由于五軸偏擺切割頭的問世,磨料水射流噴嘴在任意方向上的精確偏擺轉(zhuǎn)動(dòng)成為了可能,這是對(duì)磨料水射流切縫進(jìn)行補(bǔ)償?shù)谋貍錀l件之一。而另一必備條件就是軟件,在磨料水射流精密切割中,磨料水射流設(shè)備的控制軟件是其最為重要的組成部分。J. Olsen 博士將水射流設(shè)備所使用的軟件根據(jù)其功能劃分成了兩種:
第一種功能是 CAD/CAM 的功能,該功能通常用于制作水射流切割的加工路徑,由于磨料水射流本身是圓柱形的,不能像傳統(tǒng)加工方式那樣直接使用圖紙,而必須在充分考慮其射流直徑的情況下生成 XY 軸的移動(dòng)路徑;另一種功能則是精確計(jì)算擺動(dòng)頭上的兩軸在不同位置所需要偏擺的方向與角度的功能,該功能需要在很短的時(shí)間內(nèi)根據(jù)給定參數(shù)計(jì)算出切割過程中噴嘴的擺動(dòng)路徑,這種功能才是磨料水射流精密切割的軟件核心,對(duì)設(shè)備的加工精度有著巨大的影響。這種功能的關(guān)鍵就在于對(duì)擺動(dòng)頭上的兩軸偏擺的方向與角度的精確計(jì)算上,而要精確計(jì)算這些數(shù)據(jù)就必須有能夠精確計(jì)算給定參數(shù)下相應(yīng)數(shù)據(jù)的模型。
只有在軟件的這兩種功能的配合下,精確的、高質(zhì)量的磨料水射流切割才可能實(shí)現(xiàn)。事實(shí)上,在水射流行業(yè)中很多重大的改進(jìn)都是通過軟件的進(jìn)步而產(chǎn)生的。五軸磨料水射流設(shè)備與精密控制軟件結(jié)合在一起,就可以對(duì)傳統(tǒng)磨料水射流的加工缺陷進(jìn)行精確的補(bǔ)償。以一次正常的加工過程為例,首先導(dǎo)入待加工工件的圖紙,然后通過磨料水射流的 CAD/CAM 軟件生成噴嘴的移動(dòng)路徑,而后控制軟件會(huì)根據(jù)所設(shè)定的相關(guān)參數(shù),如水的壓力,磨料流量,所需切面質(zhì)量等級(jí)等,自動(dòng)計(jì)算整個(gè)路徑上各個(gè)位置的切割速度,然后再根據(jù)各點(diǎn)速度計(jì)算擺動(dòng)頭在各點(diǎn)所需擺動(dòng)的角度,以 OMAX 的設(shè)備為例,在切割路徑上平均每毫米需要計(jì)算大約 790個(gè)點(diǎn)的偏轉(zhuǎn)角度[68],最后再根據(jù)這些數(shù)據(jù)生成整個(gè)切割過程的控制文件,并通過CNC 系統(tǒng)完成切割過程。這整個(gè)過程是典型的計(jì)算在前,制造在后,充分發(fā)揮了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)智能制造技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),省去了傳統(tǒng)加工中 G 代碼的復(fù)雜編程過程與相關(guān)參數(shù)的優(yōu)化過程,直接將磨料水射流切割技術(shù)提升到了精密加工的水平,使磨料水射流切割技術(shù)產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍,2005 年這一技術(shù)獲得了水射流界最高獎(jiǎng)項(xiàng)——美國(guó)水射流協(xié)會(huì)技術(shù)獎(jiǎng)。