分享真正的冷加工水刀在制造业中的应用

小黄豆

一、前言在机械制造中,刀具的好坏十分重要地表现在产品的质量上,有锐利的刀具,就可能得到品质好,符合要求的产品。然后，任何刀具随着加工过程中，使用而磨损，变钝；学机械的人几乎都知道在切削加工中，由于刀具对工件的摩擦所产生一定的切削热，使得刀具磨损变钝，有时它的切削温度还不低，记得在工厂实习时还曾经给高温的铁屑，烫伤过；温度高也是引起刀具磨损的重要因素之一。一种特殊的切削工具给制造业提出了新的加工方法，这就是水刀加工。
+ ^$ L& A0 B& R! p; T; Y6 u　　大家一定也知道“滴水穿石”的故事，说得是由于水的长期不断地运动和工作可以把坚硬的石头打穿，一个以柔克刚的事例，在采矿工业中有用水枪采矿的例子，早在80年代中，在林业杂志中曾经看到过运用水刀切割木材的消息。而如今一种以水射流作为切削加工动力的机械，正在以特别的切削加工方式，逐渐地进入各种制造业的行列，这就是水刀加工技术。真正应用于加工业才是近十多年的事情。特别是建筑材料的切割镶嵌，做得非常精彩,许多新的建筑物上已经留下了它们美丽的作品。
2 ?: S' s/ X1 i0 h　　二、水刀的特征水刀是由普通水经过一个超高压加压器，将水加压至4,000 bar (60,000psi)，然后通过一个极细小的喷嘴(其直径为0.1mm至0.4mm左右)，产生一道速度为915m/s(约音速的三倍)的水箭，此道水箭就像一把切削加工的利剑，对所需要加工的工件进行切削加工。水刀加工设备的组成包括：超高压泵、水刀切割头装置、水刀X-Y平面切割台、CNC控制器及CAD/CAM软件包等。其中的关键设备是超高压泵，它使水压提高到能切割各种材料，越是高压越能穿透各种材料；水刀切割头装置主要包含一个直径微小的宝石喷嘴，通常采用的是红、蓝宝石，这种宝石喷嘴镶嵌在金属材料中，喷嘴安装在可以进行上下微量的调整架子上，为使高压水箭能精确通过所要加工的方位，而不损坏工件其它任何地方，这也是保证水刀切割精度的一个重要因素。
" \8 v* D/ H0 \' W　　三、水刀的应用场合水刀加工基本可对各种材料进行处理及切割；非金属物质如；木材、纸类、塑料、纤维、海绵等。对切割金属或较硬的材质时，如；各种石材、玻璃、陶瓷、砖等材质时，可以将80目左右，较细颗粒的石英砂料与水箭混流在一起，以增强其切割能力，此种高速加砂的水刀几乎可以切割任何材质。为此在家具制造过程中,可以用来对原木的分割和实木成型材料的分切,使得在用料方面取得更为精确。为节约用材提供很好的途径。
　　水刀加工在下料开片的切割加工中，比起与它拥有同样功能的“前辈”--电锯、电弧切割和激光切割来，它有着许多优越性，它无尘、无烟、没有火光，在作业时，切割面上的温度能保持不变（电弧、激光切割和钢锯则办不到这一点），它不会产生强光而灼伤人眼；更不用担心因高温而引发火灾，十分安全。然而它具有强大的“威力”，可以随心所欲地切割加工各种工件和不同口径的管材。对于机械制造加工，由于水刀的加入，也使得在消防防火方面得到更好的保证。
　　目前水刀已经与自动的机械手臂相结合，完成三度空间之切割。这种水刀自动化系统已应用于汽车内饰件加工甚至对空中客车A380大型航空件、飞机外壳等，高强度的碳素纤维的复杂零件表面上进行的切割、修边、开孔等加工任务。为制造领域开辟了新的天地，而且它可以在几乎完全自然的条件下加工，因此对已完成的上道工序，基本不会产生任何影响。更没有任何粉尘的危害，也不会没有刀刃磨损的缺点。
　　水刀还可以做水下作业，对沉船的切割、修理可以得到绝无仅有的效果。可能在未来对潜水艇的自救也能开辟一种新的可能。
　　水刀对复合材料的加工处理也得到非常好的应用，不管是普通的复合材料，还是软硬结合的复合材料，加工得不好，会引起复合层分离，而它均可以很好对付，这常常是普通切削加工难于应付的。譬如；塑料与金属、橡胶与金属等复合材料的加工；在加工处理坚韧高强度的碳素纤维材料时也难不到它；甚至是对在战争时代留下的废弃炸弹的处理，水刀对不同其材料的处理取得了独一无二的应用效果，由于水的加入，它不但不会影响炸药的爆炸，而且对贵重金属的回收开辟了新的天地。这比起其它任何加工处理方法更加安全可靠，没有一点危险。当然在操作中还是要注意到违规操作对操作员人身带来的安全隐患。
: S8 P; R0 z7 K3 ^0 G　　四、结束语水刀切割加工速度极高，尺寸精度也可以在其机器本身所配备工作台的精度下，完成所达到的要求，加工的质量较高，不需要第二次加工。同样也可以不用担心水的加工影响材料的含水量，极高的速度几乎不能让水分留下。操作程序简单易行，编辑程序可以随时调用，有记忆功能。水刀的一般零配件使用寿命较长，机械可使用时间长，相对成本较低。水刀切割时不会产生灰尘及有毒气体，可提供一个较为清洁及安全的工作环境，更重要的是，水刀是以水作为切割的刀具，不用像其它的切削刀具需要刃磨，它是一把永不磨损型的刀具，因此水刀以其独特的优势，在未来的各种加工制造中，一定会有更广泛的应用前景。
9 ^1 P9 \/ _/ N" K! Y) Y9 Q　　作者介绍；费修莹、王一军分别毕业于华南理工大学和天津大学，现为广州大学机电系，教师。重视多年机械设计与制造方面的教学，曾编写《金工实训》在机械工业出版社发行，关心与研究各种机械设计与制造，同时关心机械制造方面的新技术、新动向。

小豬

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4 _( p2 q7 r* v* d感恩!