數(shù)控車床進給系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)設計
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中文譯文
一個激光束加工(LBM方法)數(shù)據(jù)庫的切割瓷磚
摘要
本文介紹了使用CO2laser切割機市售瓷磚切割,以期產(chǎn)生的激光束加工(LBM方法)數(shù)據(jù)庫,其中包含其成功的關鍵參數(shù)信息對象處理。各種激光切割參數(shù)進行了研究,將產(chǎn)生一個瓷磚切割這需要最小的后處理。各種屏蔽氣體多通切割和水下切割。
關鍵詞:二氧化碳,激光切割,陶瓷材料,先進制造工藝
1.介紹和背景
瓷磚切割手工方法非常類似于玻璃,即劃線用鎢硬質(zhì)合金刀具材料的傾斜,由一個彎矩沿劃線應用控制破裂之后開始。然而,手工技術僅限于直線切割和較大半徑的削減。內(nèi)部和削弱型材生產(chǎn)幾乎是不可能單獨與得分(與內(nèi)部圈子可能例外),更復雜的方法將適用于有實現(xiàn)這些配置文件。傳統(tǒng)上,金剛石鋸片,流體力學(水射流)或超聲波加工用于制造形狀復雜的陶瓷磚,但這些過程是非常耗時和昂貴。例如,典型的鉆石鋸切割速度在20 mm每分最小 [1]的順序,而氧化鋁超聲波鉆孔每孔30 s需要[2]。
最關鍵的因子是二氧化碳激光切割瓷磚的使用所產(chǎn)生的裂縫損傷,基本上是在陶瓷基片內(nèi)造成一個高溫度梯度在切割過程。這些裂縫的強度,并減少對臨界裂紋增長,這可能會導致部分或完全的瓷磚基板[3]故障源。因此,一個過程,減少誘發(fā)裂紋的形成是為現(xiàn)實的商業(yè)利用激光切割瓷磚最重要的。
2 激光切割參數(shù)
任何材料激光加工都是是一個復雜的過程,涉及許多不同的參數(shù),這都需要在配偶工作,生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的加工操作[4],參數(shù),如:(一)激光電源輸入;(二)的重點設置;(三)協(xié)助氣體種類和壓力;(四)噴頭配置;(五)工件厚度;(六)運動物理屬性。在作者的部門此前的研究[1,5,6]也證明了在有效的激光切割上述參數(shù)臨界。
2.1激光功率
激光功率取決于激光的類型。對于本文的工作報告,一費倫蒂數(shù)控激光切割機MF400受雇于,在400瓦特額定輸出功率,但由于升級,束功率達到最大520和530間W的連續(xù)波(CW)切割模式。激光也有工作能力,在脈沖模式(PM)和超脈沖模式(SPM的,圖1。)。為了確定在操作等效功率脈沖輸出,脈沖功率圖是在配合使用的下列基本方程:
圖1 切割方法
雖然激光切割機可經(jīng)營50間和5000赫茲,500赫茲的頻率被推薦的價值在以往的工作[1,5]。由于此設置被證明是成功的,只有到其他頻率進行了有限度的調(diào)查(250赫茲,750和100赫茲)。
2.2 切割速度
工作上用的數(shù)控激光切割機的費倫蒂MF400使用了10000mm每分鐘最大進給速度。以前的工作[6]如上所述,飼料率6000mm每分鐘一被證明是不穩(wěn)定的標準化測試。最佳切割速度與功率設置,更重要的變化,隨著工件的厚度。
2.3 保護氣體種類和壓力
壓縮空氣,氬氣,氮氣和氧氣被用來作為擋箭牌氣體切割過程中,與P最大約等于4條。不同的屏蔽氣體被用來檢測處理后其對切割質(zhì)量的影響,因為不僅保護氣體冷卻和切割邊緣并移除熔融材料,但也產(chǎn)生與基體材料的化學反應[7]。這個化學反應的結果不同的保護氣體為每個使用的類型。對于不同的測試目的磷含量在0.5至2.5巴的步驟,然后在步驟由2.6至0.2巴最大達到氣體的壓力。
2.4 噴嘴配置
噴嘴直徑直接有助于達到的最大氣體壓力,從而對氣體的質(zhì)量流速為切割經(jīng)濟學的重要,特別是使用氬氣和氮氣鋼瓶。噴嘴出口的只有圓形剖面可用(0.6 毫米≤Ns≤20毫米),但這個統(tǒng)一的噴管的幾何形狀允許在任何方向切割。
2.5 噴嘴高度和重點定位
在成立該噴嘴高度應依該聯(lián)絡點的地位激光切割機的費倫蒂MF400僅擁有(升級前原本是一個短46毫米焦距可)一個110毫米長焦距的長度,這可能是由正負5毫米改變。如果噴嘴高度被錯誤地設置梁將'夾'的噴嘴,減少功率輸出相當于工件。對于大部分的檢驗重點高度設置,以便重點是'在工作',即工件的頂面。這種情況顯然管轄上述工件噴嘴的位置。
3 實驗過程
六硅類型:氧化鋁基陶瓷磚進行了研究(表1),從不同的countries.Note的是,各種瓷磚組成,厚度一樣起源,但都具有一個表面釉在7.5的情況下,8.6和9.2毫米西班牙瓷磚的釉層雙層。
3.1 設置程序
由于是一個標準的測試條件的需要,實施下列程序測試開始前的:(一)驗證,束功率為規(guī)范,即520-530 W于滿功率(連續(xù))開發(fā)的,雖然這下降到50瓦約1小時的測試;(二)噴嘴和焦鏡頭被檢查,以確保其處于良好狀態(tài)的,即清潔,完好;(三)保護氣體的壓力調(diào)節(jié)器和保護氣體坦克被打開為了防止損壞的焦點鏡頭;(四)激光束中心內(nèi)使用的噴嘴下午一'廣場測試',以較低的能源投入被用于切割低碳鋼上,閃著火花的密度,從一個正方形切割產(chǎn)生被檢查,看它是否是同樣關注的淘汰線分布;及(五)的焦點是確定其所需的定位,即'在工作'。
表1 使用瓷磚的類型
3.2 測試
直線測試(SLT)的被用于評估全面通過切割(FTC)的激光參數(shù)的變量。角切割配置為探討如何在緊張的幾何材料切割反應。圓方檢定測試和設計,確定了從切割各種幾何形狀的影響造成的。為兩個獨立的參數(shù)對一試件允許這個工作隊的聯(lián)合試驗完成后,結果在場自動在'切割矩陣'中所形成的削減形式。 P和V是最重要的激光參數(shù),因為它們決定了每單位的能源投入量的切割長度,因此他們對這個工作隊配對,因為是P和Ns的管轄之盾氣體的質(zhì)量流量。
對于光伏測試運行時,功率保持不變,而切削速度增加沿切割恒定的切削長度切割速度,必須有足夠的規(guī)模,以適應加速或減速的變化之間的數(shù)控表減速:以前的工作[6]指出,50毫米是足夠的。解釋結果是比較容易,因為它們表格形式,與'切割矩陣'清楚顯示任何趨勢或模式發(fā)生由于參數(shù)設置的變化。這個工作隊還允許大量的削減進行了很短的時間框架了。這證明有利,因為激光往往隨時間的漂移,從它的初始設置。必須采取預防措施,避免定位于從連續(xù)加熱接近切割瓷磚作為一個瓦體溫度的變化,由此產(chǎn)生的任何數(shù)據(jù)將無效。最初,削減20毫米之間,采用分離,這足以證明。為了研究如何關閉削減可能作出相互之間的切割分離,減少了2毫米遞增,從最初的20毫米間距。在這個工作隊的其他激光參數(shù)都必須保持不變[6]。對于P與五,f被500赫茲舉行與NS1.2毫米和P三欄。光束焦點仍然在工作。從P結果:第V切割矩陣確定了切割速度固定值為后續(xù)SLT和脈沖設置。對于Ns:切割矩陣,沿噴嘴尺寸保持不變在X軸(參考圖。2(一)),而P的增加0.2桿2桿的步驟,在Y軸(切分離常數(shù)保持在20毫米)。新矩陣其后創(chuàng)建每個噴嘴的大小。角測試(圖2(b))被用來研究如何切料反應持續(xù)曝光從期間的'緊'加工的激光束幾何(即有幾個削減在接近接近的除外)。測試中提到的接近為普通話機決定如何關閉平行線可切割給對方,而角測試是用來確定效果如何切割銳角切割質(zhì)量。從一個角度切工件減少從45°?10°,對應的表面光潔度質(zhì)量(SFQ)指出。
有兩個原因進行平方和循環(huán)測試(圖2(c)和(d)):第一,確定對激光束引入優(yōu)化方法內(nèi)部切割型材;其次,以確定是否有是任何維度的大小限制方形或孔切。如果不能正確介紹,激光光束會導致內(nèi)部切剖面在失敗點介紹,由于短暫的,但過度從切削熱梯度(即熱誘導休克)。因此,利用光束介紹的方法,如穿孔,復雜到一個配置文件中啟用幾何形狀進行調(diào)查。什么也成為明顯的是在測試過程中的重要性梁位置提取輪廓和切割梁出發(fā)點的相對位置幾何,即無論是在一個角落里或在直邊。
圖2 測試配置 :(a);直線測試(b);角測試(c);循環(huán)測試(d); 方檢定
3.3 多通和水下切割
多道切割是一個低功率(P=100瓦)的激光束開始。在第一階段產(chǎn)生了良好的基體中定義的盲縫,接著由第二通過削減更深,等等。這個過程重復直到切口約20毫米深,然后激光功率為500瓦和切換到做最后的聯(lián)邦貿(mào)易委員會。多通采伐的目的是要減少能源使用的投入少,每單位長度的熱過載。在這個測試中使用的參數(shù)列于表2。
表2 多道切削參數(shù)
水下切割與目標進行降低周圍地區(qū)的熱切割的影響并還審議了關于通過切割質(zhì)量的影響加快散熱使用水[8]。陶瓷瓦劃歸水和噴嘴還浸在水中,防止保護氣體壓力任何進入水射流噴嘴室。
4 切割質(zhì)量
材料特性,激光參數(shù)和工件幾何均對最終結果產(chǎn)生重大影響激光切割工藝。本質(zhì)特征是切割質(zhì)量表面粗糙度和糟粕的高度,而裂紋長度決定了強度降低襯底(圖3)。在整體SFQ釉表面被列為按規(guī)模分級列于表3。因此,對切割質(zhì)量表面和邊緣進行測量與尊重的:(一)表面粗糙度;(二)表面光潔度和;(三)糟粕堅持。
圖3 用于激光切割瓷磚的質(zhì)量標準
圖4 Ra的測量切面
4.1 表面粗糙度
重要的是要測量表面粗糙度為這使切割質(zhì)量的同時要衡量從以往的工作中獲取的值[1]和價值觀其他錄得制造工藝。由于大量的削減正使得有必要減少裁員數(shù)量進行分析。因此,與SFQ小于2沒有測量被削減。
砍掉了邊緣表面粗糙度的特點由條紋線形成的左側切削過程Ra值測定從中心線的切緣(圖4)。測量結果接管了12.5毫米的手寫筆與導線截止2.5毫米,即價值采取了五種讀在穿越,這保證了手寫筆走超過合理數(shù)量的紋線。
4.2 殘渣
堅持渣直接影響了Ra值削減和能力,消除內(nèi)部切割的幾何形狀。一微米是用來衡量在其糟粕高度三沿切節(jié)間隔。糟粕高度一直相當穩(wěn)定(約1毫米)與所有類型的切割。由于此值被認為是沒有實際意義,它不是記錄在數(shù)據(jù)庫。
5 結果
表4包含目前雷射加工切割數(shù)據(jù)庫這是從結果匯編瓷磚工作本文報道。第一部分表包含襯底參數(shù)和結果大氣中削減,而水下的結果切列在第二部分。
5.1 參數(shù)影響
5.1.1 切割速度
對于較薄的磚(ts<7毫米)的P:第V切割矩陣顯示與SFQ一聯(lián)邦貿(mào)易委員會廣泛的地區(qū)。在巴西的瓷磚案(3.7毫米的TS)聯(lián)邦貿(mào)易委員會是獲得的切割高達2200毫米的速度1分鐠上下0.5(與減少的速度)在f500赫茲。這個地區(qū)在減少與增加瓷磚厚度,并與身體的顏色發(fā)紅(一般的厚磚體顏色較深)。圖5顯示了最大切割速度為聯(lián)邦貿(mào)易委員會隨徘徊。在'指數(shù)'的關系得到同意與以前的工作[6]不同材料如鋼材,木材和有機玻璃。切割矩陣還表明,一旦切割速度超過價值觀為達到美國聯(lián)邦貿(mào)易委員會,劃線或盲目切割效果。
圖5 Vmax隨Ts的變化
5.1.2 脈沖
脈沖為所有,但厚厚的西班牙瓷磚的激光是不是必須的,因為連續(xù)設置產(chǎn)生切斷與一個良好的SFQ分級。在成功獲得美國聯(lián)邦貿(mào)易委員會公關]巴西0.4瓦,但是如此之低的,在實際意義上,設置是不可行的。論梁厚脈沖西班牙瓷磚是必需的,連續(xù)引起了釉裂。這可能是由于輸入的能量單位的切割長度超過熱膨脹引起的熱沖擊率不同的釉料充分從父項瓦。由于激光脈沖的能量輸入的減少約25瓦,每下降0.1在箴在f500赫茲,表面釉裂幾乎消失在公關0.6和最佳的切割速度,雖然微小在切邊仍然裂縫(的0.5毫米寬的順序排列)仍然存在。
5.1.3 氣體壓力
此參數(shù)對質(zhì)量有很大影響,削減的速度,可以作出成功。以前的工作[2]已經(jīng)表明,高瓦斯壓力被要求實現(xiàn)厚基板(聯(lián)邦貿(mào)易委員會的TS\7毫米)。這證明了取得的成果在P:南北切割矩陣。高品質(zhì)被削減在薄磚(tsB6毫米)實現(xiàn)在氣體壓力2個酒吧,但在雙層玻璃,厚磚值SFQB3沒有實現(xiàn),除非p\ 3吧。在低壓力(pB2.5欄),最大切割速度為聯(lián)邦貿(mào)易委員會的大幅下降,當氣體中的角色失敗糟粕清晰。在連續(xù)下跌巴西瓷磚的Vmax從2200 mm最小的酒吧在P1到3.8分鐘一1500毫米在P3條。在表面釉裂也增加成為在低氣壓明顯。導致這結論是,保護氣體為冷卻劑的作用從而有助于最大限度地減少大熱梯度創(chuàng)建的光束。
5.1.4 氣體種類
壓縮空氣為前面的推薦工作[1]證明了在適當?shù)娜廴诓牧先コ浞艧嵝阅懿皇苋魏尾焕挠绊懸陨系拇纱u厚度齊全。切割使用惰性氣體氬氣和氮氣產(chǎn)生更好的結果,尤其是后者,因為它充當高效冷卻劑[9]。與SFQ1高品質(zhì)的削減生產(chǎn)了較厚的瓷磚在最佳的360毫米分鐘1切削速度在CW模式。然而,當使用所需的高瓦斯壓力,一缸氮氣或氬氣是用來迅速。
5.1.5 噴嘴尺寸
這個參數(shù)直接關系到P(即噴嘴尺寸越小越高的索取壓力)。表5顯示了最大的實現(xiàn)盾與相應的噴嘴氣體壓力的大小當使用壓縮空氣。噴嘴直徑大于1.5 mm的漠視Pmax的不足。直徑較小的噴嘴產(chǎn)生更好削減較高的切削速度。
5.1.6 聯(lián)絡點定位
在測試過程中梁的焦點仍在工作中,即表面上。切斷與充足SFQ分級取得了與此設置。調(diào)查顯示,通過降低進入的焦點工作的'殘渣'殘留降低,在提高焦點距離為失去工作的美國聯(lián)邦貿(mào)易委員會梁德為重點。因此,基于實際理由,焦點仍然在工作。
5.1.7 多道切割
厚瓦片被切斷成功的多通法無切割質(zhì)量退化。由于低功率激光束,溫度梯度在瓦大大減少,從而物質(zhì)損失減少到最低限度。這種方法也可以用來處理有任何骨折較厚的陶瓷。然而,多道切割已成為一個明顯的劣勢非常耗時的過程,并會證明不符合經(jīng)濟原則在商業(yè)基礎上。
5.2 實質(zhì)影響
較深的體密度和瓷磚的重,他們保留在切割時比白人身體更熱瓷磚。分析如何實施的切割是不可能的,因為瓷磚的厚度也增加身體的顏色變暗,在厚度增加掩蓋對材料的成分任何效果。在瓷磚的材料組成部分并不相同。這是否是由于特定的瓷磚制造工藝是未知的,但結果削減聯(lián)邦貿(mào)易委員會是一個損失的,即使在最佳切削速度。
釉損害是在評估減少的重要因素質(zhì)量。在所有,但厚釉磚損傷即使在最小的貧困參數(shù)設置。例如,用7.5毫米為最西班牙瓷磚SFQ53用壓縮空氣削減,雖然氮生產(chǎn)更好的價值。與此問題是后一種類型瓷磚有雙層釉。沒有出現(xiàn)開裂在較低的白色釉(類似于其他瓦),但上明確釉分裂和片狀如在瓦能量輸入或保暖性太高,巴貝羅,考夫曼和Idelsohn[10]所示釉的表面通常擁有不同的線性膨脹率到基礎基板。因此,大溫度梯度引起的激光光束會導致較低的基材,以擴大在不同的率,導致釉開裂。
表3 最大壓力(壓縮空氣)的不同噴嘴尺寸
另一個重要的因素是數(shù)量控制能量輸入,并從削減散熱。該參數(shù)設置效果不佳要么損失ofFTC(這是很容易地更正),或熱休克瓷磚或表面釉(即在釉裂)。激光切割過程中容易推廣熱在切割沖擊,因此這是至關重要的控制效應參數(shù)的正確選擇。該瓷磚的熱性質(zhì)主要是造成這個問題的,一般有一個貧窮的瓦導熱系數(shù)(0.9 W mk的15k51 W馬可福音1)和相對較低的共同擴張效率(2 10 6K表15a5510 6 K表1)。
玻薄膜(或渣),涵蓋的切緣增厚,在增加和減少瓷磚基板在切割速度。在糟粕增加,因為瓦厚度是顯而易見的:更多的瓷磚融化,因此更糟粕的結果。該影片還厚度的糟粕通過多種多樣的削減。有兩個明顯的原因這一點。
首先,梁寬分道揚鑣后聯(lián)絡點(即在工作了),造成了外的平坦度的削減而導致在一個更大的縫寬度在底部。因此,更多的家長瓦降低材料熔化切割下來。根據(jù)對激光焦距和焦點定位點,切縫寬度不等的焦點尺寸(約0.1毫米)到2毫米。
第二,有能力或屏蔽氣無力繼續(xù)通過削減集中噴射也出于對切緣的糟粕格局。在頂削減那里的氣體壓力仍高,氣還是針對流動,很少或沒有糟粕的黏附顯而易見,但由于切削深度增加氣流變得更加動蕩,減少壓力,因此允許更多殘渣切緣。
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