高压水加工技术(先进制造技术)
水射流切削加工原理及其应用
水射流切削加工原理及其应用——先进制造技术概论学习报告姓名：王升勇班级：10机制一班学号：105302129摘要：水射流虽是很细的喷流，但是，单位面积上的加工能量却是极大的，在水射流中加入相应的磨料，形成水喷砂流，则喷砂切削碎岩的实用性就更强了。
关键词：高压水射流磨料加工原理：利用高压水射流技术加工各种金属和非金属材料的基本原理，冲击切削工件。
工艺特点：可以加工很薄很软的金属和非金属材料，不需要或易于二次加工，安全、环保，成本低、速度快、效率高，可实现任意曲线的切割加工，方便灵活、用途广泛。
水切割是目前适用性最强的切割工艺方法。
概述：一、技术及其比较1、超高压水射流技术利用超高压技术可以把普通的自来水加压到250-400Mpa压力，然后再通过内孔直径约0.15-0.35mm的宝石喷嘴喷射形成速度约为800-1000m/s的高速射流，俗称其为水箭，该水箭具有很高的能量，可用来切割软基性材料。
如果再在水箭中加入适量的磨料则几乎可以用来切割所有的软硬材料。
调整水射流的压力和流量，可以用其清洗各种物体，如除胶、除漆、除锈等，我们还可以利用超高压技术进行高压灭菌、食品保鲜等许多对人类有益的工作。
超高压水切割的特点可以对任何材料进行任意曲线的一次性切割加工（除水切割外其它切割方法都会受到材料品种的限制）；切割时不产生热量和有害物质，材料无热效应（冷态切割），切割后不需要或易于二次加工，安全、环保，成本低、速度快、效率高，可实现任意曲线的切割加工，方便灵活、用途广泛。
水切割是目前适用性最强的切割工艺方法。
2、水切割与激光切割比较激光切割设备的投资较大，目前大多用于薄钢板、部分非金属材料的切割，切割速度较快，精度较高，但激光切割时在切缝处会引起弧痕并引起热效应；另外对有些材料激光切割不理想，如铝、铜等有色金属、合金，尤其是对较厚金属板材的切割，切割表面不理想，甚至无法切割。
目前人们对大功率激光发生器的研究，就是力图解决厚钢板的切割，但设备投资、维护保养和运行消耗等成本也很可观。
先进制造技术(第3版)习题参考答案
思考题第一章1．说明制造、制造系统与制造业概念，比较广义制造与狭义制造的区别。
答：制造（manufacturing）是人类按照市场需求，运用主观掌握的知识和技能，借助于手工或可以利用的客观物质工具，采用有效的工艺方法和必要的能源，将原材料转化为最终物质产品并投放市场的全过程。
制造系统是指由制造过程及其所涉及的硬件、软件和人员组成的一个具有特定功能的有机整体。
制造业是指以制造技术为主导技术进行产品制造的行业。
广义制造与狭义制造的区别：狭义的制造，是指生产车间内与物流有关的加工和装配过程；而广义的制造，则包含市场分析、产品设计、工艺设计、生产准备、加工装配、质量保证、生产过程管理、市场营销、售前售后服务，以及报废后的回收处理等整个产品生命周期内一系列相互联系的生产活动。
2．制造业在国民经济中的地位与作用如何?答：（1）人们的物质消费水平的提高，有赖于制造技术和制造业的发展。
（2）制造业是实现经济增长的物质保证。
（3）提高制造技术是影响发展对外贸易的关键因素。
（4）制造业是加强农业基础地位的物质保障，是支持服务业更快发展的重要条件。
（5）制造业是加快信息产业发展的物质基础。
（6）制造业是加快农业劳动力转移和就业的重要途径。
（7）制造业是加快发展科学技术和教育事业的重要物质支撑，它不仅为科技发展和教育发展提供经费支持，还为研究开发提供许多重要的研究方向与课题及先进的实验装备。
（8）制造业也是实现军事现代化和保障国家基本安全的基本条件。
3．先进制造技术是在什么样的背景之下产生与发展起来的。
答：1．社会经济发展背景近20多年来，市场环境发生了巨大的变化，一方面表现为消费者需求日趋主题化、个性化和多样化，消费行为更具有选择性，产品的生命周期缩短，产品的质量和性能至关重要；另一方面全球性产业结构调整步伐加快，制造商着眼于全球市场激烈竞争的同时，着力于实力与信誉基础上的合作和协作。
制造业的核心要素是质量、成本和生产率。
水射流加工技术
水射流加工技术的分类
根据磨料与水的混合方式，磨料水射流可分为 后混合式、前混合式、外混合式和磨料浆体射 流等四种类型 ；
根据射流加工时的环境条件，可分为淹没式磨 料水射流和非淹没式磨料水射流。
根据磨料与水的混合方式
前混合式磨料水射流是磨料与水充分混合后，加压通 过喷嘴而形成的高速流体。
返回
高压水射流加工机理：
高速射流本身具有较高的刚性，在与靶物碰撞时，产 生极高的冲击动压和涡流，从微观上看相对于射流平 均速度存在着超高速区和低速区(有时可能为负值)， 因而高压水射流表面上虽为圆柱模型，而内部实际上 存在刚性高和刚性低的部分，刚性高的部分产生的冲 击动压使传播时间也减少，增大了冲击强度，宏观上 看起快速楔劈作用，而低刚度部分相对于高刚度部分 形成了柔性空间，起吸屑、排屑作用，这两者的结合 正好象使得其切割材料时犹如一把轴向“锯刀”加工。
水射流加工技术的特点
水射流加工的缺点: 设备功率大； 喷嘴磨损快 ； 加工表面质量较差 ； 不适合于大型零件及去除超大的毛刺加工； 对软材料及弹性材料加工不理想。
不锈钢
其它铁合金
其他材料
玻璃，大理石，复合材料等
加工案例：
1：磨料水射流加工汽车外壳 2：磨料水射流加工陶瓷（奔腾马图案）
根据射流加工时的环境条件
淹没式水射流是指射流从出口到工件是在水或 其它液体中，具有射流扩散快、速度和动压分 布均匀等特点。
非淹没式水射流指射流从出口到工件是在空气 自然状态下，与淹没式相比，其射程大，核心 段长度长，但是速度分布不均匀。
返回
AWJ和WJ的设备构成
水射流加工设备和加 工的产品图片
水射流加工的应用情况
先进制造技术与高端制造
先进制造技术与高端制造的结合一、先进制造技术先进制造技术(AMT)是以人为主体，以计算机技术为支柱，以提高综合效益为目的，是传统制造业不断地吸收机械、信息、材料、能源、环保等高新技术及现代系统管理技术等方面最新的成果，并将其综合应用于产品开发与设计、制造、检测、管理及售后服务的制造全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、敏捷制造，并取得理想技术经济效果的前沿制造技术的总称。
二、高端制造“高端制造”即处于制造业价值链的高端环节，具有技术含量高、资本投入高、附加值高、信息密集度高，以及产业控制力较高、带动力较强的特点。
发展高端制造业，重点是装备制造业，制造业中的高新技术与先进管理模式基本体现在装备制造业，制造业中利润空间最大的部分也是装备制造业。
装备制造业代表着整个制造业的走向，决定着整个制造业的水平。
其中包括重型机械、船舶、飞机、发电设备、大型锅炉、冶金机械、矿山机械、专用设备等大型装备生产厂家。
三、高端制造与先进制造技术的结合由于“高端制造”处于制造业价值链的高端环节，涉及到新能源、新材料、节能环保、生物医药、信息网络都与先进制造技术存在相辅相成的关系。
例如，风机装备、核电装备、冶金设备、环保装备、电子设备都属于高端制造的范畴，而这些设备的设计和制造都离不开先进制造技术。
高端制造业的高端部分离不先进的制造技术，先进制造技术是各项工业技术、信息技术及各类新兴技术进步的前提，它的发展直接关系到各个行业的产业升级、生产能力提高。
高端制造与先进制造技术的结合要从两个方面入手：一、高端制造与先进制造主体技术群的完美结合，由于新产品开发生产费用、产品质量以及新产品上市时间与产品设计技术和工艺技术密切相关，所以新产品研发过程中可以采用一系列先进的制造技术，包括制造工程设计技术、物料处理方法和设备技术、现代制造系统管理技术和提供理论基础的支撑技术。
主要由三方面构成：(1)计算机辅助产品开发与设计。
例如计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工程(CAE)、计算机辅助工艺设计(CAPP)、并行工程(CE)等；(2)计算机辅助制造与各种计算机集成制造系统。
先进制造技术——三束加工—激光束、电子束、离子束
2．特点及应用
离子束加工有如下特点：
(1) 离子束加工是目前特种加工中最精密、最微细的加工。离子刻蚀可达纳 米级精度，离子镀膜可控制在亚微米级精度，离子注入的深度和浓度亦可精 确地控制。
(2) 离子束加工在高真空中进行，污染少，特别适宜于对易氧化的金属、合 金和半导体材料进行加工。 (3) 离子束加工是靠离子轰击材料表面的原子来实现的，是一种微观作用， 所以加工应力和变形极小，适宜于对各种材料和低刚件零件进行加工。
4.束流控制方便，易实现加工过程自动化。
二、激光束加工
激光：源自在经过激励后由高能级院子跃迁到低能级而发射 的光子所产生的物理现象。
激光产生的原理：原子经过激励而发生跃迁现象。 激光加工:激光加工就是利用光的能量经过透镜聚焦后在焦点 上达到很高的能量密度产生的光热效应来加工各种材料。
加工原理
1）高速打孔 目前电子束打孔的最小直径可达Ø0.003mm左右。例如喷气发动机 套上的冷却孔，机翼的吸附屏的孔。在人造革、塑料上用电子束打大量微孔， 可使其具有如真皮革那样的透气性。电子束打孔还能加工小深孔，如在叶片 上打深度5mm、直径Ø0.4mm的孔，孔的深径比大于10：1。
2）加工型孔及特殊表面
激光加工的应用
激光加工是激光系统最常用的应用。根据激光束与材料相互作用的机理，大 体可将激光加工分为激光热加工和光化学反应加工两类。激光热加工是指利 用激光束投射到材料表面产生的热效应来完成加工过程，包括激光焊接、激 光切割、表面改性、激光打标、激光钻孔和微加工等；光化学反应加工是指 激光束照射到物体，借助高密度高能光子引发或控制光化学反应的加工过程。 包括光化学沉积、立体光刻、激光刻蚀等。
0.03～ 0.07 mm
先进制造技术-第二次教案
教案讲稿第三节先进制造技术的体系结构一、先进制造技术（AMT）定义和特征无明确的和一致公认的定义,通过对其特征的分析和多年的实践,可以认为：先进制造技术AMT：是制造业不断吸收信息技术和现代管理技术的成果，综合应用于产品设计、加工、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对市场的适应能力和竞争力的制造技术的总称.要点：目标提高制造企业对市场的适应能力和竞争力；强调信息技术、现代管理技术与制造技术的有机结合；信息技术、现代管理技术在整个制造过程中综合应用。
AMT 特征：AMT 是一项综合性技术：AMT不是一项具体的技术，而是将各种相关技术集合成一个整体,它特别强调计算机技术、信息技术和现代管理技术在整个制造过程中的综合应用,特别强调人的主体作用，强调人、技术、管理的有机结合。
AMT是一项动态技术：AMT也不是一成不变的，而是动态发展的,它要不断地吸收和利用各种高新技术成果，并将其渗透到制造系统的各个部分和整个过程,使其不断趋于完善.AMT是面向工业应用的技术：AMT 是针对某一具体的制造需求而发展起来的先进、实用的技术，有明显的需求导向。
不以追求技术高新度为目的，重在实际效果.AMT 是面向全球竞争的技术:通过提高企业综合效益和对市场的快速反应能力，达到提高竞争力的目标。
AMT 是面向21世纪的技术：AMT是制造技术发展的新阶段，它保留了传统制造技术中有效要跃。
二、先进制造技术的体系结构、分类和发展趋势1。
先进制造技术的体系结构美国联邦政府科学、工程和技术协调委员会（FCCSET）于1994年提出AMT的分类目录，指出“AMT 是制造技术和现代高技术结合而产生的一个完整的技术群”。
（1)主体技术群之一:设计技术群产品、工艺设计,包括:计算机辅助设计（CAD）；适于加工和装配的设计（DFM，DFA）工艺过程建模和仿真；计算机辅助工艺过程设计（CAPP）；工作环境设计；符合环保的设计★并行工程; ★其它计算机辅助设计CAD—Computer Aided Design；计算机辅助制造CAM—Computer Aided Manufacturing；计算机辅助工艺规程设计CAPP—Computer Aided Precess Planning （2）主体技术群之二:制造工艺技术群★材料生产工艺；★加工工艺，包括: 切削加工; 材料热处理；表面涂层与改性；复合材料工艺；铸、锻、压力加工；电子工艺（光刻/沉积、离子注入等微细加工）★连接与装配; ★测试与检验；★环保技术；★维修技术；★其它（3)支撑技术群: 指支持设计和制造工艺两方面取得进步的基础性核心技术,包括：信息技术：接口和通信；数据库技术；软件工程；决策支持系统；集成框架；人工智能、专家系统、神经网络。
先进制造技术
先进生产模式之智能制造一、先进制造技术的提出背景先进制造技术（Advanced Manufacturing Technology, AMT）首先是由美国于22世纪80年代末提出的。
以前，美国政府只对基础研究，卫生健康、国防技术等给予经费支持，而对产业技术不予支持，主张产业技术通过市场竞争，有企业自主发展。
其结果导致了美国在经济上竞争力下降，贸易逆差剧增，日本家电、汽车大量涌入并占领了美国市场。
20世纪80年代，美国政府开始认识到问题的严重性，于1988年开始投资进行大规模“21世纪制造企业战略”研究。
其后不久提出了先进制造技术发展目标，制定并实施了先进制造技术计划和制造技术中心计划。
1992年克林顿政府上台后，又提出先进制造技术为国家关键技术，在1994年财政年度预算中拨款14亿美元支持先进制造技术。
“先进制造技术”这个名词一经提出，立即获得欧洲各国、日本及亚洲新兴工业化国家的响应。
例如：日本与1995年1月正式启动为期19年，总投资40亿美元的智能制造系统。
先进制造技术是为了适应时代要求提高竞争能力，对制造技术不断优化及推陈出新而形成的。
它是一个相对的、动态的概念。
二，先进制造技术的内涵和特点先进制造技术是在传统制造技术的基础上不断地吸收机械、电子、信息、材料、能源、以及现代管理技术的成果，将其综合应用于产品设计、加工装配、检验测试、经营管理、售后服务乃至回收的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产，提高对动态多变的产品市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。
先进制造技术的核心是优质、高效、低耗、清洁生产的基础制造技术，其目的是满足用户个体化、多样化的市场需求，提高制造业的综合经济效益，赢得激烈的市场竞争。
为此，先进制造技术比传统的制造技术更加重视技术与管理的结合，重视制造过程组织和管理体制的简化及合理化。
与传统的制造技术比较，先进制造技术具有以下的特征。
(1)系统性由于计算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术和先进管理的技术的引入，并与传统技术的结合，使先进制造技术成为一个能驾驭生产过程中的物质流、信息流和能量流的系统工程；而传统制造技术一般只能驾驭成产过程中的物质流和能量流。
先进制造技术
1.先进制造技术：是制造业不断吸收信息技术及现代化管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的产品市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。
2.FMS：有两台以上的机床、一套物料运输系统（从装载到卸载具有高度自动化）和一套控制系统的计算机组成的制造系统。
3.FMS的类型：配备互补机床的FMS、配备可互相替换的FMS、混合式的FMS。
4.对于长度直径比小于2的回转体零件，通常在加工棱柱体的FMS中进行加工；对于棱柱体类零件，加工设备的选择通常在立式和卧式加工中心以及专用机床。
5.主轴箱更换式机床按照主轴箱更换方式分为：循环式输送主轴箱更换式机床；直线式输送主轴箱更换式机床；鼓轮式输送主轴箱更换式。
6.自动上下料装置：托盘交换器（有回转式和往复式）、多托盘库运载交换器、机器人。
7.工业机器人由执行机构、控制系统、驱动系统以及检测装置等几部分组成。
8.工业机器人分为：固定式机器人和移动式机器人。
9.在FMS中，零件运储系统包括自动运输和自动储存两方面工作。
10.零件在FMS内部的搬运主要采用以下三种运输工具：传送带、自动运输小车和搬运机器人。
11.自动导向小车的特点：较高的柔性；实时监视和扩展；安全可靠；维护方便。
12.自动小车按导向方法分为：有轨小车；线导小车；遥控小车；光导小车。
13.自动化仓库主要有：库房、堆垛起重机、控制计算机、状态检测器等组成。
14.自动化仓库的自动化包含：仓库管理自动化和入库出库的作业自动化。
15.刀具自动运输系统包括：刀具自动运输和刀具管理系统。
16.自动换刀方式：顺序选刀方式；道具编码方式；道具编码方式。
17.刀具的管理包括刀具的监控和刀具的信息管理。
18.生产计划调度系统是FMS单元控制器的核心功能软件。
计划与调度的目的是保证按期交货，保证均衡生产，提高设备利用率，缩短生产周期。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
高压水加工技术作者：学号：单位：湖南大学手机号码： Email:摘录：高压水射流是一项在工业上应用广泛的技术。
本论文介绍了高压水射流技术加工特点应用等，分析了高压水射流切割加工机理，简单介绍该技术在公路工程领域中的应用状况。
高压水射流技术是近几十年发展起来的技术，其应用日益广泛。
目前，在煤炭、石油、冶金、航空、建筑、交通、化工、机械、建材、市政工程、水利及轻工业等部门得到广泛应用，主要用来对物料进行切割、破碎和清洗。
高压水射流业已成为新型的切割工具，与激光束、电子束、等离子体等热切割加工相比，高压水射流是唯一一种冷切割加工方法。
在对许多材料的切割、破碎及表面预加工中，高压水射流具有独特的优越性。
关键字：高压水射流技术；水加工中图分类号：．北京：机械工业出版社。
2007．引言：高压水射流是一项在工业上应用广泛的技术，高压水射流业已成为新型的切割工具。
本论文内容包括：高压水加工的起源；高压水射流技术切割加工特点；高压水射流技术切割加工原理；高压水加工的类型；高压水加工的优缺点；高压水加工的应用正文：1 高压水加工的起源诺曼.弗兰兹博士一直被公认为高压水加工之父。
他是研究超高压（UHP）水加工的第一人。
超高压的定义是高于30000 psi。
弗兰兹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，弗兰兹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。
他后来的研究涉及更为连续的水流，但他发现获得连续高压非常困难。
同时，零件的寿命也以分钟计算，而不是今天的数周或数月。
1979 年，Mohamed Hashish 博士在福禄研究室工作，开始研究增加水加工切割能量的方法，以便切割金属和其它硬质材料。
Hashish 博士被公认为加砂水刀水加工之父，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，水加工（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。
2 高压水射流技术切割加工特点高压水射流技术之所以能得到快速发展，主要是因为这种加工技术与其他加工方法相比具有一系列优点：1)工作介质成本低，没有环境污染。
射流工作介质一般是水，不仅易取而且成本低廉。
在切割加工过程中，由于喷嘴直径较小，水的用量很少，而且水一般无污染。
2)加工能力强，应用范围广，可以加工不同材质的工件及某些难以用传统加工方法切割的材料。
利用高压软管将切割头和辅助设备分开，可以实现远距离、独立、灵活的使用。
国外商业应用中已经有切割机、机器人除锈、清洗等设备，从高空到水下都可以应用。
另外，高压水射流可以根据切割材料的硬度调整压力，把血管和病变组织分离开，因此，在医疗手术上也有应用。
3)高压水射流冲击到切割件表面时，会在滞止点(射流中心线与被切割平面的交点)及其附近产生很高的局部传热率，使被切割件的温度升高很小，切口中(包括切割面)的温度低于100℃。
因此，在高压水射流切割过程中不会产生热变形和热影响区，从而不会改变被切割材料的性能，不产生热变形和金相组织变化。
4)不会产生附加应力变形。
高压水射流属于点切割、无接触切割，尤其是沿进给方向和侧向的切割反作用力小，从而避免了零件由于附加应力而产生的变形，对于薄壁零件的切割十分有利。
5)切口窄而整齐，能提高材料的利用率。
用高压水射流切割物料时，射流切口小，切割可以精确控制，因此，样板可以嵌套或者相切排列，充分利用每一块材料，减少废料。
6)高压水切割压力高(数十兆帕至几百兆帕)，喷嘴直径(O．1～2．5 ram)小，能量高度集中，因此，切割反力小，只有十几公斤，便于实现一机多能和自动化、数控化。
7)高压水切割为非接触式切割，被切割材料对切割刀具无磨损。
但是，高压水射流也存在一些问题：①与机械切割相比，消耗比能高；②一些高压水射流部件的性能不过关如超高压泵、旋转密封、耐磨喷嘴和高压管件。
尤其是我国的喷嘴、高压软管和密封件制造与国外相比存在很大差距。
3高压水射流技术切割加工原理由于速度越快物体具有的动能就越大,水在高压下就获得了巨大的动能,由于水流很细,所以再接触物体时动能转化成的弹力的作用点十分集中,转化而来的弹力十分巨大,足以断石分金. 加入砂质磨料后,先在水加工作用下使得物体接触水加工的部位发生形变,一部分淹没剂就会与物体发生摩擦,进而加速切割物体的能力和速度.因为加入砂质磨料后，水流的质量增大，高速水流具有的动能就更大，在流速相同的情况下对外做功的本领就更大，从而切割能力大大提高。
水经过一个超高压加压器，将水加压至4,000 bar (60,000psi)，然后通过一个细小的喷嘴(其直径为0.004英寸至0.016英寸)，可产生一道每秒达750米(约音速的2.5倍)的水箭，此道水箭可做各种表面加工。
要做到这点，对水、管道、喷口都有比较高的需求。
如管道，水加工是用高压工具把水加压后射出来的，必须拥有极高的压力才能把坚硬的切割材料切开，所以管道必须能承受极高的压力，这个压力远远大于700兆帕，因为薄钢板（被切割材料）本身就能承受700兆帕的压力。
水加工用的水完全没有杂质是不对的。
因为水压远远大于700兆帕，那么对于管道等密封设备而言，无论密封性能多么好，纯水总会使它们磨损而渗漏。
为了解决这个问题，水加工用水就要加入5%的可溶性乳化油，提高密封效果。
对于高压泵，也要加入一些油液提高其密封性能。
水加工的喷嘴是用硬质合金、蓝宝石等材料做成的，喷口直径仅0.05毫米，而且孔内壁光滑平整，能承受1700兆帕的压力，所以喷出来的高压水能像刀一样切割材料。
有些水还加入了一些长链聚合物，如聚乙烯氧化物，增加水的“黏度”，使喷出的水犹如一条“细线。
泵是水加工系统的核心成员。
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。
水加工应用可以采用两种泵－增压泵和直接驱动泵。
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。
它是一种直接泵能够提供的最大连续工作压力比增压泵低10% 到25%（直接驱动泵为 20K 到50K 、增压泵为40 K 到60K ）。
具体公式推导和图解：高速射流具有一定的动能，作用在静止的物体上，肯定会产生一个力。
一般高压水射流切割试块的表面较平整，入射角为9O。
，即射流垂直冲击试块表面。
当射流作用到物体表面上时，会产生两种不同的作用力：一种是射流滞止压力；另一种是冲击压力。
滞止压力P可以根据伯努力方程给出：P： 1／2po (1)式中：Ioo为射流的密度；为射流的速度。
射流在射到固体表面之后发生碰撞的一瞬间，由于射流压缩的作用，在固体接触表面产生非常高的冲击动压P ，体现出射流的刚性：P = poCo (2)式中：co为射流在液体中的声速，在水中约为1 500m／s。
由式(1)和式(2)可得：P 三一一 Co．U 一 2Co (3)当射流速度一775 m／s时，产生的滞止压力为300 MPa，而产生的冲击压力为1 162．5 MPa，冲击动压约为射流滞止压力的4倍。
高压水射流在光滑表面的冲击发生在喷嘴附近受冲的一个圆形内，需要从不同的视角来观察和研究这种现象。
这是因为可能存在多种因素来解释材料的破坏国外的大量试验表明，在射流碰撞固体表面的一瞬间，在射流的外圆周上的边界压力实际是冲击压力的2．5倍以上。
脆性材料的破坏是由射流载荷产生的拉应力决定的。
破坏形式如下：射流撞击试块表面，形成以撞击点为中心的放射状裂纹。
在没有破坏的中央区周围有环形裂纹，该环形裂纹的外径与射流直径相同。
增加射流速度，该区域破坏程度增加，直到变成一个凹坑。
上述现象仅发生在材料的屈服强度小于射流碰撞力的情况。
如果材料屈服强度大于射流碰撞力，单次碰撞不会出现明显的可见环形裂纹，但多次重复碰撞后，由于材料的疲劳，也可产生上述环形裂纹。
由于射流连续不断地冲击材料，又存在表面径流的冲刷和剪切，破碎的材料不断被带走，材料发生剥蚀，逐步深入，造成材料的切割和穿透。
塑性材料的破坏并不主要靠拉伸破坏，而是在射流切应力作用下的塑性流变。
在射流的碰撞下，塑性流变先在射流中心处发生，造成固体表面的近似半球形压痕，深度随着碰撞速度的增加而加深。
射流的碰撞压力大于材料的屈服极限时，固体材料会像液体一样流动，从而形成塑性破坏。
高压水射流初始作用材料时产生缺坑并伴随裂纹和压力波的出现。
在碰撞区，一定的碰撞能量被材料破碎所吸收，其余则转化为应力波形式传播。
膨胀应力波在碰撞区产生的最大剪应力取决于供给水压，最大剪应力超过一定值时，立刻造成工件材料的射流穿透、缺坑和大裂纹，同时还有连续射流的滞止静压力作用于初始凹坑和裂纹中，这样裂纹得以扩展，造成凹坑逐渐增大。
这个过程中，凹坑周围压力得以释放，从而更多的材料被冲挖出来。
随着时间的推移，将产生更宽、形状不规则、也不对称的缺口。
如果喷头和试块相对移动将形成切槽。
射流压力不足时，产生的剪应力不足以使裂纹扩展，只产生小的凹口，材料的破坏不会继续。
所以固体材料的破坏只有当射流所产生的碰撞压力大于或等于该材料的临界破坏应力(f-1限压力)时才会发生。
对于脆性材料，只有当射流压力近似等于材料的屈服应力时，才能获得最小的比能或最大的切割、破碎效果4高压水加工的类型从本质上讲，有两类水加工：（1）纯水水加工（2）加砂水加工。
设备设计为只能使用纯水水加工、只能使用加砂水加工、或二者均可。
无论何种形式，必须首先对水加压。
5高压水加工的优缺点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，有毛刺的边缘。
3）无热加工因为它是采用水和磨料切割，在加工过程中不会产生热（或产生极少热量），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。
6）减少毛刺采用磨料砂的水加工切割，切口只有较少的毛刺。
7）编程迅速程序主要是由CAD制图软件生成，你可以在layout中随意设计线图，或输入从其他软件中生成的DXF文件，另外，机器支持第三方软件，如nesting嵌套排版软件（用于把图形在工件中添满，能最大限度地减少工件损耗）。