水刀切割技术PPT
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水射流切割
水切割最初发现并应用在采矿业。由于高 速喷出的水流受阻于煤层，速度骤然下降， 瞬间会产生足够大的冲击力，使煤层出现 脆性断裂，完成采煤作业。。受此启发， 前苏联科学家开发出高压水喷流切割技术， 而美国公司取得了此项技术的专利权，使 之商品化。
如今将普通的水经过超高压发生器多级增 压后所产生的高能量(水压高达几十甚至几 百MPa)水流，再通过一个极细的硬喷嘴(如 红宝石喷嘴)，以高速度喷射切割，这种切 割方式称为超高压水切割。由于纯水切割 的局限性（主要是切割穿透力弱），工程 师们将砂料与高压水混流以增强其切割能 力，此种高速度的加砂水切割几乎可切割 任何材质。因此称磨料水切割。
二是切割可燃性材料如钢板塑料布料聚氨酯木材皮革橡胶等以往的热切割也可以加工这些材料但容易产生燃烧区和毛刺但水切割加工不会产生燃烧区和毛刺被切割材料的物理机械性能不发生改变
水射流切割
水射流切割介绍
水射流切割又称水刀、水射流，是将超高压水 射流发生器与二维数控加工平台组合而成的一 种平面切割机床。它将水流的压力提升到足够 高（200MPa以上），使水流具有极大的动能， 可以穿透化纤、木材、皮革、橡胶等，在高速 水流中混合一定比例的磨料，则可以穿透几乎 所有坚硬材料如陶瓷、石材、玻璃、金属、合 金等。在二维数控加工平台的引导下，在材料 的任意位置开始加工或结束加工，按设定的轨 迹以适当的速度移动，实现任意图形的平面切 割加工。
水切割的形式和水切割机床的构成：
水切割的形式从水质上分，有纯水切割和 加磨料切割；从加压方式上分，有液压加 压和机械加压；从机床结构上分，有龙门 式结构和悬臂式结构。 一套完整的水切割设备由超高压系统、水 刀切割头装置、水刀切割平台、CNC控制器 及CAD/CAM切割软件等组成
水刀切割技术
水刀与等离子/线切割切割对比
等离子切割有明显的热效应，精度低，切割表面不容 易再进行二次加工。水切割属于冷态切割,无热变 形,切割面质量好,无须二次加工，如需要也很容易 进行二次加工.
对金属的加工，线切割有更高的精度，但速度很慢， 有时需要用其它方法另外穿孔、穿丝才能进行切割 ，而且切割尺寸受到很大局限，水切割可以对任何 材料打孔、切割，切割速度快,加工尺寸可选余地 大
有毛刺的边缘。 3、 无热加工 这种效果对被热影响的材料是非
常理想的。如：钛。 4、 环保性 这种机器采用水和沙切割，这种
沙在加工过程中不会产生毒 气，可直接排出，较环保。 5、 无需更换刀具 你不需要更换切割机装置，一个 喷嘴就可以加工不同类型的 材料和形状，节约成本和时 间。
水刀切割优点(பைடு நூலகம்)
水刀切割优点(2)
水刀的应用范围很广泛，从金属材料到非金属材料，
从天然材料到人工材料，从食品到生活用品，基本上都能 切割，有”万能切割机“之誉。主要应用领域有： 1、陶瓷、石材等建筑材料加工 2、玻璃制品加工，如家电产品中玻璃部件切割、建筑装潢、 工艺玻璃 3、机械行业的金属板材切割下料 4、广告行业的标牌、艺术图案切割
“超高压水射流清洗设备”与“超高压水射流切割设备”同 属于“超高压水射流技术”的具体应用，只是前者流量较 大，压力较低。
1.清洗成本低，大约只有化学清洗的1/3左右；2.快速、彻底； 3.环保
1、 可切割范围广 可以切割绝大部分材料，如：金
属，大理石，玻璃 等等。 2、 切割质量好 平滑的切口，不会产生粗糙的，
2.在玻璃、石材、陶瓷等切割加工行业，传统的方法是用金刚 石刀具进行切、锯、铣等，切割的厚度范围非常大、速度 较快，但对常规厚度的板材，水切割可进行高精度的任意 曲线的切割加工，成品率高，降低生产成本，且大大提高 加工产品的附加值.
水力割刀结构与使用资料课件
随着各行各业对高效、安全、环保的生产需求不断增加，水力割刀 的市场需求也将持续增长。
国际化竞争加剧
随着全球市场的开放，水力割刀行业的国际化竞争将日益激烈，企业 需要不断提高自身技术实力和市场竞争力。
THANKS
感谢观看
其他说明
水力割刀在金属加工中的应用正逐渐取代传统切割方法，成为一种高效、环保的加工方式 。
案例三：水力割刀在建筑拆除中的应用
总结词
高效、安全、环保
详细描述
在建筑拆除领域，水力割刀具有显著的优势。其能够快速 切割钢筋等结构件，降低噪音和尘土污染，同时提高了拆 除效率，降低了操作员的风险。
其他说明
水力割刀在建筑拆除中的应用已逐渐成为行业趋势，特别 是在城市改造和危房拆除中发挥了重要作用。
重量
较轻，易于操作。
刀头部分
类型
通常采用旋转刀头或往复刀头。
材质
硬质合金或高碳钢。
结构
刀头部分通常与主体结构通过快速接头连接，方便更换。
连接部分
类型
01
通常采用快速接头或法兰连接。
材质
02
高强分既要保证连接的牢固性，又要方便拆装。
控制部分
01
02
03
类型
通常采用液压或气动控制 系统。
结构
控制部分包括油缸、阀组 和控制系统等，以实现对 刀头的远程控制。
功能
控制部分可实现刀头的旋 转、往复运动，以及速度 和压力的调节。
03
水力割刀使用方法
使用前的准备
准备工具
准备所需的水力割刀、扳 手、螺丝刀、钳子等工具 。
检查设备
检查水力割刀的刀片是否 完好无损，确保割刀的密 封圈处于良好状态。
准备安全防护措施
国际化竞争加剧
随着全球市场的开放，水力割刀行业的国际化竞争将日益激烈，企业 需要不断提高自身技术实力和市场竞争力。
THANKS
感谢观看
其他说明
水力割刀在金属加工中的应用正逐渐取代传统切割方法，成为一种高效、环保的加工方式 。
案例三：水力割刀在建筑拆除中的应用
总结词
高效、安全、环保
详细描述
在建筑拆除领域，水力割刀具有显著的优势。其能够快速 切割钢筋等结构件，降低噪音和尘土污染，同时提高了拆 除效率，降低了操作员的风险。
其他说明
水力割刀在建筑拆除中的应用已逐渐成为行业趋势，特别 是在城市改造和危房拆除中发挥了重要作用。
重量
较轻，易于操作。
刀头部分
类型
通常采用旋转刀头或往复刀头。
材质
硬质合金或高碳钢。
结构
刀头部分通常与主体结构通过快速接头连接，方便更换。
连接部分
类型
01
通常采用快速接头或法兰连接。
材质
02
高强分既要保证连接的牢固性，又要方便拆装。
控制部分
01
02
03
类型
通常采用液压或气动控制 系统。
结构
控制部分包括油缸、阀组 和控制系统等，以实现对 刀头的远程控制。
功能
控制部分可实现刀头的旋 转、往复运动，以及速度 和压力的调节。
03
水力割刀使用方法
使用前的准备
准备工具
准备所需的水力割刀、扳 手、螺丝刀、钳子等工具 。
检查设备
检查水力割刀的刀片是否 完好无损，确保割刀的密 封圈处于良好状态。
准备安全防护措施
水射切割
水刀之父
Norman Franz 博士一直被公认为水刀之 父。他是研究超高压（UHP）水刀切割 工具的第一人。超高压的定义是高于 30000 psi。Franz 博士是一名林业工程 师，他想寻找一种把大树干切割成木材 的新方法。1950 年，Franz 第一次把很 重的重物放到水柱上，迫使水通过一个 很小的喷嘴。他获得了短暂的高压射流 （多次超过了现在使用的压力），并能 够切割木头和其它材料。
Page 12
泵
泵是水刀系统的核心成员。对水进行加压 并连续输出水流，从而让切割刀头把高 压水变为超音速水射流。水刀应用可以 采用两种泵－增压泵和直接驱动泵。
直接驱动泵
直接驱动泵的工作方式与在喷漆前冲洗
房屋或甲板时所用的低压“压力清洗器”
一样。它是一种直接由电机驱动三个活
塞产生运动的三级泵。因为其简单可靠，
Page 10
加砂水刀的特点
极为通用的技术、无HAZ、无机械应力、易于编程、水流细（直径 0.020 到 0.050 英寸）
可切割非常复杂的几何形状、薄材料切割 10 英寸厚度切割 堆积切割 材料切割损失非常少 夹具简单 切割力小（切割时低于 1 磅） 对几乎所有加砂水刀作业都只需设置一次 可方便地从单切割刀头切换到多切割刀头 可快捷地从纯水水刀切换为加砂水刀 减少了辅助操作 毛刺很少或无毛刺，加砂水刀切割刀头，每台加砂水刀都包括纯水水刀。生 成纯水射流后加入砂料。然后砂料颗粒沿刀管被加速，就像步枪子弹那样。
Page 5
Mohamed Hashish博士
加砂水刀之父
1979 年，Mohamed Hashish 博士在福禄研究室工作，开始研究增加水刀 切割能量的方法，以便切割金属和其它硬质材料。Hashish 博士被公认为加砂 水刀之父，他发明了在普通水刀中添加砂料的方法。他使用石榴石（砂纸上常 用的一种材料）作为砂料。凭借这种方法，水刀（含有砂料）能够切割几乎任 何材料。1980 年，加砂水刀第一次被用于切割金属、玻璃和混凝土。1983 年， 世界上第一套商业化的加砂水刀切割系统问世，被用于切割汽车玻璃。该技术 的第一批用户是航空航天工业，他们发现水刀是切割军用飞机所用的不锈钢、 钛和高强度轻型合成材料以及碳纤维复合材料的理想工具（现在已用于民用飞 机）。从那以后，加砂水刀被许多其它工业采纳，例如加工厂、石料、瓷砖、 玻璃、喷气发动机、建筑、核工业、船厂等等。
Norman Franz 博士一直被公认为水刀之 父。他是研究超高压（UHP）水刀切割 工具的第一人。超高压的定义是高于 30000 psi。Franz 博士是一名林业工程 师，他想寻找一种把大树干切割成木材 的新方法。1950 年，Franz 第一次把很 重的重物放到水柱上，迫使水通过一个 很小的喷嘴。他获得了短暂的高压射流 （多次超过了现在使用的压力），并能 够切割木头和其它材料。
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泵
泵是水刀系统的核心成员。对水进行加压 并连续输出水流，从而让切割刀头把高 压水变为超音速水射流。水刀应用可以 采用两种泵－增压泵和直接驱动泵。
直接驱动泵
直接驱动泵的工作方式与在喷漆前冲洗
房屋或甲板时所用的低压“压力清洗器”
一样。它是一种直接由电机驱动三个活
塞产生运动的三级泵。因为其简单可靠，
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加砂水刀的特点
极为通用的技术、无HAZ、无机械应力、易于编程、水流细（直径 0.020 到 0.050 英寸）
可切割非常复杂的几何形状、薄材料切割 10 英寸厚度切割 堆积切割 材料切割损失非常少 夹具简单 切割力小（切割时低于 1 磅） 对几乎所有加砂水刀作业都只需设置一次 可方便地从单切割刀头切换到多切割刀头 可快捷地从纯水水刀切换为加砂水刀 减少了辅助操作 毛刺很少或无毛刺，加砂水刀切割刀头，每台加砂水刀都包括纯水水刀。生 成纯水射流后加入砂料。然后砂料颗粒沿刀管被加速，就像步枪子弹那样。
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Mohamed Hashish博士
加砂水刀之父
1979 年，Mohamed Hashish 博士在福禄研究室工作，开始研究增加水刀 切割能量的方法，以便切割金属和其它硬质材料。Hashish 博士被公认为加砂 水刀之父，他发明了在普通水刀中添加砂料的方法。他使用石榴石（砂纸上常 用的一种材料）作为砂料。凭借这种方法，水刀（含有砂料）能够切割几乎任 何材料。1980 年，加砂水刀第一次被用于切割金属、玻璃和混凝土。1983 年， 世界上第一套商业化的加砂水刀切割系统问世，被用于切割汽车玻璃。该技术 的第一批用户是航空航天工业，他们发现水刀是切割军用飞机所用的不锈钢、 钛和高强度轻型合成材料以及碳纤维复合材料的理想工具（现在已用于民用飞 机）。从那以后，加砂水刀被许多其它工业采纳，例如加工厂、石料、瓷砖、 玻璃、喷气发动机、建筑、核工业、船厂等等。
水切割技术
由于高压 水射 流末端切割装置体积小、 切割反作用力 小且移动方便 ， 便于实现光 控、数控或机械手控制。因此 ，现在普遍 采用多 自由度机器人进行复杂零件的切割。
基 本工作 原理 高压水射流切割的原理是将水增至超高压 (≤4 00 MP a)， 再经节流小孔 ( 0 .1 5 ~ 0 .4 mm)，使水压势能转变为射流动能 (流速高达9 00m／s)，用这种高速密集的水射流进行切 割 。 磨料射流切割则是再往水射流中混入磨料粒子， 经混合管 ( 0.9～1.5mm)形成磨料 射流，用磨 料射流进行切割。在磨料射流中，水射流作为 载体使磨料粒子加速，由于磨粒质 量大、硬 度高，所以磨料射流较之水射流，其射流动能 更大，切割效能更强。
8．等离子弧切割 此法是将混合气体通过高频电弧。气体可以是空气， 也可以是氢气、氩气和氮气的混合气体。高频电弧使一 些气体"分解"或离子化，成为基本的原子粒子，从而产 生"等离子"。然后，电弧跳跃到不锈钢工件上，高压气 体把等离子从割炬烧嘴吹出，出口速度为每秒800～ 1000米（约3马赫）。这样，结合等离子中的各种气体 恢复到正常状态时所释放的高能量产生2700℃的高温。 该温度几乎是不锈钢熔点的两倍。从而使不锈钢快速熔 化，熔化的金属由喷出的高压气流吹走。因此，需要用 排烟和除渣设备。 此法可以用来切割3．0～80.0mm厚的不锈钢。切割 面被氧化，并且由于等离子的特性所致，切口呈八字形。
亚特菲橡胶科技有限公司
陈永乐
切割是一种物理动作。狭义的切割是指 用刀等利器将物体（如食物、木料等硬度 较低的物体）切开；广义的切割是指利用 工具，如机床、火焰等将物体，使物体在 压力或高温的作用下断开。
目前的切割技术主要有以下几种：
水刀切割技术ppt课件
独特应用（1）
废弃炮弹切割 废弃建筑拆除
独特应用（2）
水刀拼花是利用超高压技术把普通的自来水加压到
250-400Mpa压力，再通过内孔直径约0.150.35mm的宝石喷嘴喷射形成速度约为8001000m/s的高速射流，加入适量的磨料来切割石 材，金属等各类原材料，做成各种不同的图案造 型。
水刀拼花
水刀切割技术
任意材料切割/无热效应/无需二次加工/环保
工作原理介绍
水刀切割机是利用超高压水射流进行冷态切割的
设备，主要由高压泵、数控加工平台和喷射切割头 组成。直径0.6mm的水柱在强气流作用下秒速超过 300m，混合一种磨料，用来切割玻璃，钢板之类轻 而易举，能够轻松穿透普通混凝土墙壁，切割面非 常光滑，而且不产热，无污染
理石、合金金属、玻璃、塑料、陶瓷、磁砖及各种可看得到之材料。 （2）切割精度 其切割工件之精度介于0.1mm～0.25mm之间。工件之精度决定于机器之
精度、切割工件之大小及厚度。 （3）切隙宽度 需视切割工作材质大小厚薄与所使用的喷嘴而定。一般而言，加砂切割
之切口约为1.0mm至1.2mm。随着砂刀管的直径扩口，其切口也就愈 大。 （4）切割斜边 所运转之切割速度决定其斜边品质。大部份所看到好的切割品质之单侧 斜边为0.1mm左右。 （5）适用范围 一般而言，以复杂图案、厚、难切、易碎与怕热之材料，最适合使用水 刀切割为加工设备。
“超高压水射流清洗设备”与“超高压水射流切割设备”同 属于“超高压水射流技术”的具体应用，只是前者流量较 大，压力较低。
1.清洗成本低，大约只有化学清洗的1/3左右；2.快速、彻底； 3.环保
1、 可切割范围广 可以切割绝大部分材料，如：金
属，大理石，玻璃 等等。 2、 切割质量好 平滑的切口，不会产生粗糙的，
切割技术-水切割讲稿
氧乙炔／新型燃气火焰切割这个技术的发展主要是这样的，1895年法国人勒夏特列发明氧乙炔火焰开始后，到了1900年Ｆｏｕｃｈ和Ｐｉｃａｒｄ制造出第一把氧乙炔割炬，就是喷射火焰的那个嘴巴。
这个技术虽然古老，至今我们还是在用的。
它主要于原理是通过一定比例的氧气和乙炔燃烧，通过氧乙炔割炬口喷出细的火焰束流对工件加工，温度很高，高的都有3600，被加工到的部位马上热到燃点，发生氧化，喷射的氧气流，使金属材料剧烈氧化燃烧，生成的氧化物熔渣被气流吹除，形成切口。
特点1.金属的燃烧点应低。
2.金属氧化物的熔点应低。
3.金属燃烧时要放出足够的热量4.金属的导热性不能过高5.生成的氧化物流动性要好6. 不够清洁，耗能高，安全不高这个技术存在很多的缺点。
近年来国内外有关研究机构及企业相继投入大量资金，开发研究成本低、安全、环保的新型燃气，目前。
引进了多种新型工业燃气代替乙炔用于工业火焰加工。
同时与新型工业燃气相配套的割炬也相继投建成投产，手工割炬切割厚度可达35cm，机用割炬切割厚度可达180cm。
线切割线切割是在电火花加工基础上，于20世纪50年代末最早在前苏联发展起来的一种新的工艺形式，利用丝状电极（钼丝或铜丝）靠火花放电对工件进行切割工作原理是电极丝接脉冲电源的负极，工件接脉冲电源的正极，两电极在绝缘液体中靠近时，由于两电极的微观表面是凹凸不平，当来一个电脉冲时，其电场分布不均匀离得最近凸点处的电场强度最高，极间介质被击穿，形成放电通道，电流迅速上升。
在电场作用下，形成火花放电，电子和离子在电场作用下高速运动时相互碰撞，工件表面受到电子流和离子流的轰击，形成瞬时高温热源，通道中心温度达到10000度以上。
以致局部金属材料熔化和气化。
运动：1.电极丝沿其轴向(垂直或Z方向)作走丝运动。
2.数控伺服电动机驱动工件相对于电极丝在X、Y平面内作运动。
实现切割进给3.电极丝与工件之间的脉冲放电。
使电极线沿加工图形的轨迹运动对工件切割特点1. 加工余量小、加工精度高。
水射流技术——水刀切割
水射流技术——水刀切割
水切割又称水刀，是一种利用超高压技术把普通自来水加压到250-400Mpa压力，高压水流通过内孔直径约为0.1-0.35mm的宝石喷嘴，喷射出速度约为800-1000m/s的高速水流的一种高压水射流技术。
Waterjet cutting machine
水刀切割技术最早起源于美国，用于航空航天军事工业，以其冷切割不改变材料的物理化学性质而备受青睐。
水刀可以切割任何的软性材质，例如切割皮革、橡胶、木材、泡沫、塑料等。
如果在水中混入石榴砂、金刚砂等磨料，会极大的提高水刀的切割领域和切割厚度，可以切割各种金属、碳纤维、铝板、不锈钢、瓷砖、玻璃等硬性材质。
水刀切割与激光切割等其他切割方式相比最大好处在于，水刀切割属于冷切割，切割物体表面温度低于60℃，不产生热变形和热效应，不产生有毒有害气体和粉尘。
由于一些特殊复合材料的熔点各不相同，水刀切割是一些复合材料切割的唯一方式。
随着技术的不断改进，水刀切割还在紧急救援、天然气钻井平台、煤炭井下作业、弹药销毁、石油化工防爆切割等行业发挥重要而独特的作用。
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水射流切割原理图 1-带过滤器的水箱 2-水泵 3-储液蓄能器 4-控制器 5-阀 6-蓝宝石喷嘴 7-工件
8-喷射距离 9-液压机构 10-增压器
二、材料去除速度和加工进度
切除速度取决于工件材料，并与所用功率大 小成正比、和材料厚度成反比，不同材料的切割 速度如表9-7所示。 切割精度主要受喷嘴轨迹精度影响，切缝大 水射流切割 约比采用的喷嘴孔径大0.025mm，加工复合材料 时，采用射流速度要高，喷嘴直径要小，并且有 小的前角，喷嘴紧靠着工件，喷射距离要小。喷 嘴越小，加工精度越高，但材料去除速度降低。
四、实际应用
• 美国汽车工业中用水射流来切割石棉制动 片、橡胶基地毯、复合材料板、玻璃纤维 增强塑料等。航天工业用以切割高级复合 材料、蜂窝状夹层板、钛合金元件和印制 电路板等，可提高疲劳寿命。
喷嘴
性
表9-7 某些材料水射流加工的切割速度
材 料 厚度/mm 19 3．55 喷嘴直径/m 压力/MPa m 0．25 0．25 0．35 0．05 0．38 0．38 0．05 0．075 310 412 412 303 412 412 286 248
切割速度/ (m· ) 1．25 0．0025 0．0275 0．0091 0．07 0．10 0．0092 0．0064
图9-17水射流喷嘴角度
表9-6
液体能
水射流切割的加工参数
种类：水或水中加入添加剂 添加剂：丙三醇(甘油)、聚乙烯、 长链形聚合物 压力：70～415MPa 射流速度：300～900m/s 流量：达7．5L/min 射流对工件的作用力：45～134N 材料：常用人造金刚石，也有用淬 火钢、不锈钢的 直径：0ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ05～0．38mm 角度：与垂直方向的夹角0°～30 ° 功率：达38kW 切割速度(即进给速度)：见表9⁃7 切缝宽度：0．075～0．41mm 压射距离：2．5～50mm，常用的 为3mm
水射流切割圆锥齿轮
水射流切割厚钢板
4、切口质量好且窄, 最小切口宽只有0.075mm公差可达 到0.06mm-0.25mm;光洁度可达Ra2-7um, 表面平整光滑, 不必二次修整, 可节省材料和工时。 5、因为是湿法切割, 无粉尘、烟雾、火花、气味等, 属 于清洁安全切割, 劳动条件好, 噪音不超过90dB。 6、生产效率高, 一套系统可配置多喷嘴同时作业, 工件可 一次达到尺寸要求。 7、可在水中或几百米深的水下切割。 8、可加工很薄的工件、很软的金属和非金属材料，加工 缝隙窄，可节约材料和降低加工成本。
第四节 水射流切割
一、基本原理
水射流切割又称液体喷射加工，是利用高压高 速的水流对工件的冲击作用去除材料的，有时简 称水切割，或俗称水刀。 采用水或带有添加剂的水，以500~900m/s的 高速冲击工件进行加工或切割。水经水泵后通过 增压器增压，储液蓄能器使脉动的液流平稳。水 从孔径为0.1~0.5mm的人造蓝宝石喷嘴喷出，直 接压射在工件加工部位上。加工深度取决于液压 喷射的速度、压力以及压射距离。被水流冲刷下 来的“切屑”随着液流排出，入口处束流的功率 密度可达到1000KW每平方毫米。
吸声板 玻璃钢板
环氧树脂石 6．9 墨 皮革 胶质(化学) 玻璃 聚碳酸酯 聚乙烯 苯乙烯 4．45 10 5 3 3
三、水切割的优点
1、 因为是冷切割, 对材料无热损伤, 也无热变形，这 对许多高性能或热敏感材料尤为可贵。这是其它加 工方法, 如火焰、激光、等离子、锯切等所无可比拟 的。可以说, 它对被切材料无选择性, 因而能做到一 机多用。 2、 具有很强的切割力, 可切断180mm厚的钢板、 250mm厚的钛板、470层每层厚达65mm的石墨环 氧树脂合成板、5m 厚的石材或混凝土等。 3、因为是点能源切割, 切割反力很小, 只有十几公斤, 因而便于全方位自由切割形状复杂的工件, 便于自动 控制, 实现柔性加工。