水切割技術的現狀和發展趨勢112機械電子王鵬宇Contents水切割的介紹及原理解釋水切割與傳統切割技術的優缺點比較水切割技術的應用范圍水切割技術的發展及未來發展趨勢2什么是水切割技術？水刀切割是通過超高壓發生器將水加壓到300兆帕以上，通過一個專用的切割噴頭在極細的小孔中噴出，對材料進行切割加工的一種現代制造技術。這種高壓水流具有極強的切割能力，其速度能達到聲速的數倍，而且通過在其中添加砂子等磨料可以使其切割能力倍增。水刀切割可以對任何材料進行任意曲線的一次性切割加工，而且在切割時不產生熱量和有害物質，材料無熱效應（冷態切割），切割后不需要或易于二次加工，。

水切割技術起源于1936年，美國和前蘇聯工程師將水進行增壓，形成高壓水射流，利用高壓能采煤、采礦；1950年水刀之父 NormanFranz博士成為研究超高壓水刀切割工具的第一人，他將很重的重物放到水柱上，迫使水流通過很小的噴嘴，獲得了短暫的高壓射流。34水切割視頻5水切割的工作原理低壓水通過高壓水泵的作用，變為高壓水，通過高壓管，然后從切割噴頭射出來，因為需要高壓射出，所以水刀的口徑很小，水刀噴嘴一般是用高級硬質合金、寶石、金剛石等制成。水流噴出的速度是聲速的幾倍，這種高壓水流具有極強的切割能力。6水切割的優缺點優點：①切割能力強

水刀可以切割絕大多數材料，例如：金屬、玻璃、大理石、復合材料。

②切割的質量好

材料被切后，切口平滑

，不會產生粗糙的，有毛刺的邊緣。7③冷加工因為它是采用水和磨料切割，在加工過程中不會產生熱（或產生極少熱量），減少了材料的熱變形，與傳統切割相比具有更好的切割效果。④綠色環保

采用水作為工具，不會產生污染物，可直接排出，綠色環保。⑤無需更換刀具不需要更換切割機裝置，一個噴嘴就可以加工不同類型的材料和形狀，節約成本和時間。8⑥切割迅速，準確度好

水刀切割能力強，所以在移動時可以很迅速。除此以外，水刀的切口細，可以加工很精密的零件，準確性好。缺點：①使用成本高

需要大量的水和砂。②維護成本高

原件壽命較短，水切割機的維護成本較高。9水切割與其他切割技術的比較10水切割的應用范圍①金屬切割、高硬度及不可熔的材料切割，如石材、玻璃、陶瓷、硬質合金、金剛石。②水切割還被廣泛應用于醫療器械的加工，水切割能滿足醫療器械微型化、精密化的要求。③小型水切割工具是高危作業領域最理想的切割工具，在排爆、化工行業、救援行業有著無可替代的作用。11水切割的發展及未來發展趨勢水切割的發展121950水刀之父NormanFranz博士是高壓水刀研究的第一人，證明了高速匯聚水流具有極大的切割能量。1979MohamedHashish博士發明了在普通水刀中添加砂料的方法，大大提高了水切割的切割能力，幾乎能夠切割任何材料。1983世界上第一套商業化的加砂水刀切割系統問世，被用于切割汽車玻璃。水切割的固有缺陷

由于能量梯度的作用，激光、氣體等離子、射流等切割手段在切面越深時（距噴嘴越遠），切割能力越差，所以所形成的切割面往往不垂直于工件表面，被稱之為切割斜度，這是所有切割手段的一個固有缺陷。雖然通過提高切割能量或降低切割速度可以部分減小切割斜度，但依然存在不能完全垂直切割的問題。13固有缺陷的解決方法

1997年，可傾斜切割頭的設想被提了出來。這是解決切割斜度，提高精度最直接有效的方法。其原理是通過在原有三軸平臺的基礎上再增加2個旋轉軸，刀頭可向任何方向擺動，并利用預先在系統中設置的斜度模型，通過對切割軌跡的實時計算，再根據被切工件的材料與厚度進行修正，在切割的過程中不斷地擺動切割頭，使得切割出來的工件達到完美的無斜度狀態。這種技術被稱作動態水刀切割技術。

動態水刀能以更快的速度切割出更高的品質的切割面。動態水刀過程的核心是復雜的數學公式，如射流的偏斜及水箭中射入及射出位置的相對關系等變數。切割路徑由數學模式計算得出，切口斜邊可被消除。即使在高速下也可以產生完美的轉角和弧線

1415普通水刀切割的直角動態水刀切割的直角發展趨勢1.加強基礎功能原件的技術開發，提高原件壽命。由于水切割是以高壓加砂水流為工具，原件磨損嚴重，導致維護成本較高，所以提高基礎原件壽命，降低維修成本是很有必要的。2.不斷提高水切割的精