水切割技术的发展现状和趋势剖析.ppt

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1、水切割技术的现状和发展趋势112机械电子王鹏宇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2什么是水切割技术？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

2、），切割后不需要或易于二次加工，。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NormanFranz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。34水切割视频5水切割的工作原理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

3、力。6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。7③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。8⑥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

4、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。9水切割与其他切割技术的比较10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。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。11水切割的发展及未来发展趋势水切割的发展121950水刀之父NormanFranz博士是高压水刀研究的第一

5、人，证明了高速汇聚水流具有极大的切割能量。1979MohamedHashish博士发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，几乎能够切割任何材料。1983世界上第一套商业化的加砂水刀切割系统问世，被用于切割汽车玻璃。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固有缺陷。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。13固

6、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

7、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1415普通水刀切割的直角动态水刀切割的直角发展趋势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。16谢谢！17