水刀知识大全及常见故障及排除方法

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*什么是数控水刀？

*数控水刀有什么特性和优点？

*数控水刀能达到怎样的精度？

*数控水刀能切割的最大厚度是多少？

*高压泵（高压发生器）的工作原理是什么？

*影响数控水刀切割机效率的因素有哪些？

*如何选到一台好的水刀？

*数控水刀使用成本多少？

*数控水刀有哪些常见故障以及如何排除？

等等...下面将为大家一一讲解。

*什么是数控水刀？

数控水刀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。

*数控水刀有什么特性和优点？

与传统的“热”切割工艺相比，超高压水射流切割机床以水流为切割介质，是一种“冷”切割工艺。它具有如下功能与优点：

1.切割时无热变形，避免了材料的物理、化学变化；

2.广泛适应于各种材料的切割加工，有“万能切割机”之誉；

3.切口光滑平整无毛刺，一般无须再加工；

4.由数控系统操纵，切割精度高；

5.切割缝小于1.2mm，便于套料切割，节约材料；

6.加工过程不会产生污染环境的废物。 

数控水刀对那些用其它方法难以切割的材料如芳纶(Kevler)、钛合金及各种复合材料是非常理想或唯一的加工手段。

*数控水刀能达到怎样的精度？

严格来讲，数控水刀虽然比火焰、等离子切割机床可以更精确的切割，但还不是精密加工机床，应该不能标注精度。在切割10mm以下的板料时，把切割速度和补偿控制得恰到好处，误差可以做到+-0.1mm。

*数控水刀能切割的最大厚度是多少？

由于水射流的靶距是不确定的或者说是变化的，数控水刀的最大切割厚度并不好明确界定。胆大者，敢称400、500mm，保守者称100mm以内，都是合理的。现有的数控水刀一般流量在2～3升，工作压力在200～380MPa，射流经过空气阻力，能量衰减极快，到400、500mm时，基本就随风飘散了，就没有打击力。

就一般应用而言，切割金属板材厚度建议不超过100mm，发泡材料如海绵厚度建议不超过300mm。

*高压泵（高压发生器）的工作原理是什么？

 系统原理图如下：

油路部分工作原理

电机驱动油泵，将液压油从油箱中抽出，经单向阀传送到油压管路中。此时油路分成三路，一路接蓄能器和压力表，压力表显示油压，蓄能器可起平稳油压的作用，第二路接换向阀，另一路接溢流阀。当未按下开水射流按钮时，从油泵送出来的液压油经溢流阀、水冷式冷却器和回油过滤器直接流回油箱，则少量的液压油通过换向阀进入增压器油腔，不足以推动油活塞产生换向或换向缓慢；而当按下开水射流按钮后，溢流阀闭合，液压油经换向阀进入增压器油腔，推动油活塞运动，同时油活塞另一边的液压油被推出油缸，经水冷式冷却器、回油过滤器流回油箱。当油活塞被推至油缸末端，碰撞换向顶杆，顶杆触发换向阀产生换向信号，从而使液压油路从油缸的另一端进入，油活塞回程。至油缸未端又触发换向顶杆，油活塞又回程。如此，连续不断地触发换向器进行油路换向，从而形成增压器的往复运动。

水路部分工作原理

自来水经过滤器过滤之后，由水泵进行加压，进入增压器两端的高压缸内。当油活塞往复运动时，一端高压缸通过进水单向阀进水，另一端高压缸的水被推出、经过出水单向阀进入高压管路。如此动作，在两端的高压缸中交替进行，形成源源不断的高压水流。由于存在增压器换向周期，输出的水流的压力形成周期性波动。因此高压水流需经高压蓄能器进行稳压，通过高压管输送到喷射头。在喷射头上安装有孔径为0.25~0.33mm的宝石喷嘴。高压水流在宝石喷嘴的约束下形成具有极大动能的高速“水箭”，可以击穿纤维、皮革、橡胶等软质材料。在“水箭”中混合一定比例的磨料，则形成磨料水射流，可以穿透任何坚硬材料。

增压器原理

当液压油作用在活塞上时，连接在活塞的高压柱塞杆将高压缸内的水推出。根据能量守恒定律，假设无摩擦损耗，两者的作功相等。此时，油压乘以活塞横截面积等于水压乘以柱塞杆横截面积，即水压与油压的比值等于油活塞横截面积与高压柱塞杆横截面积的比值。油活塞横截面积与高压柱塞杆横截面积之比称为“增压比”，由于其比值固定，所以通过控制油压就可调节水压。

*影响数控水刀切割效率的因素有哪些?

影响数控水刀切割效率的因素是多方面的而且是相互影响的。主要有：刀头结构及质量、水射流的压力高低及压力波动幅度、水喷嘴的完好程度、磨料质地规格选配是否合适及质量好坏、喷砂管完好程度，等等。

常用材料的切割效率，可参考下表：

材料	厚度（mm）	切割速度(mm/分钟)	切割压力(MPa)
钢板/不锈钢板	2  5  10  20  40  80  100	850～1100  400～550  180～240  60～90  25～40  10～15  3～5	300
铝板	6  20  50	700～900  180～250  50～70	300
铜板	5  10	600～750  250～350	300
钛板	2  5	300～400  120～150	300
玻璃	6  20  53	1200～1500  240～350  50～70	300
大理石板	10  20  30	400～900  150～400  50～100	300
花岗岩板	10  20  30	200～600  100～250  25～60	300
瓷砖	10	1200～1500	300
注：切割速度愈低，切口质量愈好。

*如何选到一台好的水刀?

选择大厂家，看市场上保有量大的水刀厂家。大厂家规模大，市场反馈及时，生产技术及时改进。再加上规模效应，采购原材料规模大，能保证原材料的质量。

水刀是加工工具，好工具的标准就是：一要效率高，二要耐用即故障率低，三要费用低。

第一步：看切割效率高低。

切割效率包括切口质量和切割速度。水刀切割的一个特点是：切割速度越低，切口质量越高。

拿同一块材料到几个水刀厂家去试切割，然后再比较：相同切口质量下，谁的切割速度快；相同切割速度下，谁的切口质量高。切割的最低要求，是切断材料。切断速度是一个很可靠的比较指标。

第二步：比较耐用性。

水刀的故障主要出在高压系统。各水刀厂家产品性能高低由此泾渭分明。

高压缸、蓄能器、高压柱塞、单向阀体堵头、高压密封、单向阀等部件品质好坏，直接决定了水刀的故障率高低。这些部件的使用寿命越长越好。跟厂家签合同的时候，最好要明确主要部件的使用寿命，签订明确的寿命保用合同。

第三步：比较维修、维护费用高低。

目前水刀没有一个通行的标准，零部件互换性比较低。而且，水刀的高压部件又是有限使用寿命。因此，购买水刀时不仅要看整机价格，更要看配件价格。不仅要看单价，更要结合使用寿命仔细算综合使用成本。

简而言之，用户可以不必理会压力、流量、精度这些指标，只管亲眼所见和亲耳所闻如何在合同里得到保证。

*数控水刀使用成本多少?

1.设备折旧

整机平均购买价格以25万元计算。正常使用寿命为5年。每年实际工作日数为300天，每天平均使用（实际工作）时间为5小时，5年累计工作时间为7500小时。重要部件平均更换周期为2000小时，费用约为1.6万元。

设备购置成本及重置成本为(250000+16000x7500/2000=)310000元。

设备折旧每小时约为(310000/7500=)41.5元。

2.耗材成本

项目名称	使用寿命/消耗量	单价（元）	每小时成本（元）
A：易损件
高压动密封组	>500hrs	248元/套	0.50
单向阀	>500hrs	340元/套	0.68
油密封组	>1000hrs	180元/套	0.18
静密封组	>500hrs	76元/套	0.15
B：耗材
喷砂管	>150hrs	750	5.00
水喷嘴	>40hrs	20	0.50
水	<150kg/hr	3.5(以南京价格为基准)	0.55
电	<25kw/hr	0.8(以南京价格为基准)	20.00
磨料	30kg/hr	0.75(以南京价格为基准)	22.50
合计：约50元/小时

*数控水刀有哪些常见故障以及如何排除?

水刀常见故障及排除方法

序号	故障名称	故障现象	故障原因和排除方法
1	高压泵不启动	按下启动按钮后高压泵电机不启动	1. 电源未接好——检查是否有接触不良,或是空气开关没合上。 2. 控制电缆未接好——有些型号水刀,高压泵与数控之间有电缆相联,检查是否连接好。 3. 油箱出油口阀门,和油过滤报警——有些型号水刀, 油箱出油口有带有电子报警的阀门和油过滤, 如果出油阀门不打开 或是油过滤堵塞,都可造成不启动
2	油泵建立不起压力	高压主电机启动,但没有油压	1. 油箱出油口阀门未开——打开出油阀门, 多次点动主电机, 把油注入油泵, 排出空气。 2. 电机转向不对——检查油泵上标示的转向, 调整主电机的电源相序, 使转向与标示一致。 3. 油泵先导阀故障——部分型号水刀, 油泵带有先导阀, 需要的时候,应拆开用柴油清洗。
3	增压器不换向	主电机启动，能建立起油压，但增压器不换向，没有切割高压出水	1. 电液换向阀故障——需要的时候,应拆开用柴油清洗，另外电液换向阀的电磁线圈有时会烧坏，需即时更换。 2. 换向感应器故障——抽出霍尔开关，用磁铁检查是否工作，如果坏掉，需即时更换，同时检查左右两侧霍尔开关 是否接反，如是，相互对调即可。
4	切割水压低	高压泵启动后，增压器换向快，但切割水压低	1. 高压水路中有泄漏—— 锁紧泄漏的接头或更换泄漏的管路部分。 2. 供水不足—— 检查是否供水阀门没打开，或是供水压力太低。  3. 增压器油活塞油封损坏漏油——造成工作液压油流量不足，增压器换向慢，切割水压低。更 换油活塞油封。  4. 宝石喷嘴损坏，出水过大—— 需要更换宝石喷嘴。
5	油温度攀升过快	高压泵启动后，油温上升很快。有时伴随油压上不去	1. 油温上升很快，而且油压上不去——主要检查油泵内泻是否过大，电液换向阀内泻是否过大， 油路中安全阀，溢流阀是否中是否有异己物造成阀门关不死漏油。用手轻触上述部位，看是否有发烫。 2. 油温上升很快，但油压和增压器换向正常——油泵排量过大，可通过手柄，将油泵排量减小。另注意检查 油制冷设备是否工作正常。
6	切割水掉压	高压泵启动后，不打开水开关时，切割水压能建立起来，但打开水开关后， 切割水压往下掉，水压不稳定。	1. 供水不足—— 检查是否供水阀门没打开，或是供水压力太低。  2. 宝石喷嘴损坏—— 出水过大, 导致压力跟不上, 需更换宝石喷嘴。 3. 液压油流量小—— 当工作液压油流量不够时，增压器换向慢，造成水刀切割水掉压。检查油泵内泻， 及各个阀门是否开关良好。另外油缸油封损坏漏油，也会造成工作液压油流量不够。
7	增压器动作行程不稳定	增压器两侧换向不均匀，一侧比另一侧换向快。	1. 有一侧单向阀有泄漏——可以将阀芯与阀垫拆出来研磨，必要时更换阀芯与阀垫并重新安装单向阀；最好的办法是维护或是更换所有的单向阀配件。 2. 外来的杂质进到单向阀芯与阀垫之间——拆下端盖，清除污染源避免问题再发生；仔细检查单向阀，并且除去任何外来杂质， 如果需要，重新维护单向阀；清洁所有零件并重新组装。 3. 换向驱动缆线或相关零件磨损或弯曲（机械式换向）——拆下换向驱动缆线；装上备用零件并再次检查，更换任何磨损之零件  4. 高压水柱塞与油压活塞分离——也会降低水的压力及流量，避免继续在此状况下运转会对增压器造成严重的损坏，拆下油压 缸及活塞，更换损坏的零件。 5. 出水单向阀芯方向装反—— 拆开出水单向阀体，取出单向阀芯，按正确方向重新装好。
8	增压缸撞击严重	换向时产生非常响亮的撞击声。	1. 增压缸进水压力过低——确认进水压力达到最低要求，通常要求0.4MPa； 2. 进水过滤芯用旧会堵塞——更换过滤系统滤芯，确认更换相同规格滤芯。 3. 增压缸入口通路被杂质或锈阻塞——检查过滤水进水通路；移除端盖，检查并移除任何阻塞通路的外来杂质；检查单向阀。  4. 单向阀提升阀容易卡住——移除端盖；维护单向阀提升阀垫片，重新安装  5. 电液换向阀的换向油路流量过大 ——增加阻尼，或更换使用能提前切断换向油路的电液换向阀
9	油从端盖板及油路板之间渗漏	有液压油从端板与油路板之间渗漏	1. O型密封圈损坏了—— 更换油缸端板与油路板之间的O型密封圈。 2. 油路板与油缸端板的螺丝松脱——重新旋紧螺丝。 3. 油缸两端的端盖板没有校平行——把增压缸从油泵上拆下，并固定； 松开固定杆重新锁紧，确认两端的端盖板平行。
10	油从端盖板渗漏孔渗漏	液压油从油缸端盖板渗漏孔渗漏	端板油密封圈损坏——更换端板油密封圈，最好同时更换所有油密封圈。
11	高压水密封圈寿命很短	高压水密封圈频繁损坏，造成水刀高压切割水泄漏	1. 密封圈与高压水柱塞之间有过大的空隙——拆下高压水缸，更换所有高压水密封圈；仔细检查高压水柱塞； 如果直径小于规定值或表面过于粗糙，更换住塞。 2. 高压水柱塞有刮痕——检查柱塞，需要时更换。 3. 高压水缸磨损严重——仔细检查磨损，特别是末端，如果内径大于规定值即更换，密封圈范围有凹痕或磨 损即更换高压水缸。  4. 受污染的水——检查水样本，检查过滤系统。
12	高压水缸破裂	高压水缸破裂，高压切割水喷射出来	金属疲劳——更换高压水缸，高压缸有一定的疲劳寿命，依靠使用环境，高压缸必须周期性的更换； 比预期早损坏的主要原因是因为缸体的刮痕；更换高压水缸时请更换所有的高压水密封圈； 记录维修及工作间隔，以作为未来参考。
13	单向阀破裂	高压水从低压进水口挤出来。有是挤爆低压进水胶管	金属疲劳——更换单向阀，单向阀有一定的疲劳寿命，依靠使用环境，单向阀必须周期性的更换；
14	增压器换向速度过快	增压器换向频率超过正常次数	1. 增压器问题——检查增压器是否过热、是否泄漏。 2. 喷嘴问题——检查喷嘴的使用状况以及是否为正确尺寸。 3. 高压水泄漏——检查整个组件泄漏的情况。 4. 过低的进水压力——进水过滤器或管线阻塞，检查过滤器及管线， 如果需要请更换相关零件，检查过滤器压力差表及进水关阀，需要时更换零件。 5. 自动泄压阀泄漏——如果系统中有安装自动泄压阀，检查阀的温度是否过高，如是，更换阀维修包。
15	切割速度慢	增压器压力正常,但换向次数少，油压及高压水都正常，增压器换向频率慢，切割速度慢	1. 砂管堵塞——有时砂管内孔被杂质部分堵塞, 造成水切割出水流量小,切割慢。可将砂管上下对掉装好,用高压冲。 2. 高压管路堵塞——可将高压管路两头对掉装好,用高压冲。 高压切割水流量太小——检查高压管线路及组件的是否有阻塞，移除任何阻碍； 检查开关阀的动作是否正常，需要时更换开关阀。 水开关故障——如水开关有阻塞，或是其他问题而不能完全打开，也会造成水切割出水流量小。 这时需要检查开关阀的动作是否正常，需要时更换开关阀。
16	回油管路堵塞	油泵出油口油压正常，但增压器换向慢，高压水压力低	回流的油压过高——从增高压器到油箱的回流线路可能有阻塞；过滤器被阻塞或分流； 检查回油管路或更换回油滤芯。
17	油压低，切割水压也低	油泵出油压力低，切割水压也低	1. 增压缸问题——检查增压缸是否有渗漏或温度过高。石材研习社（IDstone5A） 2. 喷嘴问题——检查喷嘴是否为正确尺寸及使用情况。 3. 高压水泄漏——检查整个组件泄漏的迹象。 4. 自动泄压阀泄漏——阀的温度过高需要更换阀维修包。 5. 压力控制问题——压力控制阀损坏，更换控制阀。
18	没有油压也没有高压水压力	没有油压，增压器不换向，也没有高压水压力	1. 系统中没有液压油——关闭增压器，检查所有的线路是否有泄漏情形；检查油箱的油面高度。 2. 马达轴、油轴或连结器损坏——仔细检查马达轴、油泵轴或连轴器，需要时更换。 3. 压力控制阀损坏——拆开用柴油清洗，或更换压力控制阀  4. 油泵损坏——拆开油泵更换零件，或更换油泵。
19	液压油乳化或起泡	液压油颜色变白，成乳化状或起泡	热交换器泄漏——测试热交换器必须拆下或是在合适的地方，必须要在固定泄漏空气压力150psi； 需要时更换零件；把油从油箱、油泵、管线、增压器中排出，重新添加液压油 至油箱；如果热交换器没有损坏，寻找水蒸气凝结的源头。
20	液压油中含有金属杂质	通常是油泵或增压器内有异常响声	一、增压器低压缸严重磨损，有以下情形时，立即停止运转： 1. 液压系统运转过热，不稳定的运转行程，在运转时有不寻常的噪音；满足高压水方面， 增压器能力突然下降，输出水有严重的压 力波动——拆解增压器，检查各个组件，更换所有磨损的零件，检查 管路，移除、彻底清洁然后重新添加液压油系统；更换储 油槽过滤器；更换油过滤器；重新安装增压器。 二、油泵严重磨损，有以下情形时，立即停止运转： 1.液压油油泵损坏，高于平常的噪音，不能维持一定的油压或失去水压——移除、彻底清洁液压油系统，更换液压油泵。  2. 使用错误的油——更换合适的油。
21	没有油压，或油压太低	油泵旋转，有不正常噪音，油压低或没有油压	1. 流入油泵的液压油不足——确认过滤器无阻塞；确认储油槽有足够的油。 2. 油里有空气——仔细检查吸入线路是否泄漏。 3. 油里有水——仔细检查储油槽，参考第七项。 4. 马达或液压油泵松脱——检查马达或液压油泵的连接器是否对正，确定没有阻碍， 重新安装连接器；如果需要，调整连接器位置；连接器螺丝确实锁紧 。 5. 液压油泵固定螺丝松脱或是液压油泵轴偏移——确实依照规定扭力锁紧液压油泵固定螺丝， 确认固定接触面积没有阻碍及变形；更换连接器；调整连接器位置， 连接器螺丝确实锁紧 。 6. 液压油泵故障——更换液压油泵。
22	喷嘴寿命过短	喷嘴寿命过短	1. 水的品质过低——检查进水过滤器，进水必须过滤至0.5 micron,pH值介于6-8之间；如果阻塞，更换过滤器； 如果滤芯没有问题，检查水处理系统。 2. 传送系统过滤元件阻塞或破裂——移除并检查过滤器，更换元件。
23	高压管泄漏	高压管泄漏	1. 过度移动扭曲或交替的负荷（与配件有相对移动）——重新锁紧至建议的扭力，需要时更换零件。 2. 高压管环安装不正确——与管环尖端之间露出二至三牙。 3. 管的管环安装不正确——如果重新锁紧并没有解决问题，重新导锥度及攻纹。 4. 配件磨损——更换配件。
24	水流问题	刀头喷出的水较散、粗、不集中	1. 原因——可能是喷嘴严重磨损，导致水喷射流发散。 解决方法：更换喷嘴
25	系统故障	数控操作系统故障	1.无法进入控制软件——重新安装该程序；确认系统无病毒  2.其它程序也无法运行——重新安装WINDOWS系统 3.急停按钮未复位 ——请复位急停 4.有病毒——杀毒 5.电气线路上松脱、断点、元件损坏 ——重新接牢；更换已损坏元件  6.电机故障 ——将该轴接插件与另一正常轴接插件调换后观察该轴是否有动作。
26	砂阀断砂	砂阀断砂	1.断砂 ——砂筛可能不干净，有杂物混进砂里。如小石子、纸屑等以致把节流孔给堵塞了，所以导致断砂。  2.看负压表——负压很明显低于调定值，则异物在砂箱出口处螺母内的节流端里，这时拧开焊接管接头螺母，放下控砂阀，用螺丝刀拆下节流阀座，异物会随砂一起流出，如异物过大则需要拆下砂箱清除异物。 3.没有负压 ——异物或过多的砂积在控砂阀体内到输砂管接头之间，需要拆下砂阀接头、输砂管、输砂管接头用高压气即可清除异物。
27	数控系统常见故障	检查急停按钮和电缆接线	是否复位或松动

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