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高壓水射流切割技術(shù)，是利用高壓水發(fā)生設(shè)備產(chǎn)生高壓 水，通過噴嘴將壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨染奂乃淞鲃?dòng)能，用這 種射流對(duì)物料進(jìn)行切割、破碎和清洗。其中對(duì)材料的切割和破碎，主要是利用漩渦水射流的剛性；而對(duì)材料的清洗，更 多的是對(duì)水射流的柔性。現(xiàn)代的水切割技術(shù)，通常和數(shù)控技 術(shù)集成，構(gòu)成數(shù)控水切割機(jī)床，由數(shù)控系統(tǒng)操縱水刀，完成 復(fù)雜軌跡的切割。高壓水射流切割原理如圖 1 所示。

工作時(shí)，首先通過增壓器將水壓升到 300 ～ 1000MPa（動(dòng) 能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ埽?/span>然后使高壓水通過直徑為 0.1 ～ 0.6mm 的噴嘴，以 2 ～ 3 倍聲速噴出（壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能）。當(dāng)水 射流沖擊被切割材料時(shí)，如果壓力超過材料的破壞強(qiáng)度，即 可切斷材料。純水射流切割適用于一些較軟而有韌性的物料 切割，如紙張、皮革、木材、塑料、各種纖維材料等，進(jìn)一 步提高壓力后可用于切割較薄的金屬材料，如飛機(jī)蒙皮等。

實(shí)踐中，人們發(fā)現(xiàn)通過在水射流中加入磨料可以大幅度 提高水射流的切割能力，其原因在于磨料的密度較大，可以 使水射流動(dòng)能更為集中，沖擊力也就更為集中，同時(shí)磨料表 面鋒利的尖刃可以對(duì)切割靶物進(jìn)行微切削，含有磨料的水射流的切割情況就像砂輪一樣，只不過一般砂輪的軟質(zhì)基體在 這里被水射流代替了。

磨料射流切割根據(jù)磨料加入的方法又分成前混和后混兩 種。前混磨料射流切割是在水射流形成前，使水、磨料均勻 混合，之后在高壓下水和磨料從噴嘴中高速噴出，磨料和水 流具有相同的壓力和速度，但實(shí)現(xiàn)有一定難度。后混磨料射 流切割是在高壓水射流形成后，依靠高壓水流經(jīng)過水噴嘴時(shí) 所產(chǎn)生的負(fù)壓來吸卷和加速磨料，因而磨料很難進(jìn)入射流的 核心而得到充分加速，即磨料很難達(dá)到水的速度，這導(dǎo)致能 量的浪費(fèi)。磨料通常采用粒度為 80 ～ 150 目的二氧化硅、氧 化鋁、柘榴石等，磨料的狀態(tài)有干式和濕式兩種，其供給方 式分自吸式和動(dòng)力機(jī)械 ( 壓縮空氣和泵 ) 輸送式，大多數(shù)使用 干式磨料，供給方式采用自吸式。工作示意圖如圖 2 所示。

2.2 系統(tǒng)組成

使用高壓清洗機(jī)進(jìn)行水切割是指將水增至到高壓狀態(tài)， 然后通過節(jié)流小孔，讓水壓的熱能轉(zhuǎn)化成射流動(dòng)能，最后采 用這種高速密集的水射流來進(jìn)行切割施工。磨料水射流切割 就是再往水射流中加入磨料粒子，經(jīng)混合管形成磨料射流進(jìn) 行切割。高壓水射流切割機(jī)器人系統(tǒng)組成如圖 3 所示。

實(shí)現(xiàn)上述功能的部件分別是：

（1）機(jī)器人系統(tǒng)

機(jī)器人系統(tǒng)中包含機(jī)器人、控制柜、示教器和安裝底座 及水刀頭夾持治具，是水刀切割系統(tǒng)中的控制部分，實(shí)現(xiàn)水 刀的切割流程控制切割路徑規(guī)劃和外圍設(shè)備的協(xié)同控制。

（2）供水裝置

就是將水質(zhì)軟化，這是切割作業(yè)時(shí)必備的條件，沒有供 水裝置，要達(dá)到切割的目的那簡(jiǎn)直就是空想，根本不可能實(shí)現(xiàn)， 因此，供水裝置勢(shì)必不可缺的。

（3）增壓裝置

增壓裝置是設(shè)備的重要構(gòu)成部件，其核心是增壓器。增 壓器能夠使水到達(dá)可以正常工作的水壓，確保切割任務(wù)的按 時(shí)完成，因此，這一構(gòu)件也是非常重要的。

（4）高壓水路裝置

增壓系統(tǒng)和切割頭裝置是由高壓水路連接的。在具體施 工時(shí)，要采用超高壓鋼管和旋轉(zhuǎn)接頭，鋼管要有撓鉤性，各 類接頭要耐用、可靠、靈活，除此之外，旋轉(zhuǎn)接頭要有多種 旋向型式和一定的工作壽命，才能保證切割工作的正常運(yùn)行。

（5）磨料供給裝置

這一裝置包括料倉(cāng)、磨料、流量和輸送管。

（6）切割頭裝置

切割頭裝置包括——高壓水開關(guān)閥和寶石噴嘴、水磨料 混合室和混合管等部件。

（7）運(yùn)動(dòng)控制裝置

現(xiàn)如今的切割設(shè)備都是由微機(jī)控制或由工業(yè)機(jī)器人操作， 可實(shí)行五軸聯(lián)動(dòng)。由此看來，高壓水射流切割是一種高精度 的切割工藝方法，必須由高精度的切割設(shè)備來充分配合才能 滿足工作的要求。

（8）接收裝置

切工件和割頭的處于接收裝置的上方，接收裝置就是用 來收集切割剩余射流。具有消能、降噪、防濺和安全等功能。