五轴水刀都湿了吗？
自从有了磨料水射流切割的概念以来，材料切割工艺不仅用于 2D（平板）应用，还用于 3D（5 轴）应用。在过去的 15 年中，5 轴的应用重新回到了水刀的平板切割领域，有进取心的公司承诺它将在平板零件中提供更快的速度和更高的公差。在这篇独家文章中，我们利用我们的经验和用户体验来深入研究 5 轴水刀切割的不同形式、它的含义、适用的地方、不适用的地方以及如何确定 5 轴切割是否适用适合你。
什么是 5 轴水刀
客户和销售专业人员都将许多不同类别的水刀切割归为“5 轴”水刀。让我们为用户将这类设计分解为 4 种基本的机器设计类别：
- 机器人控制
- 桥接类型/大幅面
- 添加了 5 轴功能的平板切割
- 在平板切割上添加了锥度补偿倾斜头
前两种类型的“5 轴水刀”是应用驱动的，通常会根据客户的特定要求进行设计或配置。后两种是迄今为止更常见和流行的选项，只是对现有机器设计的改编，以改进或增强其他典型平板切割机的性能和功能。
机器人控制：
虽然所有系统理论上都是“机器人 (CNC) 控制”，但有几家制造商采用了“现成的”机器人机械手/手臂，并在其上安装了水刀切割头。尽管这些水刀系统只是一个附有水刀切割头的机械臂，但如果应用得当，它们会非常有用，因为它们非常熟练且有能力考虑到机械臂运动能力的灵活性。在难以触及和繁琐的应用中，机械臂可以带来很大的好处。但是，这种方法存在一些主要缺点。
这些系统通常是“教学”型机器人运动系统，与典型的平板切割系统相比，它需要更多的设置时间，尽管这些非常灵活的系统可以切割平板材料，但它们的主要目的是将独特的轮廓和形状切割成 3大多数时候都是尺寸。它们的设置、安全考虑、夹具和编程可能既困难又麻烦，但是如果您的应用程序是大型和复杂的 3D 形状（90-100% 的切割时间），它们独特的灵活性和能力很容易弥补这一点。对于大多数从平板切割形状的商店来说，这类 5 轴水刀系统笨重、不安全且难以操作。
这些系统通常用于切割应用，例如建筑、艺术品、难加工部件的高产量以及核应用等极端环境。
网桥类型：
桥式 5 轴水刀切割系统通常是带有能够 180+/- 运动度的铰接喷嘴的机械采用 A/B 轴配置，安装在具有大行程 Z 轴的机器上，可实现大范围的延伸和功能。这些系统还需要大量的零件夹具、设置和编程技能，通常不适合简单的 2D 平板切割，尽管这是其能力范围内的可能应用。
这些系统最常用于航空航天、海洋和原型店等应用。
最常见的 5 轴水刀类型是配备可选 5 轴头的水刀平板切割系统 以及更常见但有限的版本，锥度补偿 头。
锥度补偿头
锥度补偿已在 Tilt-A-Jet (Omax Corp) 和 Dynamic 的商标名下提供水射流（Flow Corp）。这些切割头提供有限的运动角度，旨在提高平板切割速度。由于水射流自然地“拖曳”在喷嘴位置后面，因为射流在材料中磨碎，因此这些喷头 
允许喷嘴仅倾斜几度以补偿在水射流过程中产生的自然角度更高的速度。这些附件还允许喷嘴为即将到来的拐角预先定位射流，从而补偿在拐角处滞后的水流，以防止拐角冲刷，同样在更高的水射流切割速度下。
在选择这些类型的切割机时，需要考虑水刀切割工艺的一个主要影响 
补偿头。尽管水刀可以在几何上补偿高速切割中自然发生的锥度和射流滞后，但这些倾斜技术无法改变由于在材料中移动过快而导致的材料中的自然肋纹效果。这些所谓的“条纹”（见右图）只能通过将切割过程减慢到可接受的光洁度水平来消除，而您可能会发现所需的零件直线度和光洁度消除或大大减少了对这些的需求附件。高质量的 2 轴切割系统也将非常发达 Accel 和减速 拐角控制允许滞后的喷射流赶上拐角，从而消除拐角冲刷，尽管进给速度稍慢。
好处：
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减少或消除水刀切割零件的锥度
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在保持几何精度的同时提高速度
缺点
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设计的复杂性
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增加零件探测所需的设置时间
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增加维护和维修
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板材平整度有要求。
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精确的喷嘴偏移（喷嘴到材料的距离）一个要求。
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不会消除高速出现的“条纹”。
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需要探测材料表面
5 轴头
可选的 5 轴头允许在标准平板水刀系统上实现额外的切割能力。这些通常具有上述锥度补偿刀头的所有优点，但也增加了切割复杂锥度的能力。虽然这些附件增加了机器的能力，但它们是有代价的，而不仅仅是购买价格。 5 轴切割需要控制器知道喷嘴尖端和材料表面之间的确切尺寸，就像它的表亲锥度补偿头一样，这是通过一个探测循环完成的，这增加了机器的复杂性和循环时间。
由于许多错误的原因，买家过去曾考虑过 5 轴功能。尽管这些系统为您提供了切割倒角和直斜角等特征的能力，但您永远不应该证明您的购买是合理的，或者使用您的机器来处理这些，或者任何可以在外部操作中轻松完成的特征，这就是原因；您的水刀运行成本约为 30-35 美元/小时 - 这只是喂食“野兽”（石榴石、消耗品等）所需的金额。如果您可以在 30 秒内在钻床上倒一个孔，那么您的成本会便宜得多，然后让水刀头在几分钟内铰接该角度，对于焊接准备斜面等也是如此。一般规则是： 如果你可以把它从喷气机上切断，去做吧！它只是更便宜。
5 轴的优点
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能够切割 45 度或更大的锐角
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可以提供与 锥度补偿头相同的附加优势
五轴的缺点
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设计的复杂性
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增加零件探测所需的设置时间
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维护和维修成本增加
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板材平整度是一项要求。
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精确的喷嘴偏移（喷嘴到材料的距离）的要求。
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不会消除高速时出现的“条纹”。
所以最初的问题是； 5 轴水刀都湿了吗 ? 
如果您有正确的应用，5 轴水刀切割可以带来丰厚的利润。无论是机械臂、龙门式还是 5 轴切割头附件，这些应用都可以成为水刀切割系统和水刀加工车间的真正赚钱工具。然而，锥度补偿 类型头需要更深入和更彻底的审查，通常，在您需要笔直和良好几何形状的地方，您还需要光滑和精确的表面处理，而实现这一目标的唯一方法就是降低进给速度，这实际上会产生直线和干净的边缘，从而使这些类型头部的论点变得不那么有效。
如果您想与我们的一位专家讨论 5 轴水刀切割系统 可以为您的应用工作，或者如果您想讨论为您的下一台机器添加该功能，请联系 Southern Fabricating Machinery Sales 的专家 今天！直接致电我们813-444-4555 或访问我们的网站 WWW.SOUTHERNFABSALES.COM
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