Thiết bị và dụng cụ gia công tia nước

Để tăng hiệu quả người ta dùng thêm thùng hạt mài để đưa hạt mài vào thùng tia. Với hạt mài nhỏ, cứng, sắc, tia nước sau khi ra khỏi đầu cắt sẽ tạo nên tác dụng phá huỷ lớn hơn loại tia nước đơn thuần. Loại này có thể gia công trên mặt đất và ở độ sâu trên 1000m. Máy tia nước có hạt mài cũng phân thành hai loại:

• Loại thùng hạt mài không có áp suất: Thành phần tia cắt chỉ có nước và hạt mài với lượng không khí rất lớn, nên chỉ có thể cắt ở độ sâu không quá 20m.
• Loại thùng hạt mài có áp suất: nếu thùng hạt mài được đóng kín và dẫn không khí khô từ bơm cao áp, hoặc dùng khí CO2 nitơ, heli có áp suất từ 215 bar. Loại này có thể cắt ở độ sâu trên 1000m. hạt mài thường dùng là AI2O3 và S1O2 có đường kính tốt nhất là 00,070,08 mm. Ấp suất gia công có thể đến p = 2000 bar. Máy thường dùng để cắt các vật liệu phi kim loại cứng và giòng như thuỷ tinh CaF2, gốm sứ S1O2 hay silicon, mica, hoặc dùng để làm sạch, đánh bóng v.v.

Thiết bị dùng trong gia công bằng tia hạt mài được phân loại theo phương pháp cấp dung dịch hạt mài tới cơ cấu phun và tới bề mặt gia công. Như vậy, theo nguyên tắc này thiết bị được chia ra thành 6 sơ đồ sau :

Sơ đồ 1 : Cấp dung dịch hạt mài lên cao và tới bề mặt gia công bằng cơ cấu phun nhờ khí nén

Thiết bị gồm bể chứa 1 có cơ cấu định hướng gồm ống dẫn trung tâm 5 và các máng dẫn 6. Khi cơ cấu khuấy 2 quay, dung dịch dựa theo các máng dẫn 6 chảy lên trên và xuống dưới, như vậy nó được trộn đều (hạt mài với chất lỏng). Tiếp đó dung dịch theo ống dẫn 7 được cấp cho cơ cấu phun 8 rồi tới chi tiết gia công 10 nhờ khí nén trong ống phun 9 ra khỏi bề mặt gia công, dung dịch chảy xuống phần dưới của thùng chứa 11 rồi trở về bể chứa 1. Thiết bị trên đây được dùng khi cần nâng cao năng suất gia công.

Sơ đồ 2: Dung dịch hạt mài tự chảy tới cơ cấu phun và được phun nhờ khí nén

Thiết bị gồm máy bơm 1 có nhiệm vụ cấp dung dịch vào bể chứa 3 (nằm ở phần trên của buồng công tác 4) theo ông dẫn 2. Từ bể chứa 3 dung dịch tự chảy xuống cơ cấu phun 5 và được phun tới chi tiết gia công nhờ khí nén trong ông phun 6. Trong quá trình làm việc có hơn 50% dung dịch từ bể chứa 3 chảy theo ông xuống phần dưới của buồng công tác 4, làm cho dung dịch được khuấy đều, tạo điều kiện để tăng khả năng cắt gọt của hạt mài. Thiết bị này được dùng trong sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏế

Sơ đồ 3: Thiết bị cấp dung dịch hạt mài nhờ áp lực của khí nén

Thiết bị gồm bể chứa 1 áp lực của nó được đảm bảo trong phạm nhờ bộ giảm áp 2. Dưới áp lực này dung dịch theo ống 3 được cấp cho cơ cấu phun 4, cơ cấu này phun dung dịch tới chi tiết gia công 5 nhờ khí nén có áp suất (áp lực) theo ông dẫn 6. Dung dịch sau khi gia công chảy xuống phần dưới của buồng công tác 7. Chất lỏng và hạt mài được khuấy đều trong bể chứa 1 nhờ cơ cấu khuây 8. Dung dịch được câp nhờ áp lực có chất lượng cao hơn (được khuây đều hơn) các phương pháp khác. Khi áp lực của khí nén trong bể chứa 1 tăng, lượng dung dịch được phun trong một đơn vị thời gian tới bề mặt gia công tăng, do đó lượng kim loại được bóc tách cũng tăng.

Sơ đồ 4: Thiết bị không phun tia dung dịch

Thiết bị này được dùng khi năng suất gia công (lượng kim loại được bóc tách) không cần cao. Dung dịch trong bể chứa 1 luôn luôn được giữ dưới áp suất của khí nén. Áp suất của khí nén trong bể chứa được điều chỉnh nhờ bộ giảm áp 2 và được xác định bằng áp kế 3. Dung dịch được khuấy đều nhờ cơ cấu 4 và được cấp (không phun) tới chi tiết gia công 7 qua ống dẫn 5 và vòi phun 6. Dung dịch sau khi gia công chảy xuống phần dưới của buồng công tác 8 rồi sau đó (khi thiết bị dừng hoạt động) chảy xuống bể chứa 1.

Thiết bị cung cấp hạt mài theo sơ đồ 5

1. Bể chứa
2. Máy bơm
3. Ống dẫn dung dịch
4. Cơ cấu phun
5. Ống dẫn khí nén
6. Chi tiết gia công
7. Buồng công tác
8. Cơ cấu khuấy.

Sơ đồ 6 : Thiết bị cấp dung dịch hạt mài nhờ máy bơm và roto

Thiết bị này không dùng khí nén, do đó có thể tiết kiệm được chi phí gia công. Dung dịch hạt mài được cấp tới bề mặt của chi tiết gia công nhờ máy bơm ly tâm 1, ống dẫn 2 và rô to 3. Dung dịch sau khi gia công chảy xuống phần dưới của buồng công tác 5 và theo ông dẫn 6 tới máy bơm ly tâm l. Lượng dung dịch qua máy bơm này chảy xuống buồng công tác dưới một áp lực nào đó, cho nên nó luôn luôn được khuấy đều. Đường kính của rôto phụ thuộc vào tốc độ của dung dịch hạt mài cần đạt và thường nằm trong khoảng 300:500 mm. Các rãnh của rôto có bề rộng 50 mm, các mép ngoài của chúng được vê tròn và được bảo vệ bằng các màn chắn cao su để tăng thời gian sử dụng. Số vòng quay của rôto khoảng 2500:8000 vòng trong một phút. Công suất của động cơ điện 510 kw. Rôto được đậy bằng các đĩa kim loại. Khi quay rôto hắt dung dịch hạt mài, tạo thành chùm tia có góc ở
đỉnh 70 1200. Tốc độ của các hạt mài trong thiết bị này cao hơn trong các thiết bị có dùng khí nén. Với tốc độ cao như vậy có thể sử dụng hạt mài có kích thước nhỏ hơn để nâng cao độ bóng bề mặt trong khi vẫn đảm bảo được năng suất gia công.

Thiết bị cung cấp hạt mài theo sơ đồ 6

1. Máy bơm li tâm
2. Ống dẫn dung dịch tớ rôto
3. Roto
4. Chi tiết gia công
5. Buồng công tác
6. Ống dẫn dung dịch tới máy bơm

3.2/ Bộ trộn hạt mài

Trong gia công tia nước có hạt mài, ta quan tâm đến vấn đề trộn hạt mài vào tia nước, mỗi một thiết bị có một cơ chế trộn hạt mài khác nhau. Những hình dưới đây cho thấy được một số cơ chế được áp dụng trong gia công tia nước có hạt mài:

4/ Máy CNC điều khiển gia công tia nước

Máy tia nước thường dùng được điều khiển bằng hệ thống NC/CNC. Nó có dạng như máy phay đứng. Trên xà ngang lắp đầu cắt với vòi phun cho tia nước áp suất cao tác động vào chi tiết gia công trên bàn có thể di động theo trục X, bằng toạ độ điều khiển CNC. Dưới bàn máy có thiết bị thu hồi nước và cơ cấu tuần hoàn nước.Với cơ cấu này máy có thể trang bị hệ thống điều khiển toạ độ để gia công các chi tiết định hình.

Ngoài ra hiện nay, nhiều máy tia nước CNC đã cải tiến rất nhiều, hệ thông đầu cắt được thiết kế gọn hơn, tiện lợi hơn. Cánh tay robot được ứng dụng (hình 2.49) nhằm gia công được rất nhiều vị trí mà đầu cắt thông thường không thực hiện được.