[发明专利]一种超高压水射流铣削水刀头及其铣削工艺

说明书

本发明公开一种超高压水射流铣削水刀头及其铣削工艺，包括用于高压进水的超高压管、超高压管形成的高压腔、在高压腔末端连通使高压水进入的水喷头总成，所述水喷头总成包括与高压腔末端对接的水喷嘴体、通过水喷嘴和密封圈与水喷嘴体连为一体的铣刀头体，铣刀头体中心开设有喷砂管；铣刀头体侧连有通向喷砂管的引射磨料通道，在水喷嘴与喷砂管之间形成有磨料混砂腔，且磨料混砂腔与喷砂管、水喷嘴的中心线重合从而连为贯通的一体；所述喷砂管末端还通过连接螺母串连有扇形射流喷嘴，磨料射流经扇形射流喷嘴喷出形成具有铣削宽度的扁平射流；引射磨料通道对侧还增设有压射通道。本发明还公开了其铣削工艺，可形成趋于一致的铣削底平面而无需再加工，具有广泛应用前景。

技术领域

本发明属于超高压水射流技术领域，具体涉及一种超高压水射流铣削水刀头及其铣削工艺。

背景技术

超高压水射流切割金属与非金属材料的技术与设备已成熟应用。然而，机械加工的常规工艺之一是铣削，即将材料不切透且形成一定宽度的槽口。尽管机械刀具加工是铣削的最有效手段。然而，有些材料不适合采用机械刀具铣削，如超硬复合材料碳陶，其硬度为HRC70，而当硬度达到HRC55以上刀具铣削就已经不适应，极易损坏刀具，且材料因切削刀具而极易分层破坏。再如脆性材料，如玻璃、陶瓷、WC等，刀具的冲击作用很容易造成断裂。对于超硬和脆性材料，往往都采用成型工艺后不再加工，这在很多应用中又是无奈之举，从而应用超高压水射流技术实现铣削工艺具有较大的应用前景，另外，水射流铣削也是对水切割的一种重要补充。当两者相结合时，就能对金属和非金属板材创造出非常有用的图案、机理。在水射流铣削工艺基础上采用五轴联动刀头动作，则可以实现对任意平台、曲面的铣削加工。

显然，由于铣削宽度的影响，铣削工艺比切割工艺难度更大，因而压力和流量的参数应高于切割工艺，工况参数的提高对超高压增压器、缓冲器、管路、安全阀等关键零部件的影响并不大。如果没有铣削宽度的特殊要求而采用水切割刀头铣削的话，切缝太窄，铣削和切割的区别仅仅是“切透”与“切不透”的区别；若要取得必需的铣削宽度则必须以切割刀头若干次横向进给，这样所形成的铣削底面将不再是一个平面，而且很难二次加工。因此，研究一种能形成趋于一致的铣削底平面而无需再加工的超高压水射流铣削水刀头非常重要。

发明内容

针对上述不足，本发明提供了一种形成具有铣削宽度的扁平射流的超高压水射流铣削水刀头及其铣削工艺。

为实现上述目的之一提供一种超高压水射流铣削水刀头，本发明采用了以下技术方案：

一种超高压水射流铣削水刀头，包括用于高压进水的超高压管、超高压管形成的高压腔、在高压腔末端连通的水喷头总成，所述水喷头总成包括与高压腔末端对接的水喷嘴体、通过水喷嘴和密封圈与水喷嘴体连为一体的铣刀头体，铣刀头体中心开设有喷砂管；所述铣刀头体侧连有通向喷砂管的引射磨料通道，在水喷嘴与喷砂管之间形成有磨料混砂腔，且磨料混砂腔与喷砂管、水喷嘴的中心线相重合从而彼此贯通为一体；所述喷砂管末端还串连有扇形射流喷嘴，磨料射流经扇形射流喷嘴喷出形成具有铣削宽度的扁平射流。

优选的，在以超高压射流形成真空引射的引射磨料通道对侧增设有通过压缩空气的强制压射作用迫使磨料混砂腔与喷砂管的水与磨料喷射出去的压射通道。

优选的，所述密封圈配合水喷嘴构成端面静密封及径向三角密封，所述水喷嘴上的喷口直径小于高压腔和磨料混砂腔的腔内直径的最小值。

进一步的，所述引射磨料通道与压射通道互相贯通；所述引射磨料通道与压射通道在铣刀头体的两侧对称设置，且引射磨料通道、压射通道二者与铣刀头体的中心线均呈30～60度倾斜布置；所述引射磨料通道与压射通道的中心线共同交于铣刀头体的中心线上。

优选的，所述压射通道以0.3～0.7MPa的压缩空气对引射磨料通道构成持续引射工况。