关于水刀的结构及其详细工作原理

“水刀”的工作原理是将水流增压至200MPa以上，在通径很小（一般大于0.2mm）的喷嘴的约束下，形成高速“水箭”，能够穿削如木材、皮革、橡胶等软质材料；如果在“水箭”中混合磨料，则能够穿削各种质地坚硬的材料，如岩石、玻璃、钢板等。与微机控制的工作台或机械手结合起来，形成数控加工系统，满足特殊的或复杂的平面加工要求。

       水射流切割技术又称超高压水刀。当水被加压至很高的压力并且从特制的喷嘴小开孔(其直径为0.1mm至0.5mm)通过时, 可产生一道每秒达近千公尺(约音速的三倍)的水箭，此高速水箭可切割各种软质材料包括食品, 纸张, 纸尿片, 橡胶及泡棉，此种切割被称为纯水切割。 而当少量的砂如石榴砂被加入水射流中与其混合时, 所产生之加砂水射流, 实际上可切割任何硬质材料包括金属, 复合材料, 石材及玻璃. 超高压水刀也可使用于各种不同的工业表面处理应用如船身清洗及汽车喷漆设备清洗。超高压水的形成关键在于高压泵。70Mpa以下高压泵技术已比较成熟，70Mpa以上的超高压水国内仍需使用增压器增压。增压器的工作过程一般是从油泵来的低压油推动增压器的大活塞，使其往复运动，大活塞的活动方向则由换向阀自动控制。另一方面，供水系统先对水进行净化处理，然后由水泵打出低压水，进入增压器的低压水被小活塞增压后压力升高。由于高压水是经增压器的不断往复压缩后产生，而增压器的活塞需要换向，势必使从喷嘴发出的水射流压力是脉动的。为获得稳定的高压水射流，需将产生的高压水进入蓄能器然后再流到喷嘴，从而达到稳定压的目的。

       经过高压所产生之高压水经由高压过流入切割刀头而直达被加工材料，因此另一个关键环节是节流喷嘴。喷嘴一般采用人造(或天然)红宝石或蓝宝石，直径通常是0.1mm至0.5mm，水流通过喷嘴后以1000m/s的速度喷出。水射流切割机的基本类型有前混和后混之分。前混合磨料水射流的形成原理与后混合磨料水射流不同，它在高压水泵之间的管路中间设计一磨料供给装置。高压水射流在磨料罐之前分成两路，一路经过调节阀进入磨料罐，与罐内的磨料初步混合后成流化状态然后通过截止阀进入混合腔；另一路则直接进入混合腔与罐内流出的磨料流体进行充分的掺混，形成液固两相流。此种方式加强了磨料和水介质的混合效果使磨料粒子在水介质中得到了充分的加速，因而磨料粒子具有极高的动能。使用该系统切割或破碎材料时，工作压力均大大的降低，与高压纯水射流相比，一般是其工作压力的五分之一至十分之～；与后混合磨料水射流相比，一般是其工作压力的三分之一至五分之一。因此前混合悬浮磨料水射流设备可直接采用70MPa高压泵供压，与后混合磨料水射流相比减少了增压装置，但增加了磨料供给装置。