—訪上海獅邁科技有限公司技術(shù)總監(jiān)曾繼躍博士
2013年12月，中央電視臺《我愛發(fā)明》欄目推出了一期名為《激流利刃之五軸聯(lián)動智能水刀》，節(jié)目播出之后，在業(yè)界引起了極大轟動，顛覆了水刀只能切割石材和精度要求低的工件傳統(tǒng)觀念，也使得智能水刀真正進(jìn)入了機(jī)加工領(lǐng)域。日前，在上海新國際博覽中心召開的第十六屆中國國際工業(yè)博覽會上，本刊記者采訪了“水刀教父”，上海獅邁科技有限公司技術(shù)總監(jiān)曾繼躍博士。
《機(jī)床商情》：請您簡單介紹一下水刀和它的工作原理。
曾博士：水刀最早出現(xiàn)于上世紀(jì)70年代，這項(xiàng)技術(shù)最早起源于美國，它是利用超高壓技術(shù)，再通過內(nèi)孔直徑0.3mm的噴嘴，噴射形成速度超過兩倍音速的高速射流，因其技術(shù)的復(fù)雜性，直到上世紀(jì)80年代才被用于工業(yè)生產(chǎn)。因其冷切割不會改變材料的物理化學(xué)性質(zhì)而備受青睞，后經(jīng)技術(shù)不斷改進(jìn)，在高壓水中混入石榴砂，極大的提高了水刀的切割速度和切割厚度?，F(xiàn)在水刀已經(jīng)廣泛應(yīng)用于陶瓷、石材、玻璃、金屬、復(fù)合材料等眾多行業(yè)。
水切割依靠的是高速的水射流，水射流的速度可以達(dá)到子彈速度的兩倍，另外，水里面摻有磨料，這樣，超高壓的水從噴嘴里射出的水射流就如同一把非常鋒利的水刀，可以切割不同的材料。水切割因?yàn)橛兴拇嬖?，高速冷卻效果非常好，在切割過程中產(chǎn)生的熱能會被水迅速帶走，減少了因?yàn)闊崃繉τ诠ぜ斐傻膿p傷和熱變形，這是水切割與激光、等離子切割的最大區(qū)別。
《機(jī)床商情》：與傳統(tǒng)的切割方式相比，水切割有哪些優(yōu)勢和不足？
曾博士：水刀是當(dāng)前世界上唯一一種冷態(tài)高能束機(jī)加工技術(shù)。與傳統(tǒng)加工方法相比，水刀的優(yōu)勢體現(xiàn)在：可以切割任何材料、無熱損傷、切縫小、毛刺小、切削力小、裝夾簡單、可輕易加工細(xì)長件和復(fù)雜精細(xì)工件、無切削困擾、無冷卻液污染、不用換刀。與激光加工相比，水刀設(shè)備價(jià)格更為便宜，可切割材料種類更多，切割厚度更大，且工件無燒傷，切削過程無毒氣排放。與電火花線切割相比，水刀切割速度快10倍，且可切導(dǎo)電、非導(dǎo)電材料。
水切割同傳統(tǒng)的切割方式一樣，在切割工件時由于能量會損耗，上面的能量與下面的能量不一樣，從上到下水射流會彎曲，這樣的水刀切割出來的工件不可避免地帶有高能束切割所特有的切縫錐度、表面條紋、及轉(zhuǎn)角處的裙擺等誤差。
《機(jī)床商情》：獅邁公司是如何解決水切割在加工中的切縫錐度和轉(zhuǎn)角處裙擺這些誤差的？
曾博士：獅邁“智能水刀”不僅擁有世界最先進(jìn)的精密五軸聯(lián)動系統(tǒng)，而且配備了“懂得思考”的智能切割軟件，成功解決了傳統(tǒng)水刀的切面錐度、射流后拖等世界性難題，打破了國內(nèi)傳統(tǒng)水刀局限在玻璃、石材切割等狹窄領(lǐng)域的局限，將水刀技術(shù)成功應(yīng)用于機(jī)加工領(lǐng)域。
獅邁自主研發(fā)的智能數(shù)控系統(tǒng)專門針對水刀切割的特點(diǎn)，以射流從工件底部的射出點(diǎn)為控制目標(biāo)，采用數(shù)學(xué)模型精準(zhǔn)地預(yù)測射流行走路徑上每一點(diǎn)的誤差，通過對射流每一步行走的速度、加速度、以及切割頭的偏擺角度進(jìn)行精確的控制，在切割效率最大化的情況下達(dá)到自動消除這些誤差以獲得高精度的目的。
《機(jī)床商情》：截止目前，獅邁公司在智能水刀技術(shù)上取得了哪些成就？
曾博士：智能水刀是獅邁公司研發(fā)、生產(chǎn)的一種擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的五軸精密水刀。智能水刀采用高精度的五軸聯(lián)動控制系統(tǒng)，加上完善的操作軟件系統(tǒng)，從而使以往只能進(jìn)行粗加工的水切割設(shè)備，終于進(jìn)入了精密的機(jī)械零件加工領(lǐng)域。并已通過有關(guān)部門檢測，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到國際先進(jìn)水平。智能水刀的智能控制系統(tǒng)、懸臂式及龍門式工作臺、噴嘴閥門、精密萬向動擺頭等核心部件，均由獅邁公司研發(fā)團(tuán)隊(duì)自主設(shè)計(jì)開發(fā)，已申請和獲得十幾項(xiàng)國家發(fā)明和實(shí)用新型專利。尤其是獅公司自主開發(fā)的智能控制系統(tǒng)，真正將“智能”的概念完美的應(yīng)用到水刀設(shè)備，完成各種精密復(fù)雜機(jī)械零部件加工。
公司開發(fā)的智能水刀切割范圍為1.6米*1.3米或2米*4米，其定位精度為+/-0.075毫米。該智能數(shù)控高壓水切割機(jī)配備自有知識產(chǎn)權(quán)的集成CAD/CAM/CNC和智能切割模型于一體的智能水刀專用軟件、自主研發(fā)的基于PC的脫機(jī)式多軸運(yùn)動控制器、精密萬向擺動切割頭、達(dá)到國際先進(jìn)水平的高效環(huán)保的直驅(qū)式超高壓泵、操作便捷的精密懸臂式及龍門式工作臺、利于降噪防塵的快速水位升降系統(tǒng)、制作精良的自動供砂系統(tǒng)等，功能完備，性能超群。
《機(jī)床商情》：獅邁公司除了為客戶提供產(chǎn)品以外，在服務(wù)方面做了哪些工作？智能水刀前景如何？
曾博士：獅邁公司在國內(nèi)有反應(yīng)迅速、強(qiáng)有力的技術(shù)服務(wù)隊(duì)伍，可以做到每周7天、每天24小時全天候的銷售服務(wù)支持；有長期穩(wěn)定的零配件庫存，并有專業(yè)的工程師提供技術(shù)支持；公司負(fù)責(zé)對客戶進(jìn)行設(shè)備操作、維修和保養(yǎng)等方面的培訓(xùn)；獅邁智能操作軟件USMART®，提供終身免費(fèi)升級，以及多個軟件裝機(jī)許可；獅邁的產(chǎn)品承諾質(zhì)保期為一年或2000工作小時。
智能水刀的適用行業(yè)極為廣闊，激光能切的，水刀一定能切；激光不能切的，水刀也能切。在歐美發(fā)達(dá)國家，水刀已經(jīng)成為主流機(jī)加工方法之一，但在國內(nèi)，由于國產(chǎn)水刀技術(shù)發(fā)展的相對滯后和進(jìn)口水刀產(chǎn)品的價(jià)格門檻過高，水刀在國內(nèi)目前還主要用于下料及地板用材的切割，水刀用于機(jī)械零件的加工幾乎還是空白。“前景是光明的，但道路上曲折的”，相信獅邁公司會填補(bǔ)這一市場空白，積極開發(fā)國產(chǎn)高端智能水刀產(chǎn)品、開拓機(jī)加工領(lǐng)域更加廣泛的市場。
獅邁公司“智能水刀”不僅擁有世界先進(jìn)的精密五軸聯(lián)動系統(tǒng)，而且配備了“懂得思考”的智能切割軟件，解決了傳統(tǒng)水刀的切面錐度、射流后拖等難題，大大提高了水刀的切割效率，獅邁“智能軟件”集CAD、CAM和CNC于一體，大大簡化了操作流程，降低了對操作者的要求……獅邁公司用世界頂尖的技術(shù)和服務(wù)，一直踐行著“有機(jī)加工的地方就用得上獅邁智能水刀”的夢想！■
