數(shù)控水刀切割機(jī)技術(shù)在異常挑剔的材料切割工藝競(jìng)爭(zhēng)中贏得了一席之地，正成為重要的精密加工技術(shù)。金屬加工者對(duì)于這項(xiàng)技術(shù)的評(píng)價(jià)是：更加清潔的切削刃，沒有結(jié)構(gòu)上的熱變形和彎曲。另外的優(yōu)點(diǎn)還包括：柔性的切割導(dǎo)向性、多方面的應(yīng)用件。這項(xiàng)切割技術(shù)顯示出越來越好的可操作性，而且比其他與之競(jìng)爭(zhēng)的技術(shù)更具優(yōu)勢(shì)。

在金屬加工領(lǐng)域獲得經(jīng)濟(jì)性成功的準(zhǔn)則是在確保富有競(jìng)爭(zhēng)力的質(zhì)量的前提下，為客戶提供全面的解決方案，并縮短生產(chǎn)和供貨周期。這就需要一種節(jié)省能源、材料和時(shí)間的生產(chǎn)技術(shù)，并盡可能避免后續(xù)的機(jī)械加工。切割復(fù)雜幾何尺寸的材料對(duì)切割工藝提出了很高的要求?！皼]有任何一種切割技術(shù)能夠成為可以滿足所有技術(shù)要求的完美的解決方案。因此人們?cè)趯?shí)踐中找到了彼此之間并不相同的切割技術(shù)”，。人們比較了幾種流行的技術(shù)，希望能夠找到一種非常精密的切割工藝。一種是利用臺(tái)式剪斷機(jī)手工加工比較薄的金屬板。但是通常情況下遇到的都是復(fù)雜的形狀，比較大的加工數(shù)帶。在這種情況下，數(shù)控沖壓中心成為了具有經(jīng)濟(jì)性的可選方案。當(dāng)然，金屬板的強(qiáng)度、較高的工具成本和變換產(chǎn)品時(shí)無法避免的準(zhǔn)備時(shí)間都成為了該技術(shù)應(yīng)用的門檻。這在小批量加工的時(shí)候尤為明顯。在較小的加工批量情況下，沖壓中心就失去了經(jīng)濟(jì)性；對(duì)于單件生產(chǎn)或者樣件生產(chǎn)就更不合適。而熱力切割設(shè)備就更有柔性，比如氣體切割、等離子切割以及激光切割等技術(shù)。他們可以實(shí)現(xiàn)較高的自動(dòng)化程度，既能用于批量生產(chǎn)，也能用于單件生產(chǎn)。

熱力切割技術(shù)通常需要后續(xù)的處理工序

熱力切割設(shè)備限制了可加工材料的種類、壁厚以及由于熱量原因而引起的切削刃變化和材料彎曲。結(jié)構(gòu)變化、硬化變脆、回火/退火變色、表面氧化物、殘力以及產(chǎn)生飛邊毛刺等現(xiàn)象通常需要額外的后續(xù)處理。此外，還需要計(jì)算為后續(xù)機(jī)械加工預(yù)留下的邊緣區(qū)域的材料預(yù)留量。由于在進(jìn)行氣割的時(shí)候還會(huì)產(chǎn)生有毒的金屬蒸汽、燃燒煙霧以及揚(yáng)塵，所以還需要特殊的廢氣排放裝置和過濾裝置?！坝捎诖嬖谶@些問題，氣割技術(shù)在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工廠和加工人員等方面受到了很大的限制。與此相反，現(xiàn)代的復(fù)合材料、精益生產(chǎn)方面的研究以及長(zhǎng)期的降低成本措施都要求創(chuàng)新的、低成本的和更有效率的切割技術(shù)。在這個(gè)方面，與常規(guī)的工藝相比，數(shù)控水刀切割機(jī)技術(shù)極大地?cái)U(kuò)展了它的應(yīng)用范圍，成為許多場(chǎng)合都能使用的、比較經(jīng)濟(jì)的可選方案。

金屬的特性要求“低溫”射流

在進(jìn)行射流切割的時(shí)候，需要利用非常細(xì)小鋒利的寶石顆粒產(chǎn)生出攪拌均勻的“低溫”高壓水流微波，在工件上切割出一個(gè)很小的切縫。這種金屬加工工藝的優(yōu)點(diǎn)在于，當(dāng)進(jìn)行切割加工的時(shí)候不會(huì)在切削刃上產(chǎn)生熱影響。射流技術(shù)不同于切割技術(shù)，既不會(huì)產(chǎn)生熱變形，也不會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變化、硬化變脆或者出現(xiàn)殘?jiān)?。除此之外，射流技術(shù)也不會(huì)產(chǎn)生危害健康的蒸汽或者瓦斯氣體；而且由于利用水進(jìn)行切割，這種技術(shù)也是完全無塵的。經(jīng)過優(yōu)化設(shè)置切割參數(shù)之后，切割過程既不會(huì)產(chǎn)生磨削，也不會(huì)產(chǎn)生令人討厭的劃痕。以上這些的作用在于：避免后續(xù)處理工序。這項(xiàng)技術(shù)不會(huì)對(duì)待加工金屬的物理特性方面做出限制。而且與激光切割技術(shù)不同，射流技術(shù)不會(huì)在金屬表面產(chǎn)生惱人的強(qiáng)烈的光學(xué)反射；也就可以保證獲得潔凈的切口。射流技術(shù)也適用于加工具有較高熱傳導(dǎo)特性的材料，比如鋁合金和銅合金。由于高壓水流具有很高的動(dòng)能，因此可以用于加工厚度超過100毫米的工件，并能獲得非常精密、準(zhǔn)確的切割輪廓。同時(shí)，高壓射流技術(shù)還能在較厚板材上加工非常精密的孔(直徑范圍為：0.54毫米～1.1毫米)。而切口寬度小于1毫米的時(shí)候，僅僅可能產(chǎn)生細(xì)微的工件損失。

高壓射流切割技術(shù)的應(yīng)用范圍正在不斷擴(kuò)大。“現(xiàn)代化的加工工藝需要不斷精簡(jiǎn)工作步驟”，“因此在許多金屬板加工行業(yè)，一般都使用鍍有塑料的板材作為原料。而射流切割工藝通常作為加工這類復(fù)合材料的首選切割技術(shù)。在化工設(shè)備制造業(yè)加工涂有瓷釉的板材和零件的時(shí)候，也同樣采用射流切割工藝，而其他切割技術(shù)根本就沒有用武之地。”全能的高壓射流由于具有鋒利的前角或者傾斜的切割角度，因此可以為所有的切割加工提供柔性的切割導(dǎo)向。此外，高壓射流技術(shù)還能實(shí)現(xiàn)二維和三維的加工，這正是機(jī)器人所需要的。這為設(shè)計(jì)人員提供了產(chǎn)品造型方面新的方法。越來越多的生產(chǎn)商和工人逐漸發(fā)現(xiàn)射流技術(shù)的價(jià)值。在航空和骯天工業(yè)，高壓射流技術(shù)已經(jīng)成為加工鈦合金動(dòng)力總成，以及加工鉻-鎳-鈾為基材的標(biāo)準(zhǔn)工藝。在機(jī)械制造行業(yè)利用高壓水流技術(shù)加工齒輪、法蘭和多功能的支架；在設(shè)備制造業(yè)利用高壓水流技術(shù)對(duì)管路或者鍋爐基座進(jìn)行三維切割。設(shè)計(jì)師和藝術(shù)家可以利用這個(gè)技術(shù)雕刻不同的金屬徽章、字牌、雕塑或者用于“鑲嵌細(xì)工”的樣品。這項(xiàng)技術(shù)最新是針對(duì)金屬海綿材料，即所謂的“蜂窩狀金屬”，這種金屬可以降低機(jī)床的重量，還可以用于制作吸收噪音的結(jié)構(gòu)材料或者耐火材料。

更加便捷地加工復(fù)雜切割輪廓

熱力加工方法一般是使用可燃?xì)怏w、電流或者激光提供切割能量作用于工件中的化學(xué)連接力；而高壓水流切割技術(shù)可以轉(zhuǎn)移切割過程中產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)能量(動(dòng)能)。一臺(tái)典型的射流切割設(shè)備由射流供給裝置以及常規(guī)的水軟化裝轉(zhuǎn)置組成。平常的、經(jīng)過軟化的自來水也可以用于產(chǎn)生切割水流。與此相反，緯過蒸餾的或者完全去除離子的水卻不適用于產(chǎn)生切割水流——這種水會(huì)造成高壓區(qū)域零部件的損傷。這個(gè)系統(tǒng)的核心是高壓水泵單元、一個(gè)或多個(gè)射流噴頭以及一個(gè)帶有水容器切割工作臺(tái)。還可以選裝一個(gè)切屑排水系統(tǒng)用于自動(dòng)排除廢料，以及過濾廢水。

為了實(shí)現(xiàn)二維的切割功能，在切割工作臺(tái)的平板上布置了通過CNC控制的一個(gè)或者多個(gè)按照X-Y方向平行排列的切割噴頭。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)不平整表面做出反應(yīng)，切割工作臺(tái)在Z方向上還能實(shí)現(xiàn)單獨(dú)的調(diào)整。工件自由地?cái)[放在沒有夾緊裝置的格柵板上，格柵板放置在充滿水的容器上。這樣可以防止當(dāng)高壓水流穿過工件在水容器里產(chǎn)生漩渦。為了實(shí)現(xiàn)多維的切割功能，可以要么使用機(jī)械手驅(qū)動(dòng)的射流切割噴頭，也可以使用配備了除XYZ三軸之外的旋轉(zhuǎn)軸和擺動(dòng)軸的切割工作臺(tái)。這樣可以加工比較復(fù)雜的切割輪廓。高壓水流切割設(shè)備的核心部件是依據(jù)增壓器原理工作的高壓水泵。依靠一臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，油壓最初就可以達(dá)到2l0巴，經(jīng)過增壓器之后還可以進(jìn)一步增壓一倍，然后輸送到切割水流的循環(huán)管路當(dāng)中。水泵的功率為10～150干瓦，設(shè)計(jì)壓力為4200巴。高壓水的體積流量總計(jì)為1．5～15．2升／分鐘，通過特殊的、部分可調(diào)的高壓管路輸送到切割噴頭。然而，為了能夠利用水流切割金屬，還需要采取特殊的措施。對(duì)此“純粹的水流切割技術(shù)，也被稱為純水切割技術(shù)，只能用于切割比較柔軟的材料，比如木材、紙張、塑料和皮革或者食品。這個(gè)級(jí)別的能量水平不足以用來切割金屬或者其他的較硬材料。而高壓水流這樣的切割工具能夠加工任何材料?！?

高壓射流切割技術(shù)的應(yīng)用潛力還遠(yuǎn)沒有被完全發(fā)揮。這需要設(shè)計(jì)人員和操作人員盡可能地使用這項(xiàng)技術(shù)，井且在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段和工藝規(guī)劃階段考慮這項(xiàng)技術(shù)。第一步可以嘗試在切割加工企業(yè)原有的材料時(shí)使用高壓射流切割技術(shù)，或者在零部件的技術(shù)學(xué)校中采用這項(xiàng)技術(shù)。