水刀说明书DOC.docx
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水刀说明书DOC
目录
一、机器的主要技术参数……………………………………………………………..2
二、机器的主要配置…………………………………………………………………..3
1.供水系统………………………………………………………………………...3
2.液压系统………………………………………………………………………...5
3.高压系统……………………………………………………………………..…7
4.切割平台…………………………………………………………………….…..8
5.调运及安装调试……………………………………………………………...…11
三、使用与维修保养…………………………………………………………..……14
一、切割操作步骤…………………………………………………………..……14
二、操作注意事项…………………………………………………………..……14
三、维修保养……………………………………………………………..………15
四、常见故障判断及排除…………………………………………………………..17
1.液压传动部分…………………………………………………………………..17
2.超高压系统部分………………………………………………….……………..18
3.切割部分………………………………………………………………...……..19
五、安全须知………………………………………………………………………..20
附：
水开关安装方法
增压器组装手册
增压器维修手册
一、机器的主要技术参数
1
悬臂式Fly-armtype
型号type
4020
3020
4015
3015
2515
2015
1615
1210
最大切割范围Biggestcuttingrange
4.0*2.0
3.0*2.0
4.0*1.5
3.0*1.5
2.5*1.5
2.0*1.5
1.6*1.5
1.2*1.0
m
2
龙门式bridgetype
型号type
6030
6020
4020
3020
6015
4015
3015
2015
最大切割范围Biggestcuttingrange
6.0*3.0
6.0*2.0
4.0*2.0
3.0*2.0
6.0*1.5
4.0*1.5
3.0*1.5
2.0*1.5
m
3
最大压力MaximumPressure
420
Mpa
4
工作压力WorkingPressure
350-400
Mpa
5
最大水流量MaximumFlowRate
3/3.7
L/mim
6
水喷嘴（宝石）直径WarterOriDiameter
0.30-0.33
mm
7
混砂管内孔尺寸NozzlesizeofSand-mixedPipe
0.8或1.0
mm
8
主机电动机
型号Type
Y225L-4
额定功率RatingPower
37
KW
额定转数RatingRotaingSpeed
1480
r/min
以上参数仅供参考
二、本机的主要配置
本机由主机、二维切割平台（包括喷射头、磨料箱）、微机操作控制台三部分组成。
图1示出本机组成的各部分及其关系。
水高压水
ZY喷射头
工件X
图1本机组成简图
1.主机
主机包括供水系统，液压系统和高压系统。
1）.供水系统
⑴水刀切割用水的质量是影响设备稳定及零件寿命的关键原因之一，需保证PH值6.5至8.5之间。
总硬度低于20.使用者可根据实际情况在水进入设备之前，加装精滤系统或软化水系统。
2初始供水压力，需保证在0.2Mpa以上（进入设备之前）。
开启主机水泵后，主机水表读数应大于0.4Mpa.
2）.液压系统
液压系统由增压、过滤、冷却三个子系统组成，其增压原理为。
37KW电机驱动液压柱塞泵将油增压至最高20MPa,通过电液换向阀打入增压器油缸，在油缸两端设有接近感应装置，当油缸活塞运动至顶端时，电液换向阀接受信号，使油缸活塞完成往复运动，从而使与活塞联结的柱塞杆连续打出高压水。
主机系统原理图
液压系统结构图和液压原理图
增压系统的调压装置为可实现油路卸荷及多级调压的调压集成块，此装置在将水切割机床用于脆性材料切割时作用犹为显著，切割前可将系统设置二级压力，即打孔压力与切割压力，打孔时使用较切割压力低的打孔压力，使其不足以达到材料的脆性破坏极限，消除因初始压力过大造成板材开裂的可能。
过滤系统采用三级过滤，即加油过滤（空气过滤器）、出油过滤（出油滤芯）、回油过滤（回油过滤器）。
冷却系统包括两个独立的冷却单元，即增压器回油冷却单元与油泵泻油冷却单元。
3）.高压系统
高压系统是指以增压器为主要部件的将低压水变为稳定高压水的水路增压元件总成。
包括增压器、蓄能器、高压硬管，接头等。
增压器为整个高压发生系统的核心装置，
4）.切割平台
切割平台（另述）上装有喷射头组件、磨料供给系统。
1）喷射头组件
喷射头组件包括喷射头、高压管等。
喷头为磨料喷头，结构如图7。
喷射头是切割作业的执行部件，与高压管直接连接，安装在切割平台的横梁上。
喷射头主要包括水喷嘴、喷头体、混砂管三部分。
水喷嘴从喷头体上部装入，混砂管从喷头体下插入，用紧固螺母压紧。
整个喷头结构简单、紧凑。
喷射头结构
水喷嘴是水射流系统的重要零件之一，是电能-机械能-射流能转换过程中的核心元件。
我公司的超高压切割用喷嘴的喷嘴芯为人造宝石。
图8是我公司水喷嘴的外形。
其宝石内孔直径有0.28mm、0.30mm、0.33mm等几种。
喷嘴在高压下使用必然存在摩擦磨损，也就是喷嘴有寿命问题。
这就要提出一个喷嘴失效判据，在高压工况下，因喷嘴的磨损使得射流压力比初始工况下降了10%，则该喷嘴判废，即它已不能与泵的额定工况相匹配，必须予以更换。
此时的累积运行时间就是它的寿命值。
水喷嘴如下图
混砂管是形成磨料射流的关键。
结构十分简单，由锥状入口和柱状出口构成，混砂管由于受到高速磨料粒子的冲刷，其材质必须具有高硬度、高耐磨性。
我公司的混砂管是用当今世界先进的耐磨材料做成的，在标准磨料水射流切割工况下其寿命可达120-150h。
2）磨料供给系统
磨料供给系统由磨料箱、复动型气缸、橡胶压块、锥面圈、节流片及一些连接件构成。
如图10。
当切割需要磨料时，数控系统发出一个信号，电磁阀吸合，气缸使橡胶压块往上提，磨料就通过锥面圈和橡胶压块之间的空隙流出并向喷头输送；当不需要磨料时，电磁阀断电，气缸使橡胶压块压紧锥面圈，阻止磨料输送。
磨料流量可通过更换节流片来调节。
磨料对水射流的性能有很大的影响，磨料的选择直接影响到切割速度和切缝质量。
磨料的种类很多，根据来源可分为天然磨料和人造磨料。
磨料的形状呈不规则的多面体。
磨料粒度按颗粒尺寸大小共分为41个号。
从经济性、针对性、实用性的原则考虑，一般选用80#石榴石为磨料。
磨料供给系统
1、电磁阀2、节流片3、锥面圈4、橡胶压块5、导向座
6、连接杆7、气缸8、支撑板9、固定螺钉
切割平台为二维数控切割台，由机架、集水箱、横梁、刀架、喷射头、高压软管和磨料箱等组成，其中机架和横梁上装有直线导轨、滚珠丝杠。
切割过程中，在数控系统控制下，由伺服或步进电机通过丝杠驱动横梁和驱动安装在横梁上的刀架，可实现停车、换向、变速等工作要求。
横梁运动方向为Y轴；刀架的运动方向为X轴，其正反方向判断如下：
人站在切割台前，刀架向左的方向为X轴负方向，反之为正；横梁往前的方向为负，反之为正。
两轴在微机系统控制下联动做各种曲线运动，从而对工件按预先设定的图形进行切割。
作为切割平台的基体，机架采用焊接结构，上表面经过精加工，用来安装为横梁运动导向、支撑横梁的直线导轨、平导轨和驱动横梁做纵向运动的滚珠丝杠轴承座，并固定集水箱及外饰板，驱动端为步进电机。
本切割台选用滚动直线导轨副和滚珠丝杠副无齿隙齿轮齿条的组合，保证运动精度和停车、换向、变速等工作过程的可靠性。
横梁为组合结构，安装夹持喷射头的刀架，也选用滚动直线导轨副和滚珠丝杠副或无齿隙齿轮齿条的组合，由伺服或步进电机驱动刀架在横梁导轨上做横向直线运动。
集水箱位于切割台中央，其功能是装喷射水和磨料、吸收切割后高速水流的残余能量，同时也起到消声的作用。
水箱一端下面开有放水孔，便于清除淤砂及杂物；一侧设有溢水孔，使集水箱中的储水保持一定深度，以吸收水流的残余能量。
栅格状支撑架置于集水箱凸肩上，用于支撑工件。
经过一段时间的使用，支撑架向上的一侧也会受到高压水的切割而破坏，这时可把支撑架翻转过来继续使用。
刀架由架体、滑体、丝杆、夹头及电机等组成，其功能是夹持喷射头并调整其工作高度。
电机带动丝杆驱动滑体作上下直线运动；夹头夹持喷射头，并与滑体固定联接；随滑体的上下运动可调整喷射头的高度，以加工不同厚度的工件。
切割平台上还有喷射头组件和磨料供给系统，前面已经有介绍。
5）调运及安装调试
本机主机部分和工作台部分均为焊接结构，不能承受大的碰撞，须小心搬运。
1,安装前的准备工作
本机须安装在水源充足、并有0.5～0.8MPa气源装置或配备空气压缩机一台。
主机系统所有设备置于共同底座上，水箱及切割台架应水平放置，不得倾斜，底座应稳定可靠。
主机和工作台不能相距过远，以硬高压输水管能良好连接为宜。
图12为本机安装设计图。
考虑到切割时溢水需要，在切割台和主机的边上用混凝土砌高50mm，范围大致如图中虚线所示。
并开口往排水方向排水，以免到处积水。
工作电源必须是电压380V频率为50Hz37KW的三相动力电，并且接地良好。
配套的电脑及扫描仪等精密设备，必须安放在专用房间，有透明玻璃分隔和空调设备。
2、整机管线安装
1）电控箱至主机接线插座、电控箱至切割平台步进电机插座插好联线。
联线应防水、防压。
2）主机进水口与外水源相联，高压出水口经高压硬管、高压软管与喷头集流管相联，先不装切割喷头。
3）接通进气管，启动空压机。
3、调试
1）检查所有油路、水路接头，确定无一接头松动。
然后向油箱注油。
注油高度应达油箱液位计的上限，同时还应特别强调的是千万别忘了给柱塞泵泻油口灌油，反复用手转动联轴节，排出所有气泡。
2）以点动方式开启电动机，确定电机的转向。
电机转向应与油泵泵体上箭头方向一致。
3）按下主机启动开关，此时电机运转，但油泵为卸荷状态，液压系统处于空运转，在进行此过程之前，调压集成块两个溢流阀的控制压力须调至较低值（但我公司所有产品出厂时均已调至最佳值，若无特殊情况，用户一般不需重新调试）。
增压器处于空运行状态，运行时间10-20min，在此期间注意观察油温及油泵的温度。
若一切正常，按“主机停止”按钮，油泵停止。
4）按操作软件界面“开水阀”软键，水泵启动，从切割刀头接杆处有水流出，此时水无压力（因宝石没有装）。
水泵运行2—3min，关掉水泵。
5）装上宝石，进行超高压发生器系统的调试，按“开水阀”软键，打开水开关，按“主机启动”按扭，启动油泵，等星形、三角形转换结束（约3s），再按“高压启动”按钮，超高发生器系统赶往正常运转。
逐步分段升压，每个压力段差1Mpa，保持1—2min，在此期间应注意各结合面，点是否有泄漏及异常振动和噪音。
注意油压与水压的比例，
6）以上步骤完成后，整个高压发生器系统就处于调定的压力值下运行，请检测电机和各电磁阀的电压，误差允许±15%，检查液压缸是否有撞击声。
7）进行试切割，在试切割前先将刀头移至空挡处，再调节砂箱下部风砂口（一般将负压调至－0.005~－0.01Mpa即可）。
反复数次开、关控砂阀。
砂阀应开关灵活、下砂均匀、关砂迅速。
准备就绪，即可进行试切割。
8）将切割刀头移至空挡处。
接通气源，调整机床气动系统压力，调气动三联件的减压阀，使系统压力稳定在0.25Mpa（2.5bar）。
在高压运行状态下按“关水阀”软键，刀头阀针堵住高压出水口，刀头处没有高压水流射出。
与此同时，卸荷阀同步完成卸荷作用，释放系统压力，3s后按“开水阀”按钮，刀头处有高压水流射出。
反复开、关高压水开关数十次，高压水开关应灵敏、有效。
注意：
尽量不要在高压系统没有压力时空开高压水开关，以免阀针损坏
4、注意事项
1）调试前，应详细阅读本说明书及操作软件说明书，熟悉控制面板各功能按钮；
2）喷头联接前应冲洗管路，检查单向阀；
3）升压前，泵应在空载下运行5分钟以上；
3）接上切割头，检查工作压力，供砂情况及砂管回水情况；
4）上述一切正常后，才可开启计算机，进入切割作业；
三、使用与维修保养
警告：
本设备操作必须是经过培训的专业人员，使用操作前，必须详细阅读使用说明书。
一、切割操作步骤
1、切割图形的生成：
（详细步骤请参看水刀软件编程说明）
a）用扫描仪扫描
。
b）用AUTOCAD软件绘制，生成G代码文件，然后在数控软件上读入。
2、切割：
开启计算机，进入切割程序，选定切割图形和切割速度（根据被切割材料种类、厚度选取切割速度，可参照附录表），放好被切材料，把喷射头移动至工件切割起点的上方，调整混砂管高度至离工件表面2mm。
接通砂管，进入切割作业时，按操作界面的“水泵”、“起动”、“切割”键，程序会自动打开“高压”、“磨料”开关，整个切割过程会自动完成。
切割完成后，磨料及高压水开关会自动关闭，切割头会自动回到切割起始点。
在切割过程中，用调压旋钮把压力设定在想要达到的压力（控制在250Mpa以下）。
3、关机：
按“停止”键，退出控制系统，正常退出WINDOWS系统，关闭计算机，关“电源”开关。
二、操作注意事项
1、切割压力不能太高，也不能太低，一般控制在150～210MPa压力之间。
2、开机顺序是先开“水泵”，再“起动”主电机，再开“高压水”或按计算机中的“切割”键。
注意在开“高压水”或“切割”前，先要拔下喷射头的进砂软管，防止喷头的水回流到磨料箱里造成堵砂，等进砂管处的回流水喷完后（回流时间只有1-2秒）马上插入软管。
在下一次切割时，在水泵和主电机还在运转时，就不必要拔掉进砂软管了。
3、厚板的切割多采用从板端起割方式，切割时，喷嘴至于离起割点5mm处，待高压水喷出后，再让喷射头以给定的速度移向起割点开始正式切割。
当板材厚度较大时，喷射头的移动速度应慢些。
4、打穿时，水射流会向上反冲、水雾飞溅，应把水罩套在混砂管上；防止飞溅物伤人。
5、水射流切割的起点和终点部位，切口宽度一般都比较大。
要获得高质量零件，通常不从切割轮廓线上打孔起割和结束切割，多采用引线的方法，如图13。
例如要切割一个圆，把引线定在圆外，定好切割方向（编程时，有切割方向选择项）。
切割时，喷头到达圆的轮廓线上后，按预先设定的方向（有箭头指示）切割。
起刀点
6、由于水射流的直径是0.8-1.5mm（随混砂管的磨损量而定），切割出来的图形产生或小或大的偏差（偏差大小也就是水射流的直径大小）。
为了达到更准确的切割，要考虑刀具补偿问题。
补偿量也就是水射流的切缝。
具体做法见编程说明。
三、维修保养
1．半年更换一次液压油（更换后和液压油一般不再使用），并清洗油箱，用油必须采用国产46号液压油，在清洗油箱的同时清洗空气滤清器和回油过滤器。
2．注意：
如有冷却水。
冷却用水水温必须低于30。
C。
否则冷却效果不好。
3．经常观察液位状况，液位接近下限时请及时往油箱补充推荐使用的液压油。
4．按规定要求给机床机械传动部分各润滑点注油。
5．经常检查各处防尘装置，发现破损或联接松动，应及时予以处理，以防砂尘混入，损坏机床传动部分。
2、设备保养
1）每周向工作台丝杆和导轨的注油口加注20＃机械润滑油（在外饰板的相应位置有加油孔）；
2）定期检查直线导轨、丝杠表面，及时处理表面异物；
3）定期检查外饰板、放尘罩的封闭状况，必要时予以修复或更换。
4）磨料必须妥善保管，应保持干燥，不同种类与粒度的不得混淆；
5）长期停用时，应排空各处积水，并采取防锈措施；计算机应妥善保管，防潮、防尘，并经常打开，通电；
6）每三个月应对设备作一次维护，项目有：
a）清洗或更换各种过滤器，清理储水箱的污秽。
b）更换箱体的机油。
d）拆开工作台外饰板，检查工作台丝杆和导轨有无失油现象或被水溅湿。
视加工精度对丝杠螺母进行调整，以保持其运动精度。
e）直线导轨滑块、丝杠螺母、刀架丝杠处补充2号锂基润滑脂（在外饰板的相应位置有加油孔）。
工作台润滑图
四、常见故障判断及排除措施
1．液压传动部分（表Ⅰ）
故障现象
产生原因
消除办法
油泵噪音
出油滤芯堵塞
清洗或更换新滤油器芯
油的粘度过高
按季节使用标定的液压油
油箱不透气
清洗油箱空气滤清器
油箱内液面过低
加油到液位计上限
油里有泡沫
吸油管漏气
排除漏气现象或换新管
油泵轴的密封漏气
更换密封圈
油泵过度发热※
油泵磨损或损坏
修理或更新
油的粘度过低、过高或变质
使用推荐的液压油或换新油（46#）
溢流阀啸叫
弹簧或阀芯损坏或阻尼孔被
更换损坏件或清洗
油温过高
溢流阀溢流量过大或冷却失效
减少溢流量到与高压匹配或检查冷却系统
增压器不换向
电液换向阀阀芯被卡住
清洗阀芯
电液换向阀没有收到信号
可用手推电磁换向阀阀杆，如增压器能换向，表明问题出在电气方面，使电液换向阀收到信号
液压系统无压力
先导式电磁溢流阀阀芯被异物卡住或没有电信号
清洗溢流阀或恢复电信号
液压系统不泄荷
先导式电磁溢流阀阀芯被卡住
排除故障、清洗溢流阀
泵不能启动
电源缺相
检查电源供电情况、保险丝及线路
溢流阀啸叫
弹簧或阀芯损坏或阻尼孔被
更换损坏件或清洗
2．超高压系统部分（表Ⅱ）
故障现象
产生原因
消除办法
增压器不换向
宝石堵塞
清洗或更换
高压水头发散
宝石损坏
更换
没有高压水出来
宝石堵塞
清洗或更换
低压水泵不供水▲
排除故障
高压系统压力下降
高压系统泄漏
检查高压管接头及各观察孔，排除泄漏
液压系统压力下降或压力不匹配
排除液压系统压力下降原因或调高液压压力
单向阀泄漏（表象为发烫）
修理或更换发烫的单向阀
液压缸活塞密封圈损坏
更换☆
超高压系统压力泄不掉
卸荷阀堵塞或损坏
拆洗或更换
高压缸端盖与高压缸接口处漏水
排除高压圈损坏的前提之下，这两者有其一损坏
判断方法：
将两端高压缸调换，如果漏水现象也到了另一端，则说明是高压缸损坏，反之则是高压缸端盖损坏。
左右端盖安全孔漏水
水封组件损坏
更换
左右端盖安全孔漏水和油
活塞杆损坏
更换活塞杆及Y型密封圈
水开关阀体安全孔漏水
密封圈或压环损坏
更换密封圈或压环
高压发生器一侧无压力
单向阀组
判断方法：
先确定油缸活塞朝哪个方向运行时掉压，就检查增压器左边低压端单向阀和增压器右边高压端单向阀．反之则检查增压器右边低压端单向阀和增压器左边高压端单向阀，更换损坏件．
换向速度左、右不同
单向阀组
判断方法：
先确定油缸活塞朝哪个方向运行时快，如朝左运行时快，就检查增压器左边低压端单向阀和增压器右边高压端单向阀．反之则检查增压器右边低压端单向阀和增压器左边高压端单向阀，更换损坏件．
3．切割部分（表Ⅲ）
故障或切割缺陷
原因
措施
水射流扩散
1.磨料供给量过多
2.水喷嘴孔径变大
3混砂管孔径变大
1.减少磨料供给量
2．更换水喷嘴
3．更换混砂管
压力达不到要求
1.单向阀动作不正常
2.管路泄漏
3喷嘴过大
4传感器或压力显示仪工作不正常
1.研磨进、出水阀或更换密封
2.检修泄漏处
3.调换喷嘴
4调校或检修
压力正常
但不能切割
1.射流发散严重
2.砂管堵塞
3.砂桶内无磨料
4.磨料箱内电磁阀不动作
5.行走速度太高
1.更换水喷嘴或砂喷嘴
2.疏通砂管、检查回水
3.补充磨料
4.检查电磁阀及其连线
5.降低切割速度
磨料不流动
1.磨料供给量过多
2.磨料供给系统水湿
1.减少磨料供给量
2.干燥供给管及更换磨料
切割图形不符
1.伺服电机工作不正常
2.切割速度过低或过高
3.丝杠、导轨污染严重
4.计算机有病毒
1.检查接线
2.调整切割速度
3.清洗丝杠及导轨
4.杀毒或重新安装软件
水射流与轴线不对称
1.水喷嘴损坏
2.混砂管损坏
1.更换水喷嘴
2.更换混砂管
切割面上缘塌肩
1.喷嘴高度偏大
2.喷嘴磨损
3.磨料供给量过多
1.减少喷嘴高度
2.更换新喷嘴
3.减少磨料供给量
切割面粗糙
切割面倾斜角大
1切割速度过快
2.喷嘴高度偏大
3.水压力低
4.磨料供给量少
1减慢切割速度
2.减少喷嘴高度
3.提高压力
4.增加磨料量
五、安全须知
（一）更换喷嘴、搬送工件到工作台和割后搬卸时，须把高压水关停。
（二）本机在工作台前有防护板，在切割时要把防护板安装好。
（三）主机有外装板，在切割工作时要把外装板装上，以防高压水释放造成人身事故。
（四）注意使各连接件连接牢固可靠后方能起动高压泵。
（五）启动时高压主机左右两端严禁站人。
增压器组装手册
一.整理安装工作台及周围工作环境，保证清洁，准备好扭力扳手（0-300N.M），27套筒、27梅花扳手、32开口扳手（两件）、皮带钳、内六角扳手、O型圈专用润滑油、蓝油、端帽拆装扳手（Y型扳手）、木槌、密封组件安装工具、清洁布等必备工具，将增压器专用安装板在钳工工作台上固定好。
二.先用布擦干净所有零部件，再用清洁剂清洗，保证安装过程中不会存留杂质。
三.具体安装步骤
1.安装左右端座，先检查此零件，确保无毛刺飞边，卡簧槽处加工平整，导向套与明显缺陷，在端座内孔装密封圈处及唇形密封上，均匀涂抹液压油，依次装入唇形密封、背托环、卡簧，如下图
2.完成上一步骤后安装左右端座与油缸配合处的密封，先检查背托环和O型圈，保证无制造缺陷，擦净后在它们上面均匀涂抹O型圈专用润滑油，安装时注意将背托环无铸造痕迹的一面贴向O型圈，如下图所示
3.在左右端座安装霍尔开关组件（如下图所示）
4.挑出活塞，检查表面及各密封安装槽处是否存在毛刺飞边，用布将各部分擦拭干净。
5.将T型封组件均匀涂抹O型圈专用润滑油，依照下图装入活塞两边密封槽内。
6.两边T型封组件安装完成后，挑出柱塞杆、柱塞挡片和卡簧。
检查柱塞杆表面是否有明显滑痕，柱塞挡片是否存在金属毛刺，另外安装前务必去除卡簧锈迹。
确认上述零件符合安装要求后，依照下图安装。
4.完成上一步骤后，检查油缸内壁、端面，确保无锈迹划痕，保证油缸内壁清洁，取出活塞油封，先只安装一件在活塞一端，在油缸内壁及活塞、活塞油封均匀涂抹液压油，如下图所示，先将活塞未装油封的一头装入油缸，用木槌轻轻敲打，使之完全进入油缸，并露出未装活塞油封的一头，此时即可装上另外一个活塞油封，在油封上涂抹液压油用木槌敲打另外一头，使活塞移动到油缸正中位置。
7.将装好的
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