水切割技术的发展现状和趋势剖析

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③冷加工
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），减少 了材料的热变形，与传统切割相比具有更 好的切割效果。
④绿色环保
采用水作为工具，不会产生污染物，可直 接排出，绿色环保。
⑤无需更换刀具
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。
水切割技术起源于1936年，美国和前苏联工程师将水 进行增压，形成高压水射流，利用高压能采煤、采矿； 1950年水刀之父 Norman Franz博士成为研究超高压水刀 切割工具的第一人，他将很重的重物放到水柱上，迫使水 流通过很小的喷嘴，获得了短暂的高压射流。
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水切割视频
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水切割的工作原理
• Mohamed Hashish博士发明了在普通水刀中添加砂料的方法，
1979 大大提高了水切割的切割能力，几乎能够切割任何材料。
• 世界上第一套商业化的加砂水刀切割系统问世，被用于切割
1983 汽车玻璃。
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水切割的固有缺陷
由于能量梯度的作用，激光、气体等离子、射流 等切割手段在切面越深时（距喷嘴越远），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， 被称之为切割斜度，这是所有切割手段的一个Fra Baidu bibliotek有缺 陷。虽然通过提高切割能量或降低切割速度可以部分 减小切割斜度，但依然存在不能完全垂直切割的问题。
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固有缺陷的解决方法
1997年，可倾斜切割头的设想被提了出来。这是解决 切割斜度，提高精度最直接有效的方法。其原理是通过在 原有三轴平台的基础上再增加2 个旋转轴，刀头可向任何 方向摆动，并利用预先在系统中设置的斜度模型，通过对 切割轨迹的实时计算，再根据被切工件的材料与厚度进行 修正，在切割的过程中不断地摆动切割头，使得切割出来 的工件达到完美的无斜度状态。这种技术被称作动态水刀 切割技术。
动态水刀能以更快的速度切割出更高的品质的切割面。 动态水刀过程的核心是复杂的数学公式，如射流的偏斜及 水箭中射入及射出位置的相对关系等变数。切割路径由数 学模式计算得出，切口斜边可被消除。即使在高速下也可 以产生完美的转角和弧线
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普通水刀切割的直角 动态水刀切割的直角
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发展趋势
1.加强基础功能原件的技术开发，提高原件寿 命。由于水切割是以高压加砂水流为工具，原 件磨损严重，导致维护成本较高，所以提高基 础原件寿命，降低维修成本是很有必要的。 2.不断提高水切割的精度和切割速度 3.提高水刀切割技术，如空间曲线切割技术，五 轴联动水刀机的研发。 4.提供水刀切割机的功率，实现多头同时切割， 从而提高水刀切割的效率。
②水切割还被广泛应用于医疗器械的加工， 水切割能满足医疗器械微型化、精密化的 要求。
③小型水切割工具是高危作业领域最理想的 切割工具，在排爆、化工行业、救援行业 有着无可替代的作用。
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水切割的发展及未来发展趋势
水切割的发展
• 水刀之父Norman Franz博士是高压水刀研究的第一人，证明
1950 了高速汇聚水流具有极大的切割能量。
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⑥切割迅速，准确度好 水刀切割能力强，所以在移动时可以很迅 速。除此以外，水刀的切口细，可以加工 很精密的零件，准确性好。
缺点： ①使用成本高
需要大量的水和砂。 ②维护成本高
原件寿命较短，水切割机的维护成本较高。
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水切割与其他切割技术的比较
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水切割的应用范围
①金属切割、高硬度及不可熔的材料切割， 如石材、玻璃、陶瓷、硬质合金、金刚石。
低压水通过高压水泵的作用， 变为高压水，通过高压管，然后 从切割喷头射出来，因为需要高 压射出，所以水刀的口径很小， 水刀喷嘴一般是用高级硬质合金、 宝石、金刚石等制成。水流喷出 的速度是声速的几倍，这种高压 水流具有极强的切割能力。
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水切割的优缺点
优点： ①切割能力强
水刀可以切割绝大多数材料，例如：金属、 玻璃、大理石、复合材料。 ②切割的质量好 材料被切后，切口平滑 ，不会产生粗糙的， 有毛刺的边缘。
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谢谢！
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12机械电子王鹏宇
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Contents
水切割的介绍及原理解释 水切割与传统切割技术的优缺点比较 水切割技术的应用范围 水切割技术的发展及未来发展趋势
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什么是水切割技术？
水刀切割是通过超高压发生器将水加压到300兆 帕以上，通过一个专用的切割喷头在极细的小孔中 喷出，对材料进行切割加工的一种现代制造技术。 这种高压水流具有极强的切割能力，其速度能达到 声速的数倍，而且通过在其中添加砂子等磨料可以 使其切割能力倍增。水刀切割可以对任何材料进行 任意曲线的一次性切割加工，而且在切割时不产生 热量和有害物质，材料无热效应（冷态切割），切 割后不需要或易于二次加工，。