涨知识|高压水切割的水平标志

　　航空工业的一个重大需求是对大尺度曲面复合材料的机翼、尾翼和蒙皮的加工，由于机械加工对复合材料会产生分层、变形和劈裂等问题，美国波音公司已将超高压五轴联动水切割作为标准工艺，因此，催生了特大型水切割专用加工机床。为应对国内需求和国际竞争：复合及特种耐高温材料超高压水射流加工装备与工艺，由此可见，特大型、曲面加工、极端参数、五轴联动、加工 - 测量 - 调控一体化自动化控制、高精度、速度要求和工艺数字模型等构成了高端超高压水切割技术的水平标志。

　　成套装备的构成如下

　　( 1)高压增压器系统。采用对置式双缸 2台增压器并联方式，工作压力 450 MPa，单台流量 3 L/min，缸体采用双层嵌套，承压材料为 15-5HP，柱塞直径 22 mm，行程 100 mm，往复次数 70 min-1。

　　(2)龙门式切割平台。工作尺寸 15000 mm×5000 mm，采用齿轮齿条传动，Z 轴运动尺寸1200 mm，采用伺服电机控制器和软件控制各运动件，采用光栅随机测量主梁行走位置。

　　(3)点阵浮动托架。采用标准的立柱点托架，以120 个点构成对特大型曲面工件的附合支撑和定位，每个支点会3D 旋转真空杯构造实现柔性支撑，自带动力用以调节其高度和转角，点阵最高升幅为600mm。

　　(4)磨料射流五轴联动切割头系统。包括磨料射流切割头，固定在电主轴(Z 轴)上的五轴联动总成部件， 型杯总成部件，置于横梁上的真空泵和磨料收集器及管路总成。作业时，五轴联动部件带动切割头做3D 动作并沿 Z 轴升降，工件夹在 型杯间做切边工作，磨料废液由 型杯(内置消音钢珠)接取并经真空泵抽吸至集液器进行固液分离。

　　(5)3D 水切割运行软件。该软件的核心是将五轴联动与点阵托架动作同步控制调节，亦即它将识别曲面、调节点阵附合曲面且控制切割头沿曲面边缘切割作业，因为增加了点阵托架的同步动作，使得运行软件成为技术关键。

　　(6)在线测量系统。在横梁上设置 2 个立轴，一个为水刀 Z 轴，另一个装机械刀具备用和在线测量探针，通过其反馈实现“加工、测量和调控” 一体化自动控制全加工过程。