创新的水喷射切割技术富阳分析天平人造革宠物梳子折弯机Kf

创新的水喷射切割技术

长期以来，模具制造一直是美国制造业的一块基石。在最近几十年中，这种传统工艺已有了很大的发展，从使用手工钢锉来加工去消除过大的径向跳动除多余的材料，到依赖现代化技术的煤气加热炉对钢材进行热处理，以及采用计算机处理程序来达到完美的产品质量和顶级的生产效率。

21世纪的工具和模具可分为两大类型：传统型和创新型。每种类型可以根据其在工业上的应用前景而确定。传统型模具制造商属于老一代的工具和模具制造商，他们将主要精力集中在手工技术的应用方面，以完成他们的模具制造工作。创新型模具制造商属于新一代工具和模具制造商，他们将主要精力集中在整体工艺的服务石油天然气、炼油、纸浆和造纸、发电、化工和石化、生物燃料、生命科学改造，并依靠设备和软件完成工作任务。

图1 由6061铝板切割成形的零件样品，切割加工的设备为EDM机床和水喷射切割机床。

用水喷射切割机床加工比使用EDM机床节约了73%的时间

现在，美国国内的模具工业面向全球市场开放，从而使这种传统的业务竞争变得更加残酷和激烈。工具和模具工业面临的惟一的最大的威胁是对创新变革的阻挠。正在发展中的业务还包括增添自动化设备、增加编程软件、提高流水化工艺和引进新的技汽车同样成为铝利用增长最快的市场之1术。

图2 美国国内的模具工业面向全球市场开放，从而使这种传统业务的竞争更加残酷和激烈

EDM的补充技术

水喷射切割技术是EDM的一种补充技术，它已日益为人们所接受。对于模具制造商来说，水喷射切割机床的加工速度十分理想，适合于EDM精加工前的粗加工生产和散装材料的切削加工，有利于缩短生产时间。

在模具制造业中，EDM是一种非常普通的加工方法。它应用于工件材料的切削加工，例如加工盲孔和模腔。EDM采用模糊逻辑技术，这种技术能适应加工条件中的各种微小变化，使工件达到微米级的表面质量。EDM加工技术使模具产品的水平有了巨大的提高，包括产品的精度、质量、开关元件产量和利润。

图3 在模具制造业中，EDM加工技术是一种非常普通的加工方法

在模具制造工艺中通常使用的是 滑枕式EDM机床和EDM模具加小米手机工机床。这种非接触式的加工方法结合低压冲洗，可以加工截面很薄和高精度的零件。

对1in(1in=25.4mm)厚的钢制工件加工时，我们做了一项最新的研究，对EDM线切割机床的切削速度与水喷射切割技术的加工速度进行了比较。EDM机床的试验切割采用了直径0.012in的切割线，结果其切割速度为0.25in/min。采用水喷射切割机的试验切割表明，其切割速度可达到2.9in/min，要比EDM切割机的切割速度高出10倍以上（见表1）。

1.理论基础

水喷射切割加工是利用高压水流，在水流中加入金刚砂磨料，然后向工件高速喷射，以切除工件上的多余材料。在英制螺丝水喷射切割过程中，不会产生热量，因此不存在使材料变形的风险。由于切割下来的多余材料是块状的，而不是切屑，因此可节约材料，切割下来的多余材料还可以有其他的用途。

采用滑枕式EDM或EDM线切割机床进行粗加工会产生一个热影响区，材料会产生高热，但不会熔化。这个高温影响区会改变材料的性能。因此采用滑枕式EDM机床进行粗加工容易产生高能热量，增加材料的热变形风险，影响工件的最终质儿童饼干量。

在水喷射切割加工过程中，当水流从喷嘴的小孔中向外喷射时，水流的精度会发生变化，影响工件壁面的平直度和表面质量。由于水喷射切割技术的加工速度相当快，因此不能保证其加工的边缘可以达到EDM机床的加工精度和公差尺寸。正是因为这个原因，这两种加工技术被看作是互补不足的一组技术。

2.为模具制造业带来的利益

特别是对于模具制造商而言，凡是耗费时间和加工精度要求不高的工件，采用水喷射切割技术是对EDM加工技术的最好补充，而对工业中公差尺寸和精度要求较高的工件，则应采用EDM机床进行加工。

水喷射切割加工的应用范围远远超过人们所知道的基本应用领域，它为EDM加工带来了速度和灵活性。我们在一个1in厚、直径2in的零件上进行了另一次研究，其结果表明，采用水喷射切割进行粗加工比采用EDM机床节约了28%的时间（见表2）。

图4 水喷射切割机床是目前市场上最通用的切割系统，为模具制造商创造了巨大的财富。

实际上它可切割任何材料，包括玻璃、陶瓷、木材、石料、塑料和橡胶等

3.多样化的生产功能

对模具工业而言，水喷射切割技术的多样化生产，其重要性并不亚于它的加工速度。在美国，企业的生产业务并不能得到保证，主要取决于其国内模具制造商是否能开发出特殊的工艺，或采用有助于他们生存的专门技术。水喷射切割技术可以使模具制造商从狭小的市场中分离出来，进一步扩大基础客户。

图5 模具制造商应采用那些对市场具有刺激性的新产品和新工艺

EDM加工技术是一项专业化的加工工艺。它采用电火花侵蚀方法切割工件，但只能适合于导电材料的加工，例如石墨和金属。而水喷射切割机床是万能切割系统。它所能切割的材料范围极广，例如玻璃、陶瓷、木材、石料、塑料和橡胶等。

采用水喷射切割技术加工的零件边缘十分光滑和明亮，不会出现锯齿、金属渣或毛刺，不需要磨削或者其他精加工。水喷射切割不需要更换刀具或工件重新定位，可以节约相关的时间和费用。凡是在公差尺寸方面不需要采用EDM机床进一步加工的零件，采用水喷射切割技往往只需EDM加工时间的10％以下。

在购置一套新设备时，首先应该考虑到的一个问题是其ROI因素。对于水喷射切割技术而言，随着速度的不断提高，每英寸切割的平均费用将逐渐下降。因此，只有在最佳切割速度条件下，机床才能达到最高性能和利润率。当机床以最高的功率和尽可能快的速度工作时，与切削相关的整体费用（包括磨料、动力、供水和过滤器等）将处于最低状态。水喷射切割技术在模具加工车间中的应用主要在于其费用，它在车间中以增加产量和提高生产能力的形式体现出来。

模具制造商必须不断地寻求新的加工方法，以进一步提高他们的生产效率和能力。应用水喷射切割一类的新技术，不但能进一步提高模具制造商的效率，而且其多样化的生产能力将能刺激创造新的机会，为新的市场打开大门。(end)