—訪上海獅邁科技有限公司技術總監曾繼躍博士
    2013年12月,中央電視臺《我愛發明》欄目推出了一期名為《激流利刃之五軸聯動智能水刀》,節目播出之后,在業界引起了極大轟動,顛覆了水刀只能切割石材和精度要求低的工件傳統觀念,也使得智能水刀真正進入了機加工領域。日前,在上海新國際博覽中心召開的第十六屆中國國際工業博覽會上,本刊記者采訪了“水刀教父”,上海獅邁科技有限公司技術總監曾繼躍博士。

《機床商情》:請您簡單介紹一下水刀和它的工作原理
    曾博士:水刀最早出現于上世紀70年代,這項技術最早起源于美國,它是利用超高壓技術,再通過內孔直徑0.3mm的噴嘴,噴射形成速度超過兩倍音速的高速射流,因其技術的復雜性,直到上世紀80年代才被用于工業生產。因其冷切割不會改變材料的物理化學性質而備受青睞,后經技術不斷改進,在高壓水中混入石榴砂,極大的提高了水刀的切割速度和切割厚度。現在水刀已經廣泛應用于陶瓷、石材、玻璃、金屬、復合材料等眾多行業。
    水切割依靠的是高速的水射流,水射流的速度可以達到子彈速度的兩倍,另外,水里面摻有磨料,這樣,超高壓的水從噴嘴里射出的水射流就如同一把非常鋒利的水刀,可以切割不同的材料。水切割因為有水的存在,高速冷卻效果非常好,在切割過程中產生的熱能會被水迅速帶走,減少了因為熱量對于工件造成的損傷和熱變形,這是水切割與激光、等離子切割的最大區別。

《機床商情》:與傳統的切割方式相比,水切割有哪些優勢和不足?
    曾博士:水刀是當前世界上唯一一種冷態高能束機加工技術。與傳統加工方法相比,水刀的優勢體現在:可以切割任何材料、無熱損傷、切縫小、毛刺小、切削力小、裝夾簡單、可輕易加工細長件和復雜精細工件、無切削困擾、無冷卻液污染、不用換刀。與激光加工相比,水刀設備價格更為便宜,可切割材料種類更多,切割厚度更大,且工件無燒傷,切削過程無毒氣排放。與電火花線切割相比,水刀切割速度快10倍,且可切導電、非導電材料。
    水切割同傳統的切割方式一樣,在切割工件時由于能量會損耗,上面的能量與下面的能量不一樣,從上到下水射流會彎曲,這樣的水刀切割出來的工件不可避免地帶有高能束切割所特有的切縫錐度、表面條紋、及轉角處的裙擺等誤差。

《機床商情》:獅邁公司是如何解決水切割在加工中的切縫錐度和轉角處裙擺這些誤差的?
    曾博士:獅邁“智能水刀”不僅擁有世界最先進的精密五軸聯動系統,而且配備了“懂得思考”的智能切割軟件,成功解決了傳統水刀的切面錐度、射流后拖等世界性難題,打破了國內傳統水刀局限在玻璃、石材切割等狹窄領域的局限,將水刀技術成功應用于機加工領域。
    獅邁自主研發的智能數控系統專門針對水刀切割的特點,以射流從工件底部的射出點為控制目標,采用數學模型精準地預測射流行走路徑上每一點的誤差,通過對射流每一步行走的速度、加速度、以及切割頭的偏擺角度進行精確的控制,在切割效率最大化的情況下達到自動消除這些誤差以獲得高精度的目的。

《機床商情》:截止目前,獅邁公司在智能水刀技術上取得了哪些成就?
    曾博士:智能水刀是獅邁公司研發、生產的一種擁有完全自主知識產權的五軸精密水刀。智能水刀采用高精度的五軸聯動控制系統,加上完善的操作軟件系統,從而使以往只能進行粗加工的水切割設備,終于進入了精密的機械零件加工領域。并已通過有關部門檢測,各項技術指標均達到國際先進水平。智能水刀的智能控制系統、懸臂式及龍門式工作臺、噴嘴閥門、精密萬向動擺頭等核心部件,均由獅邁公司研發團隊自主設計開發,已申請和獲得十幾項國家發明和實用新型專利。尤其是獅公司自主開發的智能控制系統,真正將“智能”的概念完美的應用到水刀設備,完成各種精密復雜機械零部件加工。
    公司開發的智能水刀切割范圍為1.6米*1.3米或2米*4米,其定位精度為+/-0.075毫米。該智能數控高壓水切割機配備自有知識產權的集成CAD/CAM/CNC和智能切割模型于一體的智能水刀專用軟件、自主研發的基于PC的脫機式多軸運動控制器、精密萬向擺動切割頭、達到國際先進水平的高效環保的直驅式超高壓泵、操作便捷的精密懸臂式及龍門式工作臺、利于降噪防塵的快速水位升降系統、制作精良的自動供砂系統等,功能完備,性能超群。

《機床商情》:獅邁公司除了為客戶提供產品以外,在服務方面做了哪些工作?智能水刀前景如何?
    曾博士:獅邁公司在國內有反應迅速、強有力的技術服務隊伍,可以做到每周7天、每天24小時全天候的銷售服務支持;有長期穩定的零配件庫存,并有專業的工程師提供技術支持;公司負責對客戶進行設備操作、維修和保養等方面的培訓;獅邁智能操作軟件USMART®,提供終身免費升級,以及多個軟件裝機許可;獅邁的產品承諾質保期為一年或2000工作小時。
    智能水刀的適用行業極為廣闊,激光能切的,水刀一定能切;激光不能切的,水刀也能切。在歐美發達國家,水刀已經成為主流機加工方法之一,但在國內,由于國產水刀技術發展的相對滯后和進口水刀產品的價格門檻過高,水刀在國內目前還主要用于下料及地板用材的切割,水刀用于機械零件的加工幾乎還是空白。“前景是光明的,但道路上曲折的”,相信獅邁公司會填補這一市場空白,積極開發國產高端智能水刀產品、開拓機加工領域更加廣泛的市場。
  獅邁公司“智能水刀”不僅擁有世界先進的精密五軸聯動系統,而且配備了“懂得思考”的智能切割軟件,解決了傳統水刀的切面錐度、射流后拖等難題,大大提高了水刀的切割效率,獅邁“智能軟件”集CAD、CAM和CNC于一體,大大簡化了操作流程,降低了對操作者的要求……獅邁公司用世界頂尖的技術和服務,一直踐行著“有機加工的地方就用得上獅邁智能水刀”的夢想!■

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