即使是普通的自來水也可以通過增壓器將其水壓提高到所需的壓力,然后用寶石噴嘴高速噴射形成水箭,從而具有很強的切割能力,這就是水刀的形成過程。
五軸水刀切割產生的高能水束將水束下方的材料切割形成狹縫。因此,狹縫的大小直接受水刀水梁直徑的影響,而水梁的直徑與寶石噴嘴的孔徑大小、砂管的孔徑大小以及水壓力的波動有關。
此外,水刀切口的大小還與被切割的材料、磨料和切割速度有關。因此,狹縫的寬度不是固定的,而是它在一段時間內的變化非常小,所以要保證較高的切割精度需要經常測量狹縫的寬度,以便及時調整參數。
在正常使用中,當水刀的狹縫寬度達到2mm以上時,說明砂管磨損嚴重,已達到使用壽命,應報廢更換新的砂管。另外,水刀射出的水光束,其能量會隨著距離寶石噴嘴的距離的增加而減弱,因此切割段工件的形狀會呈現斜紋,并且越靠近工件表面越光滑,越遠離工件表面越粗糙。
目前水刀切割工件厚度可達100mm,工件截面相對平整。其實,切割段斜紋的制作也與水刀水壓的波動有關。只要增加壓力,降低切削速度,就能有效地改善截面斜紋的發生。
水刀切割的應用已經越來越廣泛,從天然材料到人工材料,從金屬材料到非金屬材料,從食品到日用品等幾乎所有領域的材料都可以用水刀切割。水刀切割的使用范圍如此之廣,除了水刀本身的優點外,與其切割磨料是分不開的。
換句話說,如果沒有水刀切割磨料,單靠水刀切割可能達不到預期的切割精度和深度,這充分證明了磨料水刀切割的重要性。這方面已經做過專門的實驗,如果只有水刀切割而沒有水刀磨料,它可以切割3mm厚的鈦板,而且切口呈鋸齒狀,不能正常使用。
但是在使用水刀添加石榴石磨料時,不僅表面光滑,精度也得到了提高,板材的厚度沒有限制。目前市面上常用的水刀切割磨料有三種,分別是60#石榴砂、80#石榴砂和120#石榴砂,分別對應不同的切割材料。
水刀如配60#石榴砂作為磨料,可用于石材、橡膠、木材等切割,切割速度有明顯提高,但可能會降低切割面精度。并采用80#以上的石榴砂,它能在切割速度和切割面精度上達到完美的平衡,用于碳鋼、不銹鋼、鋁、鈦等材料的切割。
相比之下,120#石榴砂可以滿足精度高、切割面公差極低的要求,適合玻璃、半導體等材料的切割??磥硭肚懈钅チ献鳛榇蟛糠炙肚懈詈牟?,對提高切割質量有積極的作用。