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1、水水 切切 割割 机制机制31143114 2012.9.22 2012.9.22 简介简介 目 录 水切割的基本定义 水切割的萌芽和发展 水切割系统的组成 水切割的优点 水切割的加工精度 水切割的新动态 水切割机械的应用 水切割未来的发展趋势 水切割的基本定义 利用超高压技术可以把普通的自来水加压到250- 400Mpa压力，然后再通过内孔直径约0.15-0.35mm的宝 石喷嘴喷射形成速度约为800-1000m/s的高速射流，俗 称其为水箭，该水箭具有很高的能量，可用来切割软基 性材料。如果再在水箭中加入适量的磨料则几乎可以用 来切割所有的软硬材料。 简单来说，水切割是一种利用高压水流切割
2、的机 器。在计算机的控制下能任意雕琢工件，而且受材料质 地影响小。 水切割的萌芽和发展 Norman Franz 博士是一直被公认为的水刀 之父。他是研究超高压（UHP）水刀切割工 具第一人。超高压的定义是高于 30000 psi 。 Franz 博士是一名林业工程师，他想寻找一种把大树 干切割成木材的新方法。1950 年，Franz 第一次把很 重的重物放到水柱上，迫使水通过一个很小的喷嘴。 他获得了短暂的高压射流（多次超过了现用压力）， 并能够切割木头和其它材料。他后来的研究涉及更为 连续的水流，但他发现获得连续高压非常困难。同时 ，零件的寿命也以分钟计算，而不是今天的数周或数 月。 水切
3、割的萌芽和发展 水切割发展历程 水切割发展历程 水切割系统的组成 一套数控水刀切割机（简称“水刀）由三大部分构成：超 高压水射流发生器（高压泵）、数控加工平台、喷射切割 头。 1. 超高压水射流发生器（高压泵） 作为水刀的动力源，目前常见的是液压马达驱动增压器产生 超高压水射流的技术方案。将普通自来水的压力提升到几十 到几百MPa（1MPa约等于10bar），通过束流喷嘴射出，具有 极高的动能。 水切割系统的组成 2. 数控加工平台 目前，数控水刀主要以切割平面板材为主。切割平台选用滚 动直线导轨和滚珠丝杠作为传动，在数控程序和控制电机的 精密控制下精确进行X轴和Y轴单独运动或两轴联动，带动切
4、 割头实现直线和任意曲线切割。 水切割系统的组成 3. 喷射切割头 高压泵只有通过束流喷嘴才能实现切割功能。喷嘴孔径大 小，决定了压力高低和流量大小。同时，喷嘴还具有聚能 作用。喷射切割头有两种基本形式：一种是完成纯水切割 的，一种是完成含磨料切割的。含磨料切割的切割头，是 在纯水切割头的基础上，加上磨料混合腔和硬质喷管构成 的。 水切割的优点 1:可切割范围广 超高压水刀可切割各种厚、坚硬之材料：如不锈钢、铝、 铜、钢铁、大理石、合金金属、玻璃、塑料、陶瓷、磁砖及 各种可看得到之材料。 一般而言，以复杂图案、厚、难 切、易碎与怕热之材料，最适合使用水刀切割为加工设备。 2: 切割质量好 平滑
5、的切口，不会产生粗糙的，有毛刺的边缘。 3: 无热加工 因为它是采用水和磨料切割，在加工过程中不会产生热 （或产生极少热量），这种效果对被热影响的材料是非 常理想的。如：钛。 水切割的优点 4:环保性 这种机器采用水和沙切割，这种沙在加工过程中不会产 生毒气，可直接排出，较环保。 5:无需更换刀具 你不需要更换切割机装置，一个喷嘴就可以加工不同类 型的材料和形状，节约成本和时间。 6:减少毛刺 采用磨料砂的水刀切割，切口只有较少的毛刺 7:快速的编程 可以把其他软件生成的程序调入机器，它能够从CAD建 立起刀具路径，并能把刀头的精确定位和切割速度在超过 2,000点/英寸（800点/cm）计算
6、出来，你需要做的只是指定 你要切割的材料和厚度，其他的工作交给机器去完成. 水切割的优点 8:与其他设备组合，可以进行分别操作. 水切割机可和其他的加工设备组配（如钻削头），充分利用 其性能，优化材料利用程度. 9:减少调整次数 对工件只需要很小的侧压就能固定好，减少复杂的装夹带来 的麻烦 水切割的加工精度 工件之精度决定于机器之精度、切割工件之大小及厚度。 普通的水切割 装备其切割工件之精度介于0.1mm0.25mm之间。南京创品数控技术有限 公司生产的水切割机床，切割金属的粗糙度达1.6 m，切割精度达 0.10m m，而目前“水刀”的数控平台多采用滚珠丝杆和滚动直线导轨 的精密传动技术，
7、控制精度都在0.02m m以内，同时加砂水射流的喷嘴 和切割头的聚焦性能及长寿命的喷嘴材料的技术突破，配合了400MPa大 功率超高压系统的连续平稳工作，可全自动供砂和控砂及高压水启、停 控制系统配合，使得“水刀”能24小时自动连续切割。 水切割的新动态 智能便携式水切割系统 便携式水切割系统是保定锐讯安防特种技术开发有限公司邀 请纪新刚先生研制的“智能便携水刀切割设备”属磨料脉冲 射流切割系统，采用独特的设计思路，突破性的缩小了水切 割系统的总体体积和重量，真正达到了单人便携装置的要求 ，大大降低了设备总体成本。为水切割技术的广泛应用创造 了一条崭新的思路。便携式水切割系统是唯一的冷切割设备
8、 ，也是高危作业领域最理想的切割设备，可广泛应用于公安 排爆、废旧弹药销毁、航空救援、武警破障、石油工业、隧 道施工和救援等领域。同时，水切割设备快速、无损、作业 精细、一次性成型的特点，也可广泛应用于建筑、设备加 工、石材加工、冶金、医学等领域。 水切割机械的应用 水切割机械的应用 应用机器人水切割 汽车内部应用水切割 水切割的未来发展趋势 在国外，水切割已经成为一项成熟的切割技术，做到了高度专 业、智能集成化、产业化。水切割、激光切割、等离子切割、线 切割相互补充，成为新型的切割技术不可分割组成部分。一套完 整的水刀切割设备主要由超高压发生器、水刀切割头装置、水刀 X-Y平面切割台、CNC
9、控制器及CAD/CAM软件包几大部分组成。成 立于1974年美国福禄国际股份有限公司至今为止已出货6000套水 刀系統及800套以上加砂水刀系統至全世界超过45个国家的客户 ，以其过硬而实用的技术成为超高压水射流技术的世界领导者。 美国KMT与Accstream公司的超高压发生器与水切割头装置以使用 简便、智能化设计、和高可靠性而闻名，意大利 Belotti （贝 罗蒂）、瑞士百超、瑞典沃尔特杰都是数控水切割平台优秀供应 集成商。众多国内外水切割生产、制造商、集成商都从各自角度 推动水切割技术不断向前发展，总的发展趋势就是更快切割速 度、更低成本、更深、更广切割领域，巨大的中国市场处于各商 家
10、发展战略中举足轻重的作用。 水切割的未来发展趋势 1.更快切割速度、更低的切割成本 达413bar/60000PSI的压力是区分水切割发生器的等级 性运行参数，无论是纯水还是加沙切割，稳定运行在 413bar/60000PSI的压力下的切割设备都能取得优异的 切割效果。国外最新600bar/87000PSI的压力的意味着 切割速度在原来基础上提高2030% ；减少磨料使用 3050%，提高生产效率2030% 2. 更新设计技术 美国福禄公司已经制造出更高同心度的切割刀 头。 动态五轴联动切割系 统。 水切割的未来发展趋势 3.更低的维护成本 智能化、人性化的设计，嵌入式、扩展式软件与内置的 传
11、感器对系统提供保护并能立刻了解有关信息，能进行更 多的控制和更快的得到更多的信息。（PLC与协力软件的集 成） 4.更深、更广的切割领略 随动机构切割装置、青岛海军核潜艇核废料拆除装 置、上海造船厂斜度切割平台。 在国内，短短十年的时间水切割技术在中国取得巨大的 进步，取得了显著的社会与经济效益，奥拓福的发展史就 是水切割技术在中国不断推广进步，从而加强公司在国内 领导地位的历史，目前奥拓福公司已经成为中国水射流行 业的市场主导者和技术领跑者，并成为代表中国水射流行 业角逐国际市场的开拓者。2007年奥拓福公司成为国家科 技部首批批准的创新型高新技术企业并得到重点扶持。 水射流 2002年，美
12、国FLOW公司将超高压水射流技术带入了一个革命 性的阶段，发布了最高压力可达87,000psi的超高压水射流设备 ，大大提高了生产效率 的同时使用成本也较之以前下降40%。随 着对水射流技术地不断研发、提升、应用，其发展和使用前景将 无可限量。 在第8届环太平洋国际水射流会议暨第12届中国水射流技术 研讨会，在中国石油大学(华东)召开。来自美国、日本、韩国、 澳大利亚、俄罗斯等国的近50位国际水射流专家学者和70名国内 专家学者，围绕水射流技术的发展与应用这一主题，共同探讨了 水射流的基础理论研究进展、水射流技术的发展趋势等。 水在人们的概念里往往是“柔”、“软”的代表，但是现代 人依靠科技，赋予了水以神奇的力量和性能，它可以采煤、钻 井、切割等。无论是坚硬的地下岩石还是合金，当水流达到一定 压力和频率的时候，坚硬的物体可以被切割、破碎。人们称这项 技术为水射流技术。 水射流技术是近30年来发展起来的一门新技术，应用日益广 泛，目前已经在煤炭、石油、冶金、化工、机械、水利等部门应 用。主要用来对物料进行切割、破碎和清洗。 超高压水射流技术 美国福禄公司动态五轴联动切割系统 压力达到了90000多的PSI 高压水通过一个细小的喷嘴以 956m/s 的速度射出，这种速度接近 音速的3倍。 谢 谢
