高压水射流切割技术，是利用高压水发生设备产生高压 水，通过喷嘴将压力能转变为高度聚集的水射流动能，用这 种射流对物料进行切割、破碎和清洗。其中对材料的切割和破碎，主要是利用漩涡水射流的刚性；而对材料的清洗，更 多的是对水射流的柔性。现代的水切割技术，通常和数控技 术集成，构成数控水切割机床，由数控系统操纵水刀，完成 复杂轨迹的切割。高压水射流切割原理如图 1 所示。

工作时，首先通过增压器将水压升到 300 ～ 1000MPa（动 能转变为压力能），然后使高压水通过直径为 0.1 ～ 0.6mm 的喷嘴，以 2 ～ 3 倍声速喷出（压力能转变为动能）。当水 射流冲击被切割材料时，如果压力超过材料的破坏强度，即 可切断材料。纯水射流切割适用于一些较软而有韧性的物料 切割，如纸张、皮革、木材、塑料、各种纤维材料等，进一 步提高压力后可用于切割较薄的金属材料，如飞机蒙皮等。

实践中，人们发现通过在水射流中加入磨料可以大幅度 提高水射流的切割能力，其原因在于磨料的密度较大，可以 使水射流动能更为集中，冲击力也就更为集中，同时磨料表 面锋利的尖刃可以对切割靶物进行微切削，含有磨料的水射流的切割情况就像砂轮一样，只不过一般砂轮的软质基体在 这里被水射流代替了。

磨料射流切割根据磨料加入的方法又分成前混和后混两 种。前混磨料射流切割是在水射流形成前，使水、磨料均匀 混合，之后在高压下水和磨料从喷嘴中高速喷出，磨料和水 流具有相同的压力和速度，但实现有一定难度。后混磨料射 流切割是在高压水射流形成后，依靠高压水流经过水喷嘴时 所产生的负压来吸卷和加速磨料，因而磨料很难进入射流的 核心而得到充分加速，即磨料很难达到水的速度，这导致能 量的浪费。磨料通常采用粒度为 80 ～ 150 目的二氧化硅、氧 化铝、柘榴石等，磨料的状态有干式和湿式两种，其供给方 式分自吸式和动力机械 ( 压缩空气和泵 ) 输送式，大多数使用 干式磨料，供给方式采用自吸式。工作示意图如图 2 所示。

2.2 系统组成

使用高压清洗机进行水切割是指将水增至到高压状态， 然后通过节流小孔，让水压的热能转化成射流动能，最后采 用这种高速密集的水射流来进行切割施工。磨料水射流切割 就是再往水射流中加入磨料粒子，经混合管形成磨料射流进 行切割。高压水射流切割机器人系统组成如图 3 所示。

实现上述功能的部件分别是：

（1）机器人系统

机器人系统中包含机器人、控制柜、示教器和安装底座 及水刀头夹持治具，是水刀切割系统中的控制部分，实现水 刀的切割流程控制切割路径规划和外围设备的协同控制。

（2）供水装置

就是将水质软化，这是切割作业时必备的条件，没有供 水装置，要达到切割的目的那简直就是空想，根本不可能实现， 因此，供水装置势必不可缺的。

（3）增压装置

增压装置是设备的重要构成部件，其核心是增压器。增 压器能够使水到达可以正常工作的水压，确保切割任务的按 时完成，因此，这一构件也是非常重要的。

（4）高压水路装置

增压系统和切割头装置是由高压水路连接的。在具体施 工时，要采用超高压钢管和旋转接头，钢管要有挠钩性，各 类接头要耐用、可靠、灵活，除此之外，旋转接头要有多种 旋向型式和一定的工作寿命，才能保证切割工作的正常运行。

（5）磨料供给装置

这一装置包括料仓、磨料、流量和输送管。

（6）切割头装置

切割头装置包括——高压水开关阀和宝石喷嘴、水磨料 混合室和混合管等部件。

（7）运动控制装置

现如今的切割设备都是由微机控制或由工业机器人操作， 可实行五轴联动。由此看来，高压水射流切割是一种高精度 的切割工艺方法，必须由高精度的切割设备来充分配合才能 满足工作的要求。

（8）接收装置

切工件和割头的处于接收装置的上方，接收装置就是用 来收集切割剩余射流。具有消能、降噪、防溅和安全等功能。