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文档简介
.,1,水切割技术的现状和发展趋势,12机械电子王鹏宇,.,2,Contents,.,3,什么是水切割技术?,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,。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。,.,4,.,5,水切割视频,.,6,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力。,.,7,水切割的优缺点,优点: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。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。,.,8,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。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。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。,.,9,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:使用成本高需要大量的水和砂。维护成本高原件寿命较短,水切割机的维护成本较高。,.,10,水切割与其他切割技术的比较,.,11,水切割的应用范围,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。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。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。,.,12,水切割的发展及未来发展趋势,水切割的发展,.,13,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。,.,14,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,.,15,普通水刀切割的直角,动态水刀切割的直角,.,16,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
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