到合格的切割头，才能保证切割效果的提高，而目前由于缺乏对部件的检测评价手段，因此只能等到水切割头组装试切后才能判定其是否能达到设计规定的切割速度，如果达不到要求，则必须反复调试，通过更换水喷嘴、喷砂管或喷头体来满足设计要求，不仅费工费时，而且会造成大量的人力和财力的浪费，甚至会影响交货周期，如果是在用户现场调试，还会延长调试周期，影响客户的经济利益，因此，开发出一个既能对切割头的整体效率进行评价以保证出厂产品能满足设计要求，同时又能对装配过程中使用的各部件进行检测，保证所使用的主要部件是合格品，以提高生产效率，防止因使用不合格的部件而导致最终产品不合格现象的发生。

发明内容

本发明的目的是针对目前对出厂的水切割设备的切割头是否合格缺乏判定依据，同时对组成关键部件的喷射元件是否能满足装配要求无法进行定量判断的问题，发明一种水切割设备切割头和喷射元件冲击能检测装置及其评价方法。

本发明的技术方案之一是：

一种水切割设备切割头和喷射元件冲击能检测装置，包括机座1，其特征是所述的机座1的上部安装有能上下移动的滑块2，滑块2上安装有夹装喷头体3的夹具4，夹具4下部的机座1上安装有盖板6，盖板6上设有高压射流通孔，盖板6的下部安装有护罩12，护罩12中，所述高压射流通孔的正下方安装有金刚石靶8，金刚石靶8安装在靶座杆9的悬臂端上，靶座杆9的另一端穿过护罩12上的开孔安装在动能传感器10上，动能传感器10安装在传感器座11上；所述的金刚石靶8为用于检测有用冲击动能的实心靶或为用于检测无用冲击动能的空心靶，当金刚石靶8为用于检测有用冲击动能的实心靶时，在该金刚石靶8的上方安装有用于将不参与切割的部分高压水流屏蔽以防止其击打金刚石靶的导流套7。

在盖板6上安装有定位套5，定位套5中设有与盖板6上的高压水射流通孔相通的通孔。

所述的护罩12的下部安装有导流套13，导流套13的下部安装有水斗14，水斗14的下部安装有接水盘15。

所述的滑块2连接有齿条16，齿条16插装在机座1上的导槽中并与驱动其上下移动的手摇齿轮17相啮合。

在所述的护罩12中设有锥形安装盘18，所述的导流套7安装在该锥形安装盘18上，金刚石靶8位于所述的锥形安装盘18的下方。

本发明的技术方案之二是：

一种水切割设备切割头和喷射元件的分级评价方法，包括切割头的分级评价方法和喷射元件的评价方法，其特征是：

所述的切割头的评价方法为：

首先，将待检测的切割头安装在权利要求1所述的检测装置上分别检测高压水通过切割头后冲击金刚石实心靶和空心靶产生的有用冲击动能和无用冲击动能；

其次，对所得到的测量结果进行评价，如果：

有用冲击动能/(有用冲击动能+无用冲击动能)＜85％，则判定该切割头为不合格品；

有用冲击动能/(有用冲击动能+无用冲击动能)＝85％～95％，则判定该切割头为合格品；

有用冲击动能/(有用冲击动能+无用冲击动能)＞95％，则判定该切割头为优等品；

所述的喷射元件的分级评价方法为：

首先，将安装有待检测喷射元件的切割头安装在权利要求1所述的检测装置上分别检测高压水通过切割头后冲击金刚石实心靶和空心靶产生的有用冲击动能和无用冲击动能；

其次，对所得到的测量结果进行评价，如果：

有用冲击动能/(有用冲击动能+无用冲击动能)＜85％，则判定该喷射元件为不合格品；

有用冲击动能/(有用冲击动能+无用冲击动能)＝85％～95％，则判定该喷射元件为合格品；

有用冲击动能/(有用冲击动能+无用冲击动能)＞95％，则判定该喷射元件为优等品。

本发明的有益效果：

本发明为水切割设备的质量评定提供了公正可行的依据，所检测的量值不仅能直接反应水切割设备的性能指标，而且不受环境因素和人为因素的影响，同时能直接进行量化检测。

本发明的检测设备结构合理，制造方便，通用性强，可用于各类水射流切割头的定量检测。

本发明不仅可用于出厂前对水切割设备主要技术指标之一的切割头是否合格及等级进行评价，而且可用于生产过程中的零部件控制，通过对每批零部件进行检测，将不合格的零件剔除，保证参与装配的零部件为合格品，以保证最终组装后的切割头是合格产品，可防止不合格产品的出现，减少后续的更换、维护及不合格原因判定的时间。

附图说明

图1是本发明的检测装置的结构示意图。

图2是本发明的用于检测无用功时的金刚石靶的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示。

一种水切割设备切割头和喷射元件的分级评价方法，包括切割头的分级评价方法和喷射元件的评分级价方法，，其中的切割头分级评价方法包括以下步骤：

首先将待检测的切割头置于图1所示的装置上，通上高压水(可与被检设备的水压相同，也可统一采用300MPa的水压作为检测水压，高压水由现有的高压发生器提供，图中未示出)分别检测高压水通过切割头后冲击金刚石实心靶和空心靶产生的有用冲击动能和无用冲击动能；冲击金刚石实心靶时，导流套的开孔尺寸应与喷孔直径相对应，导流套开孔之外的高压水直接冲击在导流套上不会对动能传感器产生冲击能，确保所测量的冲击能是全部参与切割的冲击能。冲击金刚石空心靶(图2)时无需使用导流套，这是因为能直接参与切割的有用功部分的冲击能穿过金刚石靶上的通孔不会对动能传感器产生作用力，而呈散射状的不能参与切割的高压水流则散射在金刚厂靶的通孔周围直接传向动能传感器，此时所检测到的冲击动能为无用冲击动能。

其次，按以下规则进行分级评定，如果：

附表是部分实测数据，从表中可以看出，有用冲击动能占整个冲击动能的比值越大，切割速度越快，这是因为从高压喷嘴喷出的高压水散射率小，能量损失也小，水流基本成直线状，从另方面也说明，水喷嘴的喷孔的加工质量及喷砂管的加工质量也好。

动能测试记录表

在生产过程中，对于自制或外购的组成切割头的关键部件如水喷嘴、喷砂管和喷头体也可采用上述方法进行冲出动能检测，如果需要检测水喷嘴，则可将水喷嘴安装孔设计成可更换式结构，在相同的水压、喷头体和喷砂管的条件对每个水喷嘴的冲击动能进行检测，如果有用冲击动能/(有用冲击动能+无用冲击动能)的小于80％，则该水喷嘴为不合格品，不能用于组装切割头，否则，组装后的切割头就很可能不合格，不能达到预定的切割速度。同样本发明的装置还可用于检测喷砂管和喷头体是否合格，经过检测可以将不合格品剔除，保证用于组装的切割头部件全部为合格品，以防止因使用不合格部件组装出不合格的产品。生产中如果将优等品进行组合还可生产出优等品水切割设备。

图1是本发明的具体检测装置，详述如下：

一种水切割设备喷射元件冲击能检测装置，包括机座1，机座1的上部安装有能上下移动的滑块2，滑块2的上下移动可通过图示的齿轮齿条结构，用手摇动齿轮即可带动齿条上下移动，齿条再带动滑块上下移动，滑块2上安装有夹装喷头体3的夹具4，喷头体的上端与高压管19相连，夹具4可采用现有的水切割设备上使用的相同的装夹装置，夹具4下部的机座1上安装有盖板6，盖板6上设有高压射流通孔，在盖板6和喷头体3之间可增加一个定位套5来保护喷头体3的出水口与后续的金刚石靶8之间的距离，定位套5中心应设有导流孔，盖板6的下部安装有护罩12，护罩12中，所述高压射流通孔的正下方安装有金刚石靶8，金刚石靶8安装在靶座杆9的悬臂端上，靶座杆9的另一端穿过护罩12上的开孔安装在动能传感器10(型号可为YZC-232)上，动能传感器10安装在传感器座11上，动能传感器10的输出与显示记录装置相连(可采用配套的设备加以实现，也可采用计算机数据采集处理系统加以实现)；所述的金刚石靶8有二种结构，一种是用于检测有用冲击动能的实心靶(如图1中所示)，另一种是用于检测无用冲击动能的空心靶，如图2所示。当金刚石靶8为用于检测有用冲击动能的实心靶时，在该金刚石靶8的上方安装有用于将不参与切割的部分高压水流屏蔽以防止其击打金刚石靶的导流套7，导流套7可固定安装在一个锥形安装盘18上，而金刚石靶8位于该锥形安装盘18的下部。具体实施时，为了防止高压水喷溅而影响检测环境，可在护罩12的下部安装一个导流套13，并在导流套13的下部安装水斗14，水斗14的下部安装接水盘15。

滑块2的上下移动结构可通过齿轮齿条结构加以实现，即滑块2连接有齿条16，齿条16插装在机座1上的导槽中并与驱动其上下移动的手摇齿轮 17相啮合。此外，还可通过丝杆、螺母等结构实现滑块的上下移动。

具体实施时，为了便于对喷射元件进行检测，还可将切割头的主要部件如水喷嘴、喷砂管和喷头体设计成可更换式结构，以便用于其中某个部件的检测。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims

1.一种水切割设备切割头和喷射元件冲击能检测装置，包括机座(1)，其特征是所述的机座(1)的上部安装有能上下移动的滑块(2)，滑块(2)上安装有夹装喷头体(3)的夹具(4)，夹具(4)下部的机座(1)上安装有盖板(6)，盖板(6)上设有高压射流通孔，盖板(6)的下部安装有护罩(12)，护罩(12)中，所述高压射流通孔的正下方安装有金刚石靶(8)，金刚石靶(8)安装在靶座杆(9)的悬臂端上，靶座杆(9)的另一端穿过护罩(12)上的开孔安装在动能传感器(10)上，动能传感器(10)安装在传感器座(11)上；所述的金刚石靶(8)为用于检测有用冲击动能的实心靶或为用于检测无用冲击动能的空心靶，当金刚石靶(8)为用于检测有用冲击动能的实心靶时，在该金刚石靶(8)的上方安装有用于将不参与切割的部分高压水流屏蔽以防止其击打金刚石靶的第一导流套(7)。

2.根据权利要求1所述的水切割设备切割头和喷射元件冲击能检测装置，其特征是在盖板(6)上安装有定位套(5)，定位套(5)中设有与盖板(6)上的高压水射流通孔相通的通孔。

3.根据权利要求1所述的水切割设备切割头和喷射元件冲击能检测装置，其特征是所述的护罩(12)的下部安装有第二导流套(13)，第二导流套(13)的下部安装有水斗(14)，水斗(14)的下部安装有接水盘(15)。

4.根据权利要求2所述的水切割设备切割头和喷射元件冲击能检测装置，其特征是所述的滑块(2)连接有齿条(16)，齿条(16)插装在机座(1)上的导槽中并与驱动其上下移动的手摇齿轮(17)相啮合。

5.根据权利要求1所述的水切割设备切割头和喷射元件冲击能检测装置，其特征是在所述的护罩(12)中设有锥形安装盘(18)，所述的第一导流套(7)安装在该锥形安装盘(18)上，金刚石靶(8)位于所述的锥形安装盘(18)的下方。