多軸多維水射流加工系統(tǒng)最初應用于航空和宇航工業(yè)， 目前已成為航空制造業(yè)中的標準設備，已在逐步取代激光加工方法。 美國麥道飛機公司（現(xiàn)已并入波音公司）于 1988 年制造并安裝了第一臺實用的 三維磨料水射流切割系統(tǒng)。 該系統(tǒng)有5個控制軸，第六個輔助軸用于 操縱帽狀的射流收集器，其加工零件的尺寸范圍為X軸方向6m、Y軸 方向3m,Z軸方向0. 6m。 波音公司波音777計劃中，制造了一臺具有 兩個Z軸的大型磨料水射流切割系統(tǒng)，其中一個Z軸用于控制切割頭 在Z軸方向運動，另一個Z軸用作坐標測晝機。 整個系統(tǒng)帶有復雜的 由多傳感甜組成的檢測系統(tǒng)，能檢測加工零件和它們的加工誤差。 采 用的萬能夾具由上百個經(jīng)過編程控制的滾珠—絲杠手臂組成，每個手 臂端部帶有真空吸盤，山于水射流切割過程中產生的切削力極小，這些夾具只需承受工件的質噩，可以精確地保證工件的定位，加工精度極高，性能參數(shù)可見表15 - 16。 用這臺磨料水射流切割機切割多層碳纖維增強復合材料，切割速度可達2. 5m/min，代替原有的按模板剪切下料的傳統(tǒng)工藝可以節(jié)約材料20%，提高生產率40%。 為了克服大型水 射流切割設備價格高的缺點，水射流切割系統(tǒng)生產商開發(fā)了一類尺寸中等、價格較低的三維水射流切割設備。 美國開發(fā)的中等尺寸五軸機床，加工尺寸范圍為長3m、寬2m，最大加工速度為lOm/min，此時加 工精度為士O.2mm。
提高水射流設備自動化的另-··措施就是對其控制系統(tǒng)的改進。 水 射流加工過程中，既有如壓力、磨料流械、切割頭進給速度等動態(tài)控制 變量，也有如混合管直徑、噴嘴直徑等準靜態(tài)變凰，還有如混合管長度、 磨料種類等靜態(tài)變量。 為了提高精密加工的精度，必須控制動態(tài)變量，監(jiān)測準靜態(tài)變量，合理選擇靜態(tài)變獄。 為此，開發(fā)了射流加工過程的專家控制系統(tǒng)，用于簡化系統(tǒng)設置過程。 在這個系統(tǒng)中，用戶只需輸入靜態(tài)參數(shù)，指定切割要求，如材料種類、厚度及表面加工質量等，給出按何 種優(yōu)化方案加工，如最小材料耗費量、最大切割速度和最佳表面質量等 等，系統(tǒng)擰制軟件則在內建的專家知識庫的基礎上自動給出切割過程 中的控制參數(shù)，并且還允許修改。 隨著自動控制領域自學習機制研究的深入，目前已可做到只須人帶動機器手沿加工路線行走一遍，機器 手控制系統(tǒng)即可自動產生加工控制數(shù)據(jù)，輔以一定的人機對話交流信息，機器手即可自動加工，大大提高了系統(tǒng)的柔性。
為了提高系統(tǒng)的自動化程度，開發(fā)了全自動快換噴嘴。它由噴 頭本體、噴頭接插件、準直夾具和接插件安裝與拆卸系統(tǒng)組成。 更換噴 頭時，接插件安裝與拆卸系統(tǒng)拆下噴頭接插件，向噴頭本體內裝入新的 接插件，準直夾具用于校準接插組件使其軸線與混合管軸線重合，所有 操作均由機器手完成。 此外，通過計算機閉環(huán)控制系統(tǒng)壓力上升曲線， 可適應不同的加工材料，改善加工質攝；通過將力傳感器置于磨料顆粒流中測量磨料顆粒打擊動量的變化，可精確地測出磨料流量，誤差小于5%；通過聲學方法或測批噴頭中水噴嘴下方處混合腔內的真空度，可 以監(jiān)測噴嘴的壽命；通過測量加工過程中加工材料的聲發(fā)射信號，可以在線測量某些加工尺寸，如孔深、切縫深度等等。所有這些發(fā)展，為提高射流加工的自動化提供了保證。
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