[發明專利]一種保留高能束加工切縫形貌信息的方法

在審

• 申請號: 202010657400.5
• 申請日: 2020-07-09
• 公開（公告）號: CN111843838A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 吳逾強;陳明;張仕進;姬李丹陽
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: B24C1/04
• 分類號: B24C1/04;B24C3/02;B24C3/32
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

本發明提供了一種保留高能束加工切縫形貌信息的方法。本方法包括以下步驟：(1)將兩塊加工好的拼合塊緊密貼合為一個整塊，并由螺栓螺母緊固組裝固定；(2)切割頭沿著拼合塊的拼合縫線對工件進行切割，在螺栓位置前切斷磨料源并關停射流；(3)取下材料樣塊，將兩塊拼合塊分開。其中組裝固定拼合塊為采用兩個螺栓螺母裝配牢固。對工件進行切割的方法為沿拼合縫從材料外部向材料內部移動切割頭。本發明所述的方法通過兩塊緊密貼合的材料拼塊來代替原有的整塊材料樣塊，可以通過分開材料拼塊來暴露原本難以測量的材料內部復雜切縫形貌，既保留了完整、精準的切縫形貌信息，又方便了數據采集測量。該方法簡單易行，便于實施，可操作性強。

技術領域

本發明屬于高能束加工領域，特別涉及一種保留高能束加工切縫形貌信息的方法。

背景技術

高壓水射流技術是近三十年來發展起來的一項新型綠色高能束加工技術。此技術是通過高壓泵將水加壓并迫使高壓水經一個直徑很小的噴嘴噴射而出,形成一股高速水射流,其速度可高達1000米/秒。此射流可用來加工各種較軟材料或薄的硬質材料。通常情況下，在此射流中加入磨料，使其形成一股高速磨料射流，此磨料射流可用來加工任何材料，包括金剛石。高壓水射流技術被認為是當前世界上發展最快的主流切割技術。與其它切割加工技術相比，高壓水射流具有許多非常獨特的優越性，如作用力小(40N)、無熱效應、無塵、適應性廣、加工柔性強等顯著優點。因此，高壓水射流技術當前已被廣泛應用于金屬、塑料、石材、橡膠等多個領域的切割。

高能束磨料水射流不同于傳統的切割刀具，其在加工材料過程中存在射流后拖、射流能量沿徑向及軸向分布不均等問題。如圖1所示，切割頭沿加工進給方向移動時，射流在材料上表面的射入點A和在材料下表面的射出點B不在同一條垂直線上，切縫前沿輪廓是一條曲線。如圖2所示，切割頭沿加工進給方向移動時，射流在材料上表面的入射切口CD和在材料下表面的射出切口EF大小不一致，切縫側邊輪廓也是一條曲線。

這種不可避免的高能束加工特性導致加工出的零部件具有轉角誤差、圓角誤差及切面錐度誤差等加工形貌缺陷。在目前，利用磨料水射流進行對材料的高能束加工，通過預判射流后拖量和切面錐度誤差角度，將噴射高能束磨料水射流的切割頭沿相應方向擺動一定角度來消除加工缺陷，達到精密加工的目的。

一般情況下，切割過程切割頭的補償和控制由水射流切割機控制軟件來完成，其核心為可以預判不同工藝參數下射流后拖量和切面錐度誤差角度的切割模型。而該切割模型的建立則依賴于對不同工藝參數下形成的切縫形貌信息的采集和獲取，但如何準確獲取高能束加工切縫形貌信息一直以來都困擾著本領域的研究學者。由于高能束加工切縫細且窄，難以使用常規檢測手段采集數據，加上其切縫內部形貌特征復雜，想要在不破壞形貌特征的前提下采集相關信息更是難上加難。當前普遍采用的方法需要沿切縫剖開材料，如圖3所示，事先加工出適當大小整塊長方體材料樣塊，對其進行切割試驗，當切割頭從G點切割至H點時切斷磨料源并關停射流，此時材料樣件中間保留有完整的切縫形貌信息。但為了進一步測量和采集切縫形貌數據，需要將整塊材料樣塊沿GI虛線剖開，去除一側的材料，暴露另一側材料上的切縫內部形貌，進行數據采集工作。

并且，這種方法在剖開材料時有很大概率損傷到切縫形貌，導致很難采集到精確的切縫形貌信息。同時，由于去除了一側材料，只能獲得一半的切縫形貌信息，無法獲得完整的切縫形貌信息。目前在水射流領域乃至高能束領域內，尚無能夠將整個切縫內部三維形貌信息全部保留下來并利于采集和獲取的方法。

發明內容

本發明針對上述現有技術的不足，提供了一種保留高能束加工切縫形貌信息的方法。

為達到上述目的，本發明采取如下的技術方案：

一種保留高能束加工切縫形貌信息的方法，包括以下步驟：

(1)將兩塊加工好的拼合塊緊密貼合在一起，并由螺栓螺母緊固組裝固定；