高压水切割设备

出处：按学科分类—工业技术 北京理工大学出版社《新编液压工程手册下册》第2471页（1495字）

高压水切割设备是由高压水发生装置、喷嘴装置、执行机构、电气控制(数控或一般控制)等部分组成。其液压原理图见图48．3－1。工作台13上放置工件12，水喷嘴11的下端面与工件12的上表面有1～2mm的间距。开关阀10与喷嘴11组装在数控两座标移动机构上，可沿工件12的上表面运动。开关阀10为超高压液控(或气动)单向阀，100～400MPa的高压水，经打开的阀10后，从水喷嘴中高速喷出，切割工件。工作台13内设有箱式接收器，用于吸收切穿工件后高速水柱的剩余能量，降低噪声。

图48．3－1 高压水切割机液压原理图

高压水发生装置可采用增压器或超高压水泵，目前多采用往复增压器。图48．3－1中往复增压器4的中间大活塞由液压泵1驱动。调节变量泵的输出油量即可调节往复增压器的往复行程次数，从而改变其输出超高压水的流量。远程调压阀3用来调节液压泵的油压，从而调节往复增压器的输出水压，切割水压的高低由超高压水压力表7显示。低压供水泵2打出的低压水经过粗、细两道过滤后进入增压器两侧的超高压水缸内。往复增压器4大活塞行程两端设有无触点行程开关1SQ、2SQ，分别交替发信，使三位四通电液的换向阀换向。超高压蓄压器8用于减少增压器换向时的水压波动，稳定切割水压，蓄能器的容量取决于往复增压器的换向时间与喷嘴耗水量大小，而耗水量大小与水嘴孔径及水压有关。超高压水管均为不锈钢厚壁无缝管，管接头为金属弹性密封结构。9为超高压柔性钢管，便于喷嘴移动。

液压原理图中，当三位四通电液换向阀两侧的电磁铁1YA、2YA均不通电时，液压泵1空负荷运行。准备切割时，1YA通电，液压泵1排出的油进入增压器4大活塞的右腔，驱动其向左移动，通过水缸中的小柱塞，将左侧水缸中的水增压，增压后的超高压水关闭超高压单向阀5，顶开单向阀6进入蓄能器8及管系中，单向阀6a及阀10关闭，使系统水压逐步升高。当增压器4大活塞左行至行程终点时，1SQ发信，使1YA失电，2YA通电，电液换向阀换向，液压泵1排出的油进入增压器大活塞的左腔，推动其向右移动，将增压器右侧水缸中的水增压，输出的超高压水将单向阀5a关闭，顶开单向阀6a进入蓄能器内，使水压进一步升高，当增压器大活塞右行至行程终点时，2SQ发信，使2YA失电，1YA通电，又重复前述动作。这样增压器交替往复运动，不断输出超高压水。当达到工艺所要求的切割水压后，即可开始进行切割加工，此时开动控制液压泵14，使三位四通电磁换向阀3YA通电，控制油顶开液控单向阀10，使高压水经喷嘴11喷出切割工件。切割完成后，电气控制指令使电磁阀的电磁铁3YA失电、4YA通电，控制油使液控单向阀10迅速关闭。

高压水切割机液压系统的特点是水介质、超高压、高脉动水压不断变化时，要求系统安全可靠，不能渗漏。往复增压器4的超高压水缸，受力大应力高、高周次脉动产生疲劳应力且有水蚀，故缸体材料为高强度不锈钢、由多层预应力或自增强予应力钢丝缠绕而成；往复增压器超压柱塞处装有超高压水介质动密封，多采用自润滑组合密封结构，材质应有高强度、高耐磨性，且能耐水蚀。超高压单向阀5、6、5α、6a阀口流速高、水流冲蚀大，阀座比压很高且承受高脉动水压冲击作用，因此应选用高强度、高耐磨性、耐水蚀、且硬度高的材料。超高压系统要有完善的电气液压联锁、严密的安全防护。