智能水刀

要明白“智能水刀”，**明白“水刀”的含义，水刀顾名思义就是以水做刀，即以高速水射流作为切削刀刃。纯水水刀可以切割软质材料，比如纸张、布料、皮革、橡胶、食品等。如果在高速水射流中掺入磨料，就变成了磨料水刀，磨料水刀可以切割金属、陶瓷、玻璃、石材等硬质材料。水刀是一种冷态高能束切割工具，和其他高能束加工方法一样，在切割过程中，射流会产生弯曲变形，以至造成工件上的形状误差，比如说，切缝有锥度误差，在切割表面有条状纹路，在切割转角和小圆弧时，工件的下端会出现裙摆似的形状误差。智能水刀通过对切割速度及切割头的偏摆角度进行动态控制以达到消除这些误差的目的。上海狮迈公司生产的是智能水刀，是水刀种类当中的**高级别，也是国内**一家智能水刀研发企业，全球只有美国、欧洲和中国三家公司掌握核心技术。

水刀是当前世界上**一种冷态高能束机加工技术。与传统加工方法相比，水刀的优势体现在：可以切割任何材料、无热损伤、切缝小、毛刺小、切削力小、装夹简单、可轻易加工细长件和复杂精细工件、无切削困扰、无冷却液污染、不用换刀。与激光加工相比，水刀设备价格更为便宜，可切割材料种类更多，切割厚度更大，且工件无烧伤，切削过程无毒气排放。与电火花线切割相比，水刀切割速度快10倍，且可切导电、非导电材料。由于水刀的显著优势，近年来，该项技术在国内逐渐兴起，而智能水刀仍处于真空地带。2012年，世界**水射流专家、美国水射流学会技术**高奖获得者曾继跃博士与留美博士张仕进一同带着6项美国发明专利和多项中国发明专利来到嘉定工业区，开办起专注于研发、生产智能水刀的上海狮迈科技有限公司。目前，公司自主研发的智能水刀加工中心已投产上市，填补了国内智能水刀领域的技术空缺。

水刀技术在上世纪九十年代就引进中国了，在过去的十年间水刀在中国发展迅猛，目前“水刀”在百度上搜索**是个热词。可是由于以往国产水刀的技术比较粗糙，用途只限于石材切割和低精度的下料切割等，所以国人对水刀的认识也很有局限性，还没有认识到智能水刀可以成为一种主流的机加工方法。

智能水刀的特点：

一般的水刀切割机采用的是传统的数控系统，把水刀当做一个刚性刀具，这样的水刀切割出来的工件不可避免地带有前面所提到的切缝锥度误差、表面条纹、及转角处的裙摆误差。有经验的操作人员可以通过编程时设置合理的切割速度来减少上述误差，但这一来对操作人员的要求比较高，二来仅仅通过调整切割速度来减少上述误差会大大增加切割时间和成本，而且并不能从根本上消除上述误差。上海狮迈公司自主研发的五轴联动智能水刀针对水刀切割的特点，以射流从工件底部的射出点为控制目标，采用数学模型精准地预测射流行走路径上每一点的误差，通过对射流每一步行走的速度、加速度、以及切割头的偏摆角度进行精确的控制，在切割效率**大化的情况下达到自动消除这些误差以获得高精度的目的。操作人员只需要输入工件材料的名称及厚度，我们的智能系统就可以自动进行优化。一名高中毕业生，经过半天的培训，就可以上机操作，又快又好地加工出合格的机械零件。

智能水刀的优势：

1）智能水刀切割与激光切割比较

  激光切割设备的投资较大，目前大多用于薄钢板、部分非金属材料的切割，切割速度较快，精度较高，但激光切割时在切缝处会引起弧痕并引起热效应；另外对有些材料激光切割不理想，如铝、铜等有色金属、合金，尤其是对较厚金属板材的切割，切割表面不理想，甚至无法切割。目前人们对大功率激光发生器的研究，就是力图解决厚钢板的切割，但设备投资、维护保养和运行消耗等成本也很可观。水刀切割投资小，运行成本低，切割材料范围广，效率高，操作维修方便。

  2）智能水刀切割与等离子切割比较

  等离子切割有明显的热效应，精度低，切割表面不容易再进行二次加工。水刀切割属于冷态切割，无热变形，切割面质量好，无须二次加工，如需要也很容易进行二次加工。

  3）智能水刀切割与线切割比较

  对金属的加工，线切割有更高的精度，但速度很慢，有时需要用其它方法另外穿孔、穿丝才能进行切割，而且切割尺寸受到很大局限，水刀切割可以对任何材料打孔、切割，切割速度快，加工尺寸可选余地大。

  4）智能水刀切割与其它切割方法比较

  对一些金属零件可采取冲剪工艺方法，效率高、速度快，但需要特定的模具和刀具，水刀切割与该切割方法相比柔性好，可随时进行任意形状工件的切割加工，尤其在材料厚、硬度高等情况下，冲剪工艺将很难或无法实现，而用水刀切割方法则较为理想；火焰切割也是金属领域常用的切割工艺，切割的厚度范围非常大，但与水刀切割相比其热效应明显、切割表面质量和精度较差，另外水刀切割能很好地解决一些熔点高、合金、复合材料等特殊材料的切割加工。在玻璃、石材、陶瓷等切割加工行业，传统的方法是用金刚石刀具进行切、锯、铣等，切割的厚度范围非常大、速度较快，但对常规厚度的板材，水刀切割可进行高精度的任意曲线的切割加工，成品率高，降低生产成本，且大大提高加工产品的附加值。

智能水刀的参数

智能水刀切割范围为2米*4米，其定位精度为+/-0.03毫米。该智能数控高压水切割机配备自有知识产权的集成CAD/CAM/CNC和智能切割模型于一体的智能水刀**软件、自主研发的基于PC的脱机式多轴运动控制器、精密万向动摆切割头、达到国际先进水平的高效环保的直驱式超高压泵、操作便捷的精密悬臂式工作台、利于降噪防尘的快速水位升降系统、制作精良的自动供砂系统等，功能完备，性能超群。

智能水刀的配置：

1、切割范围2米*4米；2、定位精度为+/-0.03毫米；3、直驱式高压泵，额定功率23千瓦，额定压力385兆帕，额度流量3L/min；4、自对中磨料喷嘴，内径0.9毫米；5、精密万向动摆切割头，转角分辨率0.01°，转角范围正负45°，允许无限制的圆周摆角切割(不存在管线缠绕问题)；6、精密跨骑式Z轴，行程250毫米，有掉电保护；7、CAD/CAM/CNC集成智能水刀**软件；8、基于PC的脱机式运动控制器，**多允许八轴联动；9、戴尔手提电脑；10、正版AutoCAD 2012软件；11、快速水位升降系统；12、剪式管线设计；13、整机安装全封闭防水防尘高强度伸缩轴套；14、自动供砂系统

中国智能水刀发明人

中国智能水刀分别是世界**水射流专家、2005年美国水射流学会(WJTA)**高技术奖获得者、1994年法国国际水射流会议**佳论文奖获得者、世界水刀领域**套实用性磨料水刀切割模型建立者、美国6项专利发明人曾继跃博士和具有多年美国留学工作经历和国内研发经验、曾获多项中国发明专利的水射流专家张仕进博士共同领衔打造，技术先进性在国内独占鳌头，在国际上也身处前沿。2013年12月28日中央电视台科教频道播出了狮迈公司的“智能水刀”，引起了极大的轰动。发明专利包括：以切出点为控制目标的高能束加工方法、正交三轴机床、双向自动开关阀、自对中的磨料水刀喷嘴、准确获取射流后拖量信息的方法、双心共点偏摆机构、环型磨料储存装置等。是既美国和欧洲之后第三家掌握核心技术拥有自主知识产权的智能水刀的研发企业。

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