Technique for spatial objects shaping with abrasive-water jet controlled by virtual image luminance

• Autorzy: Borkowski P.

Warianty tytułu

PL

Technika przestrzennego kształtowania przedmiotów strugą wodno-ścierną sterowaną luminacją wirtualnego obrazu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents a novel method for the 3D shaping of different materials using a high-pressure abrasive water jet and a flat target image. For steering the process of movement of the jet, a principle similar to raster image way of record and readout was used. However, respective colors of pixels in such a bitmap are connected with adequate jet feed rate that causes erosion of material with adequate depth. Thanks to that innovation, one can observe spatial imaging of the object. Theoretical basis as well as spatial model of material shaping and experimental stand including steering program are presented in the paper. There are also presented methodic and some experimental erosion results, as well as practical example of object's bas-relief made of metal.

PL

W artykule przedstawiono nową metodę przestrzennego kształtowania powierzchni przedmiotów z różnych materiałów przy użyciu wysokociśnieniowej strugi wodno-ściernej. Umożliwia ona automatyczne wykonywanie płaskorzeźby obiektu na podstawie jego obrazu. Ogólna koncepcja tej metody polega na wierszującym erodowaniu materiału przez wysokociśnieniową strugę wodno-ścierną przemieszczającą się z odpowiednio zróżnicowaną prędkością. Umożliwia to sterowanie czasem oddziaływania strugi na materiał obrabiany, dzięki czemu uzyskuje się analogiczne zróżnicowanie głębokości erozji. Wykorzystując do tego zróżnicowane natężenie oświetlenia obiektu, zarejestrowane na jego fotograficznym obrazie można odtworzyć jego przestrzenne ukształtowanie. Dzięki procedurze takiego selektywnego pozycjonowania głowicy roboczej wytwarzającej strugę wodno-ścierną o odpowiednich właściwościach nacina się w obrabianym materiale poszczególne ścieżki poobróbkowe, które umieszczone obok siebie tworzą płaskorzeźbę wirtualnego obrazu. W artykule tym omówiono stanowisko badawcze zbudowane do realizacji takiej metody wykonywania płaskorzeźb oraz metodykę i warunki przestrzennego kształtowania różnych materiałów. Zaprezentowano także rezultaty przeprowadzonych badań wraz z analizą jakości uzyskiwanych powierzchni a także zademonstrowano jeden z przykładowych obiektów wyrzeźbionych tą metodą w próbce stopu aluminium.

Słowa kluczowe

EN

abrasive water jet; bas-relief shaping; depth of erosion

PL

struga wodno-ścierna; strumień wodno-ścierny; kształtowanie płaskorzeźby; głębokość erozji

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Archive of Mechanical Engineering
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. LVII, nr 3
• Strony: 247--261
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., fot., rys.

Twórcy

autor

Borkowski P.

• Koszalin University of Technology, Institute of Unconventional HydroJetting Technology, Racławicka 15-17, 75-620 Koszalin, Poland,

Bibliografia

• [1] Borkowski P.: Theoretical and experimental basis of hydro-jet surface treatment, (in polish) ISSN 0239-7129. Koszalin, 2004.
• [2] Borkowski P.: Creation of bas-relief basing on photography using high-pressure abrasive- water jet. Journal of Machine Engineering, 8, 2, 2008, pp. 43-51.
• [3] Borkowski P., Szpakowicz A.: Hydro-jetting shaping of bas-relief. Journal of Machine Engineering. 13, 1-2, 2008, pp. 81-89.
• [4] Borkowski P.: Hydrojetting method of bas-relief shaping Advances in Manufacturing Science and Technology, (under review) ACME Ref. No.: 146, 2010.
• [5] Borkowski P., Żukociński T.: Basis of three dimensional material forming using high-pressure abrasive-water jet controlled by virtual image luminance. Advances in Manufacturing Science and Technology. 30, 1, 2006. pp. 53-62.
• [6] Hashish M.: Optimization factors in abrasive-waterjet machining. Trans. ASME, Journal of Engineering for Industry. 1991, 113, 1, pp. 29-37.
• [7] Hashish M.: Turning with abrasive-waterjets - a first investigation. Trans. ASME, Journal of Engineering for Industry 1987, 109, pp. 281-290.
• [8] Hashish M.: An investigation of milling with abrasive-waterjets. Trans. ASME, Journal of Engineering for Industry. 1989, 111, 2, pp. 158-166.
• [9] Yong Z., Kovacevic R.: Modeling of jetflow drilling with consideration of the chaotic erosion histories of particles. Wear. 1997, 209. pp. 284-291.
• [10] Borkowski P., Szpakowicz A.: Abrasive-water jet shaping of bas-relief. 2009 WJTA American Water jet Conference, August 18-20, 2009, Houston, Texas, Paper No. 3-A.
• [11] Borkowski P., Żukociński T.: Three dimensional method of material forming using high-pressure abrasive-water jet controlled by flat image luminance. 18th Int. Conf. Jetting Technology. Gdańsk, 2006, pp. 265-274.
• [12] Chung Y., Geskin E.S., Singh P.J.: Prediction of the geometry of the kerf created in the course of abrasive waterjet machining of ductile materials. 11th Int. Conf. on Jet Cutting Technology. St. Andrews, Scotland, 1992, pp. 525-541.
• [13] Fenggang L., Geskin E. S., Tismenetskiy L.: Feasibility study of abrasive waterjet polishing. 13th Int. Conf. on Jetting Technology. Sardinia, 1996, pp. 709-723.
• [14] Groppetti R., Gutema T., Di Lucchio A.: A Contribution to the analysis of some kerf quality attributes for precision abrasive water jet cutting. 14th Int. Conf. on Jetting Technology. Brugge, 1998, pp. 253-269.
• [15] Hashish M.: On the modeling of abrasive-waterjet cutting. 7th Int. Symposium, on Jet Cutting Technology. Ottawa, Canada, 1984. Paper E1, pp. 249-265.
• [16] Henning A., Westkamper E.: Modelling of contour generation in abrasive waterjet cutting. 15th Int. Conf. on Jetting Technology. Ronneby, 2000, pp. 309-320.
• [17] Lauand V.H., Hennies W.T., Stellin A. Jr.: Glass and marble (Cachoeiro de Itapemirim) milling with abrasive water jetting. 19th Int. Conference Water Jetting. BHR Group. Nottingham, 2008, pp. 121-139.
• [18] Laurinat A., Louis H., Meier-Wiechert G.: A model for milling with abrasive water jets, 7th American Water Jet Conf. Seattle, Washington. 1993. Paper 8, pp. 119-139.
• [19] Momber A.W.: A generalized abrasive waterjet model. 8th American Water Jet Conf. Houston, Texas, 1995. Paper 25, pp. 359-376.
• [20] Tan D.K.M.: A model for the surface finish in abrasive-waterjet cutting. 8th Int. Symposium on Jet Cutting Technology. Durham, England, 1986. Paper 31, pp. 309-313.
• [21] Yong Z., Kovacevic R.: 3D simulation of macro and micro characteristics for AWJ machining. 9th American Water Jet Conf. Dearborn, Michigan, 1997. Paper 9, pp. 133-144.
• [22] Zeng J., Kim T.J.: Development of an abrasive waterjet kerf cutting model for brittle materials. 11th Int. Conf. on Jet Cutting Technology. St. Andrews, Scotland. 1992, pp. 483-501.
• [23] Zeng J., Kim T.J.: Parameter prediction and cost analysis in abrasive waterjet cutting operations. 7th American Water Jet Conf. Seattle, Washington, 1993, Paper 11, pp. 175-189.
• [24] Zhang S., Galecki G., Summers D.A., Swallow C.: Use of pre-profiling a milled pocket as a means of improving machining and lowering energy costs. 2007 WJTA Conference and Expo. Houston, Texas, 2007. Paper 3-H.
• [25] Zhang S., Shepherd J.D., Summers D.A.: Experimental investigation of rectangular pocket milling with abrasive water jet using specially designed tool. 17th International Conference on Water Jetting. BHR Group. Mainz, Germany, 2004, pp. 435-447.