一种物理试样冷态加工方法技术

本发明专利技术提供一种物理试样冷态加工方法，提供一种加工装置，加工装置用于将样品原料加工成样品，加工装置包括切割设备，切割设备连接有高压水发生器和供砂器，高压水发生器用于给切割设备提供不同压力的射流，供砂器用于给切割设备提供不同砂量的水刀砂，切割设备、高压水发生器以及供砂器分别与控制器电连接，切割设备包括工作台、刀头以及刀头移动机构，刀头移动机构用于带动刀头分别沿相互垂直的X轴、Y轴、Z轴进行位置的移动，本发明专利技术通过提供不同的加工策略与需要切割的阶梯匹配，以解决现有的冷态加工方法在切割出具备一定厚度和宽度的阶梯时存在不足的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种物理试样冷态加工方法
本专利技术涉及试样加工
，尤其涉及一种物理试样冷态加工方法。
技术介绍
试样是指按试验目的，将试样经过加工制成可供试验的样品，工业生产中为检验质量所采取的样品。在对实验样品进行加工时，需要保持样品的原有性质，避免由于切割加工对样品的特性造成改变，通常会采用水刀进行切割，水刀是冷态切割，切割时不产生热效应、不变形、无挂渣、无烧蚀，不会改变材料的物理化学性质。现有的水刀切割技术中，通过对刀头的移动路径进行限定，使刀头喷出的射流沿一定的路径穿通加工件，需要切割弧度时可以通过改变刀头的角度来达到，这种弧度在切割时是通过若干条笔直的切割线渐变产生的，切割方式都是直接穿通样品原料，现有的需加工的样品中，有些样品的外沿是具备一定厚度和宽度的阶梯的，这种凸出的阶梯能够方便样品在检验时更好的卡住固定，同时一些产品的外沿具备一定厚度和宽度的阶梯可以在使用时更好的拼接吻合，现有的水刀切割执行的是一次性射穿式的切割，很难在样品的边缘加工出一定厚度和宽度的阶梯。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术目的是提供一种物理试样冷态加工方法，通过提供不同的加工策略与需要切割的阶梯匹配，以解决现有的冷态加工方法在切割出具备一定厚度和宽度的阶梯时存在不足的问题。为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：一种物理试样冷态加工方法，提供一种加工装置，所述加工装置用于将样品原料加工成样品，所述加工装置包括切割设备，所述切割设备连接有高压水发生器和供砂器，所述高压水发生器用于给切割设备提供不同压力的射流，所述供砂器用于给切割设备提供不同砂量的水刀砂，所述切割设备、高压水发生器以及供砂器分别与控制器电连接；所述切割设备包括工作台、刀头以及刀头移动机构，所述刀头移动机构用于带动刀头分别沿相互垂直的X轴、Y轴、Z轴进行位置的移动，所述刀头移动机构设置在工作台顶部，所述刀头的一侧设置有厚度检测器；所述加工方法包括切割参数获取步骤和切割步骤，所述切割参数获取步骤用于获取切割参数，所述切割参数包括靶距和移动速度，所述靶距为刀头与样品原料之间的距离，所述移动速度为刀头切割过程中的移动速度；所述切割参数获取步骤包括：步骤A1，通过控制器输入预加工样品的产品参数，所述产品参数包括样品厚度、样品硬度和样品尺寸以及样品的阶梯厚度和阶梯宽度，根据样品尺寸和阶梯宽度分别生成第一切割路径和第二切割路径，所述第一切割路径包括无阶梯部分的穿通切割路径以及有阶梯部分的阶梯切割路径，根据产品参数选择相应的预设参数，所述预设参数包括第一射流压力、第二射流压力、第一供砂量以及第二供砂量，所述第一射流压力和第一供砂量用于获取第一靶距、第一移动速度和第二移动速度以及切割第一切割路径，所述第二射流压力和第二供砂量用于获取第二靶距和第三移动速度以及切割第二切割路径；步骤A2，在第一射流压力和第一供砂量的情况下获取刀头在不同靶距下所切割的槽宽，根据靶距与槽宽之间的关系得到第一公式为w＝k1h2+k2h+c1，其中，w为槽宽，h为靶距，且k1为第一射流压力常数，k2为第一供砂量常数，c1为第一预设常数，选取大于阶梯宽度的第一槽宽，并根据所述第一公式计算得到第一槽宽对应的第一靶距，在第一靶距的情况下获取刀头在不同移动速度下的切割深度，根据切割深度与移动速度之间的关系得到第二公式其中，d为切割深度，v为移动速度，k3为第一靶距常数，选取与样品厚度相同的第一切割深度以及与样品厚度减去阶梯厚度的差值相同的第二切割深度，通过第二公式计算得到第一切割深度对应的第一移动速度以及第二切割深度相对于的第二移动速度；步骤A3，在第二射流压力和第二供砂量的情况下获取刀头在不同靶距下所切割的槽宽，根据靶距与槽宽之间的关系得到第三公式为w＝k4h2+k5h+c2，其中，w为槽宽，h为靶距，且k4为第二射流压力常数，k5为第二供砂量常数，c2为第二预设常数，选取与第一槽宽减去阶梯宽度的差值相同的第二槽宽，并根据所述第二公式计算得到第一槽宽对应的第二靶距，在第二靶距的情况下获取刀头在不同移动速度下的切割深度，根据切割深度与移动速度之间的关系得到第四公式为其中，d为切割深度，v为移动速度，k6为第二靶距常数，选取与阶梯厚度相同的第三切割深度，通过第四公式计算得到第三切割深度对应的第三移动速度；所述切割步骤包括：步骤B1，将样品原料放置在工作台上，并调整样品原料位于刀头下方的初始切割位置；步骤B2，控制刀头沿第一切割路径进行切割，且切割时刀头与样品原料之间的距离配置为第一靶距，所述刀头沿穿通切割路径移动时的速度配置为第一移动速度，所述刀头沿阶梯切割路径移动时的移动速度配置为第二移动速度；步骤B3，控制刀头沿第二切割路径进行切割，且切割时刀头与样品原料之间的距离配置为第二靶距同时刀头移动的速度配置为第三移动速度；步骤B4，将切割后的样品和废料分别从工作台上取下，完成一次切割作业。进一步地，所述厚度检测器将检测到刀头切割后的样品原料的厚度信息传输给控制器，所述控制器通过将样品原料的厚度减去切割后的样品原料的厚度得到实时的切割深度。进一步地，所述刀头移动机构包括纵向移动组件、横向移动组件以及上下移动组件，所述横向移动组件用于带动刀头沿X轴进行移动，所述纵向移动组件用于带动刀头沿Y轴进行移动，所述上下移动组件用于带动刀头沿Z轴进行移动。进一步地，所述刀头移动机构还包括龙门架，所述龙门架的底部两侧分别通过一组纵向移动组件与工作台活动连接，所述横向移动组件设置在龙门架的横梁一侧，所述上下移动组件设置在横向移动组件底部，所述刀头设置在上下移动组件底部。进一步地，所述刀头上设置有角度调节机构，所述角度调节机构设置有水平转动组件和上下转动组件，所述水平转动组件和上下转动组件内分别设置有用于检测转动角度的位移传感器，所述上下转动组件用于调节刀头的第一切割角度和第二切割角度，所述第一切割角度和第二切割角度为刀头的射流方向与水平面之间的夹角，所述供砂器内设置有用于检测供砂量的质量检测器，所述高压水发生器内设置有用于检测射流压力的压力检测器。进一步地，所述第一切割角度设置为85-90度，所述第二切割角度设置为80-85度，所述第一供砂量设置为30-50g/s，所述第二供砂量设置为0-30g/s，所述水刀砂设置为粒度为80-100目的石榴石，所述第一射流压力设置为400-500MPa，所述第二射流压力设置为300-400MPa。进一步地，所述第一切割角度设置为86度，所述第二切割角度设置为82度，所述第一供砂量设置为40g/s，所述第二供砂量设置为25g/s，所述水刀砂设置为粒度为85目的石榴石，所述第一射流压力设置为500MPa，所述第二射流压力设置为350MPa。进一步地，所述第一公式为其中，3≤h＜8；所述第二公式为其中，0＜v＜20；所述第三公式为其中，2≤h＜5；所述第四公式为其中，0＜v＜5。进一步地，所述第一靶距设置为3mm且对应的第一槽宽为3mm，所述第二靶距设置为4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种物理试样冷态加工方法，其特征在于，提供一种加工装置，所述加工装置用于将样品原料(5)加工成样品(51)，所述加工装置包括切割设备(3)，所述切割设备(3)连接有高压水发生器(4)和供砂器(2)，所述高压水发生器(4)用于给切割设备(3)提供不同压力的射流(6)，所述供砂器(2)用于给切割设备(3)提供不同砂量的水刀砂(7)，所述切割设备(3)、高压水发生器(4)以及供砂器(2)分别与控制器(1)电连接；/n所述切割设备(3)包括工作台(31)、刀头(33)以及刀头移动机构(32)，所述刀头移动机构(32)用于带动刀头(33)分别沿相互垂直的X轴、Y轴、Z轴进行位置的移动，所述刀头移动机构(32)设置在工作台(31)顶部，所述刀头(33)的一侧设置有厚度检测器；/n所述加工方法包括切割参数获取步骤和切割步骤，所述切割参数获取步骤用于获取切割参数，所述切割参数包括靶距和移动速度，所述靶距为刀头(33)与样品原料(5)之间的距离，所述移动速度为刀头(33)切割过程中的移动速度；/n所述切割参数获取步骤包括：/n步骤A1，通过控制器(1)输入预加工样品(51)的产品参数，所述产品参数包括样品厚度、样品硬度和样品尺寸以及样品(51)的阶梯厚度和阶梯宽度，根据样品尺寸和阶梯宽度分别生成第一切割路径和第二切割路径，所述第一切割路径包括无阶梯部分的穿通切割路径以及有阶梯部分的阶梯切割路径，根据产品参数选择相应的预设参数，所述预设参数包括第一射流压力、第二射流压力、第一供砂量以及第二供砂量，所述第一射流压力和第一供砂量用于获取第一靶距、第一移动速度和第二移动速度以及切割第一切割路径，所述第二射流压力和第二供砂量用于获取第二靶距和第三移动速度以及切割第二切割路径；/n步骤A2，在第一射流压力和第一供砂量的情况下获取刀头(33)在不同靶距下所切割的槽宽，根据靶距与槽宽之间的关系得到第一公式为w＝k...

【技术特征摘要】
1.一种物理试样冷态加工方法，其特征在于，提供一种加工装置，所述加工装置用于将样品原料(5)加工成样品(51)，所述加工装置包括切割设备(3)，所述切割设备(3)连接有高压水发生器(4)和供砂器(2)，所述高压水发生器(4)用于给切割设备(3)提供不同压力的射流(6)，所述供砂器(2)用于给切割设备(3)提供不同砂量的水刀砂(7)，所述切割设备(3)、高压水发生器(4)以及供砂器(2)分别与控制器(1)电连接；
所述切割设备(3)包括工作台(31)、刀头(33)以及刀头移动机构(32)，所述刀头移动机构(32)用于带动刀头(33)分别沿相互垂直的X轴、Y轴、Z轴进行位置的移动，所述刀头移动机构(32)设置在工作台(31)顶部，所述刀头(33)的一侧设置有厚度检测器；
所述加工方法包括切割参数获取步骤和切割步骤，所述切割参数获取步骤用于获取切割参数，所述切割参数包括靶距和移动速度，所述靶距为刀头(33)与样品原料(5)之间的距离，所述移动速度为刀头(33)切割过程中的移动速度；
所述切割参数获取步骤包括：
步骤A1，通过控制器(1)输入预加工样品(51)的产品参数，所述产品参数包括样品厚度、样品硬度和样品尺寸以及样品(51)的阶梯厚度和阶梯宽度，根据样品尺寸和阶梯宽度分别生成第一切割路径和第二切割路径，所述第一切割路径包括无阶梯部分的穿通切割路径以及有阶梯部分的阶梯切割路径，根据产品参数选择相应的预设参数，所述预设参数包括第一射流压力、第二射流压力、第一供砂量以及第二供砂量，所述第一射流压力和第一供砂量用于获取第一靶距、第一移动速度和第二移动速度以及切割第一切割路径，所述第二射流压力和第二供砂量用于获取第二靶距和第三移动速度以及切割第二切割路径；
步骤A2，在第一射流压力和第一供砂量的情况下获取刀头(33)在不同靶距下所切割的槽宽，根据靶距与槽宽之间的关系得到第一公式为w＝k1h2+k2h+c1，其中，w为槽宽，h为靶距，且k1为第一射流压力常数，k2为第一供砂量常数，c1为第一预设常数，选取大于阶梯宽度的第一槽宽，并根据所述第一公式计算得到第一槽宽对应的第一靶距，在第一靶距的情况下获取刀头在不同移动速度下的切割深度，根据切割深度与移动速度之间的关系得到第二公式其中，d为切割深度，v为移动速度，k3为第一靶距常数，选取与样品厚度相同的第一切割深度以及与样品厚度减去阶梯厚度的差值相同的第二切割深度，通过第二公式计算得到第一切割深度对应的第一移动速度以及第二切割深度相对于的第二移动速度；
步骤A3，在第二射流压力和第二供砂量的情况下获取刀头(33)在不同靶距下所切割的槽宽，根据靶距与槽宽之间的关系得到第三公式为w＝k4h2+k5h+c2，其中，w为槽宽，h为靶距，且k4为第二射流压力常数，k5为第二供砂量常数，c2为第二预设常数，选取与第一槽宽减去阶梯宽度的差值相同的第二槽宽，并根据所述第二公式计算得到第一槽宽对应的第二靶距，在第二靶距的情况下获取刀头在不同移动速度下的切割深度，根据切割深度与移动速度之间的关系得到第四公式为其中，d为切割深度，v为移动速度，k6为第二靶距常数，选取与阶梯厚度相同的第三切割深度，通过第四公式计算得到第三切割深度对应的第三移动速度；
所述切割步骤包括：
步骤B1，将样品原料(5)放置在工作台(31)上，并调整样品原料(5)位于刀头(33)下方的初始切割位置；
步骤B2，控制刀头(33)沿第一切割路径进行切割，且切割时刀头(33)与样品原料(5)之间的距离配置为第一靶距，所述刀头(33)沿穿通切割路径移动时的速度配置为第一移动速度，所述刀头(33)沿阶梯切割路径移动时的移动速度配...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘学智，刘佳，
申请(专利权)人：南京澳跃检测科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32