隨著材料科學(xué)與技術(shù)的不斷發(fā)展，新型材料如不同特性的石材、玻璃、復(fù)合材料等不斷涌現(xiàn)。傳統(tǒng)的熱切割手段，諸如氧切割、等離子切割、激光切割在切割材料時(shí)，均以高溫作業(yè)為主，在高溫環(huán)境下材料的物理、機(jī)械性能及材料的晶間組織結(jié)構(gòu)會(huì)遭到破壞，因而對(duì)被切割材料的性質(zhì)有一定的影響。其中氧切割、等離子切割手段，可以運(yùn)用于金屬材料，而不能切割非金屬材料。激光切割雖能切割金屬材料和非金屬材料，但對(duì)銅、鋁就無(wú)法切割，而且激光切割的深度有限，價(jià)格昂貴。
利用超高壓水射流切割(也稱(chēng)冷切割)技術(shù)，不僅對(duì)所有金屬材料和非金屬材料可以進(jìn)行切割，而且不影響材料的物理、機(jī)械性能及材料晶間組織結(jié)構(gòu)，尤其對(duì)特種切割需求，如軟合金、碳纖維復(fù)合材料、蜂窩狀結(jié)構(gòu)材料的切割以及花崗巖刻字和復(fù)雜形狀的成型等，其切割效果就更[1]。水中再加入相應(yīng)添加劑，在水壓達(dá)到 200 MPa 的情況下，切割材料的范圍更廣[2]。因此，水刀切割堪稱(chēng)近年來(lái)切削加工領(lǐng)域里的一次技術(shù)革命。水切割技術(shù)出現(xiàn)比較晚的原因，在于其涉及難度比較大的超高壓設(shè)備的理論、設(shè)計(jì)及制造工藝，還需應(yīng)用到流體動(dòng)力學(xué)、控制理論、檢測(cè)儀器、液壓氣動(dòng)等一系列現(xiàn)代理論和技術(shù)[4]。要研究清楚水切割機(jī)的多因素綜合作用所引起的切割特性差異，是較為困難的。本文是在假設(shè)機(jī)床特性一定的情況下，僅研究壓力、切割速度、噴嘴直徑、靶距等單因素對(duì)水刀切割特性的影響行為。
2.1
壓力對(duì)切深的影響
水壓決定水射流的速度和沖蝕能量，其大小和水射流的切割能力成正比。水壓高時(shí)，其加工槽側(cè)面積大，效率高，去除量少；反之，則效率低，質(zhì)量較好；加工槽過(guò)寬，會(huì)造成材料的浪費(fèi)。不同種類(lèi)的被切割材料以及厚度，都對(duì)應(yīng)一個(gè)特定極限壓力，只有水壓超過(guò)這個(gè)壓力值的情況下，才能進(jìn)行有效切割。通常情況下認(rèn)為，壓力為極限壓力值的 2.5 倍左右，此時(shí)壓力與切深呈線性關(guān)系，目前生產(chǎn)的水切割機(jī)水壓通常為200 ~ 300 MPa
2.2
橫移速度對(duì)表面質(zhì)量和切深的影響
噴嘴橫移速度，對(duì)切深和表面加工質(zhì)量均有較大影響。移動(dòng)速度越高，單位時(shí)間內(nèi)加工面積越大，單位面積上磨料通過(guò)量少，材料去除量少，加工精度較低；反之，單位時(shí)間內(nèi)加工面積越小，單位面積上磨料通過(guò)量多，材料去除量多，加工精度較低。在壓力、磨料性質(zhì)及流量一定的條件下，噴嘴橫移速度越大，沿切深方向單位面積內(nèi)通過(guò)的磨料量就越少，同一直線上沖擊和切削的重復(fù)次數(shù)減少，切削能力降低，切深就越小。噴嘴橫移速度，對(duì)加工后材料的表面質(zhì)量也有較大影響。隨著橫移速度的增加，單位面積內(nèi)切削能力下降，材料表面粗糙度逐漸增加，特別是當(dāng)橫移速度達(dá)到某一臨界值時(shí)，加工表面粗糙度會(huì)急劇增加。
水切割技術(shù)作為一門(mén)新興的切削技術(shù)，與其他切削技術(shù)相比，具有一定的優(yōu)勢(shì)。這種優(yōu)勢(shì)，決定了水切割技術(shù)必將在未來(lái)的切削技術(shù)領(lǐng)域中占據(jù)重要地位。因此，對(duì)其理論技術(shù)的研究應(yīng)該更加深入、系統(tǒng)、科學(xué)。
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