权利要求
1.一种钛合金厚板的水切割装置，其特征在于，包括水切割组件;
所述水切割组件包括混砂室(1)、连接管道(2)和喷嘴(3);
所述连接管道(2)用于连接混砂室(1)和喷嘴(3);
在喷嘴(3)上设有用于进行切割的切割喷口(3.1)，所述切割喷口(3.1)设置为一字形结构。
2.根据权利要求1所述的钛合金厚板的水切割装置，其特征在于，所述喷嘴(3)包括一体成型的连接段和喷口段;
所述连接段设置为与连接管道(2)相互配合的结构;
所述喷口段设置为圆锥体结构，且其较大一端用于与连接段相连，其较小一端上设有切割喷口(3.1)。
3.根据权利要求1所述的钛合金厚板的水切割装置，其特征在于，所述切割喷口(3.1)的中心轴线与喷嘴(3)的中心轴线重合设置，且所述切割喷口(3.1)的尺寸设置为0.1mm×0.2mm。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的钛合金厚板的水切割装置，其特征在于，所述喷嘴(3)的连接段与连接管道(2)之间采用可拆卸的方式相互连接。
5.根据权利要求4所述的钛合金厚板的水切割装置，其特征在于，还包括用于驱动水切割组件进行位移的位移组件，所述位移组件可拆卸的安装于水切割平台(01)上。
6.根据权利要求5所述的钛合金厚板的水切割装置，其特征在于，所述位移组件包括框架梁(4)、Y轴调节件(5)、X轴调节件(6)和Z轴调节件(7);
所述Y轴调节件(5)设有相互并列设置的两组，单组Y轴调节件(5)包括相互匹配的第一固定部和第一活动部，第一固定部用于与水切割平台(01)可拆卸连接;
所述框架梁(4)设有与两件Y轴调节件(5)采用一一对应设置的两件，单件框架梁(4)的一端与第一活动部固连，单件框架梁(4)的另一端沿竖直方向向上延伸设置;
所述X轴调节件(6)包括相互匹配的第二固定部和第二活动部，第二固定部的两端分别与两件框架梁(4)固连;
所述Z轴调节件(7)包括相互匹配的第三固定部和第三活动部，第三固定部与第二活动部固连，且第三固定部采用沿竖直方向布设;所述水切割组件固定设置于第三活动部上。
7.根据权利要求5或6所述的钛合金厚板的水切割装置，其特征在于，还包括激光定位装置，所述激光定位装置设置于水切割平台(01)边，用于切割开始时对待加工的工件(02)进行快速定位。
8.根据权利要求7所述的钛合金厚板的水切割装置，其特征在于，所述激光定位装置包括激光导轨(8)以及活动设置于激光导轨(8)上的激光发射器(9);
所述激光导轨(8)设有分别设置于水切割平台(01)的X轴和Y轴上的两件;
所述激光发射器(9)设有与两件激光导轨(8)一一对应设置的两件，两件激光发射器(9)通过分别在两件激光导轨(8)上进行位移。
9.根据权利要求8所述的钛合金厚板的水切割装置，其特征在于，还包括增压系统和储砂系统;
所述增压系统用于将过滤水进行增压，且增压系统通过高压管道与混砂室(1)相连;
所述储砂系统包括砂罐和砂管;所述砂罐用于存储水刀砂;所述砂管连接砂罐和混砂室(1)，用于将水刀砂输送至混砂室(1)内。
10.一种钛合金厚板的水切割方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、准备工作;
将待加工的工件吊运至水切割平台上;
将如权利要求9所述的钛合金厚板的水切割装置与现有的水切割平台进行相互组装;
使用激光定位装置对工件与水切割平台之间以及工件与水切割装置之间的相对位置进行定位，以使所述的水切割装置置于工件正上方;
步骤二、对工件与水切割装置中的切割喷口的相对位置进行校正;
驱动位移组件，以带动切割喷口位移至工件中的任意一个边的一侧;
位移组件带动切割喷口向远离工件的方向位移至与工件的待加工表面之间距离3mm-10mm的位置时，将位移组件中的Y轴调节件、X轴调节件和Z轴调节件均进行归零，完成工件与切割喷口之间的相对位置的校正;
步骤三、对切割参数进行设置;
基于工件厚度以及工件加工要求，对切割时的水压、切割时的行进速度以及对工件切割长度分别进行设置;
步骤三、基于设置的参数对工件进行切割;
基于工件的整体厚度，分为两层进行切割，其中，第一层的厚度设置为大于等于工件的整体厚度的50%;
步骤四、对水切割面的平整度进行检测，当经切割后的水切割面的平整度未达到指定要求时，对切割喷口与工件表面之间的距离进行调整，并对水切割面再次进行切割，直至经切割后的水切割面的表面平整度达到指定的要求。
说明书
技术领域
[0001]本发明属于钛合金板加工技术领域，涉及一种钛合金厚板的水切割装置及水切割方法。
背景技术
[0002]水切割又称水刀，是一种利用高压水流切割工件的机器，由于其成本低、易操作、绿色环保、冷切割等特点，广泛地应用于金属切割加工领域。对于钛合金而言，由于钛合金导热能力差，热加工又会产生热影响区诱发相变，导致材料组织和性能发生恶化，因此，钛合金在加工时很适宜用水刀进行切割。
[0003]然而，现在技术中在用水刀对钛合金厚板进行切割时，由于水压等限制，会在切割面留下较深的水切纹，因此还需要对切面进行二次加工。通常，为了避免水切纹的出现，需要将切割速率调得极慢，从而减轻水切纹，这就导致了效率较为低下。
发明内容
[0004]本发明旨在提供一种在切割钛合金厚板时，可明显减轻切面的水切纹，提高工作效率，保证切面质量的钛合金厚板的水切割装置及水切割方法。
[0005]本发明提供了一种钛合金厚板的水切割装置，包括水切割组件;
[0006]所述水切割组件包括混砂室、连接管道和喷嘴;
[0007]所述连接管道用于连接混砂室和喷嘴;
[0008]在喷嘴上设有用于进行切割的切割喷口，所述切割喷口设置为一字形结构。
[0009]进一步的，所述喷嘴包括一体成型的连接段和喷口段;
[0010]所述连接段设置为与连接管道相互配合的结构;
[0011]所述喷口段设置为圆锥体结构，且其较大一端用于与连接段相连，其较小一端上设有切割喷口。
[0012]进一步的，所述切割喷口的中心轴线与喷嘴的中心轴线重合设置，且所述切割喷口的尺寸设置为0.1mm×0.2mm。
[0013]进一步的，所述喷嘴的连接段与连接管道之间采用可拆卸的方式相互连接。
[0014]除上述结构外，该钛合金厚板的水切割装置还包括用于驱动水切割组件进行位移的位移组件，所述位移组件可拆卸的安装于水切割平台上。
[0015]进一步的，所述位移组件包括框架梁、Y轴调节件、X轴调节件和Z轴调节件;
[0016]所述Y轴调节件设有相互并列设置的两组，单组Y轴调节件包括相互匹配的第一固定部和第一活动部，第一固定部用于与水切割平台可拆卸连接;
[0017]所述框架梁设有与两件Y轴调节件采用一一对应设置的两件，单件框架梁的一端与第一活动部固连，单件框架梁的另一端沿竖直方向向上延伸设置;
[0018]所述X轴调节件包括相互匹配的第二固定部和第二活动部，第二固定部的两端分别与两件框架梁固连;
[0019]所述Z轴调节件包括相互匹配的第三固定部和第三活动部，第三固定部与第二活动部固连，且第三固定部采用沿竖直方向布设;所述水切割组件固定设置于第三活动部上。
[0020]除上述结构外，该钛合金厚板的水切割装置还包括激光定位装置，所述激光定位装置设置于水切割平台边，用于切割开始时对待加工的工件进行快速定位。
[0021]进一步的，所述激光定位装置包括激光导轨以及活动设置于激光导轨上的激光发射器;
[0022]所述激光导轨设有分别设置于水切割平台的X轴和Y轴上的两件;
[0023]所述激光发射器设有与两件激光导轨一一对应设置的两件，两件激光发射器通过分别在两件激光导轨上进行位移。
[0024]除上述结构外，该钛合金厚板的水切割装置还包括增压系统和储砂系统;
[0025]所述增压系统用于将过滤水进行增压，且增压系统通过高压管道与混砂室相连;
[0026]所述储砂系统包括砂罐和砂管;所述砂罐用于存储水刀砂;所述砂管连接砂罐和混砂室，用于将水刀砂输送至混砂室内。
[0027]本发明还提供了一种钛合金厚板的水切割方法，包括以下步骤：
[0028]步骤一、准备工作;
[0029]将待加工的工件吊运至水切割平台上;
[0030]将如上述所述的钛合金厚板的水切割装置与现有的水切割平台进行相互组装;
[0031]使用激光定位装置对工件与水切割平台之间以及工件与水切割装置之间的相对位置进行定位，以使所述的水切割装置置于工件正上方;
[0032]步骤二、对工件与水切割装置中的切割喷口的相对位置进行校正;
[0033]驱动位移组件，以带动切割喷口位移至工件中的任意一个边的一侧;
[0034]位移组件带动切割喷口向远离工件的方向位移至与工件的待加工表面之间距离3mm-10mm的位置时，将位移组件中的Y轴调节件、X轴调节件和Z轴调节件均进行归零，完成工件与切割喷口之间的相对位置的校正;
[0035]步骤三、对切割参数进行设置;
[0036]基于工件厚度以及工件加工要求，对切割时的水压、切割时的行进速度以及对工件切割长度分别进行设置;
[0037]步骤三、基于设置的参数对工件进行切割;
[0038]基于工件的整体厚度，分为两层进行切割，其中，第一层的厚度设置为大于等于工件的整体厚度的50%;
[0039]步骤四、对水切割面的平整度进行检测，当经切割后的水切割面的平整度未达到指定要求时，对切割喷口与工件表面之间的距离进行调整，并对水切割面再次进行切割，直至经切割后的水切割面的表面平整度达到指定的要求。
[0040]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0041](1)本发明所提供的一种钛合金厚板的水切割装置，通过将切割喷口的形状设置为0.1mm×0.2mm的矩形喷嘴，使得射出的水流由圆柱形变为棱形，诱导水切割后水流向矩形口长边的两侧流动，从而避免了两刀切割时，第一刀在下部形成的空洞，提高了表面质量。
[0042](2)本发明所提供的一种钛合金厚板的水切割方法，通过采用两刀切割法有效弥补了现有技术中由于水压不足和或工件过厚引起的能量耗散问题，在保证切割面质量的同时又兼顾切割效率。
[0043]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
[0044]构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0045]图1是本发明实施例中水切割组件的结构示意图;
[0046]图2是图1中喷嘴位于喷嘴口处的截面示意图;
[0047]图3是本发明实施例中位移组件的结构示意图;
[0048]图4是本发明实施例中激光定位装置、水切割平台主体、工件和位移组件相互连接的俯视示意图;
[0049]其中：
[0050]01、水切割平台，02、工件，1、混砂室，2、连接管道，3、喷嘴，3.1、切割喷口，4、框架梁，5、Y轴调节件，6、X轴调节件，7、Z轴调节件，8、激光导轨，9、激光发射器。
具体实施方式
[0051]为使本发明的上述目的、特征和优点等能够更加明确易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本发明附图均采用简化的形式且均使用非精确比例，仅用以方便、清晰地辅助说明本发明实施;本发明中所提及的若干，并非限于附图实例中具体数量;本发明中所提及的‘前’‘中’‘后’‘左’‘右’‘上’‘下’‘顶部’‘底部’‘中部’等指示的方位或位置关系，均基于本发明附图所示的方位或位置关系，而不指示或暗示所指的装置或零部件必须具有特定的方位，亦不能理解为对本发明的限制。
[0052]参见图1和图2所示，本发明所提供的一种钛合金厚板的水切割装置，通过与现有的水切割平台01的相互配合，实现对工件02进行水切割;该钛合金厚板的水切割装置包括增压系统、储砂系统和水切割组件;
[0053]所述水切割组件包括混砂室1、连接管道2和喷嘴3;所述连接管道2用于连接混砂室1和喷嘴3;
[0054]所述增压系统用于将过滤水增压至60000Psi，且增压系统通过高压管道与混砂室1相连;
[0055]所述储砂系统包括砂罐和砂管;所述砂罐用于存储水刀砂(石榴砂);所述砂管连接砂罐和混砂室1，用于将水刀砂(石榴砂)输送至混砂室1内。
[0056]优选的，所述喷嘴3包括一体成型的连接段和喷口段;所述连接段设置为与连接管道2相互配合的结构;所述喷口段设置为圆锥体结构，且其较大一端用于与连接段相连，其较小一端上设有切割喷口3.1。
[0057]进一步优选的，所述切割喷口3.1设置为一字形结构，且切割喷口3.1的中心轴线与喷嘴3的中心轴线重合设置，且所述切割喷口(3.1)的尺寸优选设置为0.1mm×0.2mm。
[0058]进一步优选的，所述喷嘴3的连接段与连接管道2之间采用可拆卸的方式相互连接，以便于喷嘴3可快速拆装。具体的，所述喷嘴3的连接段与连接管道2之间通过螺栓相互连接。
[0059]除上述结构外，该钛合金厚板的水切割装置还包括用于驱动水切割组件进行位移的位移组件，所述位移组件可拆卸的安装于水切割平台01上。
[0060]优选的，参见图3所示，所述位移组件包括框架梁4、Y轴调节件5、X轴调节件6和Z轴调节件7;
[0061]所述Y轴调节件5设有相互并列设置的两组，单组Y轴调节件5包括相互匹配的第一固定部和第一活动部，所述第一固定部用于与水切割平台01可拆卸连接;
[0062]所述框架梁4设有与两件Y轴调节件5采用一一对应设置的两件，单件框架梁4的一端与第一活动部固连，单件框架梁4的另一端沿竖直方向向上延伸设置;
[0063]所述X轴调节件6包括相互匹配的第二固定部和第二活动部，所述第二固定部的两端分别与两件框架梁4固连;
[0064]所述Z轴调节件7包括相互匹配的第三固定部和第三活动部，所述第三固定部与第二活动部固连，且第三固定部采用沿竖直方向布设;所述水切割组件固定设置于第三活动部上。
[0065]进一步优选的，所述Y轴调节件5、X轴调节件6和Z轴调节件7均优选设置为直线传动模组。
[0066]除上述结构外，该钛合金厚板的水切割装置还包括激光定位装置，所述激光定位装置设置于水切割平台01边，用于切割开始时对待加工的工件02进行快速定位。
[0067]优选的，参见图4所示，所述激光定位装置包括激光导轨8以及活动设置于激光导轨8上的激光发射器9，所述激光导轨8设有分别设置于水切割平台01的X轴和Y轴上的两件，所述激光发射器9设有与两件激光导轨8一一对应设置的两件，两件激光发射器9通过分别在两件激光导轨8上进行位移，以对工件02的加工位进行精准定位。
[0068]作为本发明的进一步实施例，本发明还提供了一种钛合金厚板的水切割方法，包括以下步骤：
[0069]步骤一、准备工作;
[0070]将待加工的工件吊运至水切割平台上;
[0071]将上述所述的水切割装置与现有的水切割平台进行相互组装;
[0072]使用激光定位装置对工件与水切割平台之间以及工件与水切割装置之间的相对位置进行定位，以使所述的水切割装置置于工件正上方;
[0073]步骤二、对工件与水切割装置中的切割喷口的相对位置进行校正;
[0074]驱动位移组件，以带动切割喷口位移至工件中的任意一个边的一侧;
[0075]位移组件带动切割喷口向远离工件的方向位移至与工件的待加工表面之间距离3mm-10mm的位置时，将位移组件中的Y轴调节件、X轴调节件和Z轴调节件均进行归零，完成工件与切割喷口之间的相对位置的校正。即，将切割喷口距离工件之间的距离3mm-10mm的位置设置为切割起始原点。
[0076]步骤三、对切割参数进行设置;
[0077]基于工件厚度以及工件加工要求，对切割时的水压、切割时的行进速度以及对工件切割长度分别进行设置。
[0078]步骤三、基于设置的参数对工件进行切割;
[0079]基于工件的厚度，采用分层方式进行切割，具体如下：
[0080]基于工件的整体厚度，分为两层进行切割，其中，第一层的厚度设置为大于等于工件的整体厚度的50%。
[0081]步骤四、对水切割面的平整度进行检测，当经切割后的水切割面的平整度未达到指定要求时，对切割喷口与工件表面之间的距离进行调整，并对水切割面再次进行切割，直至经切割后的水切割面的表面平整度达到指定的要求。
[0082]实施例：
[0083]对于80mm厚的TC4钛板，采用“一字型”喷嘴+两刀切割法(第一刀工艺参数：水压：300MPa，切割速度80mm/min;第二刀工艺参数：水压300MPa，切割速度50mm/min)，;手动调整喷嘴距离工件上表面至5mm左右，切割路径设置为沿着“一字型”喷嘴长边的直线，切割长度为100mm，切割后表面几乎观察不到水切纹。
[0084]对比例1：
[0085]对于80mm厚的TC4钛板，采用圆形喷嘴一刀切割(工艺参数：水压：300MPa，切割速度20mm/min)，手动调整喷嘴距离工件上表面至5mm左右，切割路径设置为直线，切割长度为100mm，切割后表面留下较深水切纹，水切纹深度约0.5mm。
[0086]对比例2：
[0087]对于80mm厚的TC4钛板，采用普通圆形喷嘴两刀切割法(第一刀工艺参数：水压：300MPa，切割速度40mm/min;第二刀工艺参数：水压300MPa，切割速度40mm/min)，手动调整喷嘴距离工件上表面至5mm左右，切割路径设置为直线，切割长度为100mm，切割后下表面存在多处坑洞，坑洞深度约0.5-1mm。
[0088]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
说明书附图(4)
