特种加工方法：电火花加工机原理与应用

1.电火花加工

1）电火花加工的原理

在一定的介质中，通过工具电极和工件之间脉冲放电产生高温将金属蚀除的作用而加工工件的方法，称为电火花加工，又称电脉冲加工或电蚀加工。

电火花加工的原理如图10-20所示。在充满液体介质的工具电极和工件之间存在着很小的间隙（一般为0.01～0.02 mm），在此间隙两端施加脉冲电压，使两极间的液体介质按脉冲电压的频率不断被电离击穿，产生脉冲放电。由于放电的时间很短（为10-6～10-8s），且发生在放电区的小点上，所以能量高度集中，使放电区的温度高达9000～12000℃，于是工件上的这一小部分金属材料被迅速熔化和汽化，而且时间极短，故带有爆炸性质。在爆炸力的作用下，熔化的金属微粒被迅速抛出，被液体介质冷却、凝固并从间隙中冲走。每次放电后，在工件表面上形成一个小圆坑，由于放电过程多次重复进行，大量小圆坑重叠在工件上，所以材料被蚀除。随着工具电极的不断进给，工具电极轮廓尺寸就被精确地复印在工件上，达到加工的目的。

由此可见，电火花加工必须利用脉冲放电原理，在每次放电之间的脉冲间隔内，电极之间的液体介质必须来得及恢复绝缘状态，使下一次脉冲能在两极间的另一个相对最靠近点处击穿放电，以免总在同一点放电而形成稳定的电弧，而稳定的电弧放电时间长，金属熔化层较深，只能起焊接或切断作用，不可能使遗留下来的表面准确和光整，也就不可能进行尺寸加工。

图10-20　电火花加工原理图

1—床身；2—立柱；3—工作台；4—工件电极；5—工具电极；6—进给机构及间隙自动调节器；7—工作液；8—脉冲电源；9—工作液箱

在电火花加工过程中，不仅工件被蚀除，工具电极也同样被蚀除。但阳极（指接电源正极）和阴极（指接电源负极）的蚀除速度是不一样的，这种现象叫极性效应。极性效应越显著越好，即工件蚀除越快越好，工具电极蚀除越慢越好。若采用交流脉冲电源，工件与工具电极的极性不断改变，使总的极性效应等于零。因此，电火花加工的电源应选择直流脉冲电源。同时要注意正确选择极性：在一般情况下，当电源为高频时，工件接正极，工具电极接负极。

电火花加工是在液体介质中进行的，常用的液体介质有煤油、锭子油及其混合油，也可用去离子水等水质工作液。液体介质不仅将电蚀产物从间隙中排除，还起绝缘、冷却和提高电蚀能力的作用。

由电火花加工的原理可知，电火花加工机床必须具备以下四个基本组成部分。

（1）脉冲电源：用来产生加在放电间隙上的脉冲电压，使液体介质不断被周期重复击穿而产生脉冲放电，是电火花加工机床的“心脏”。

（2）间隙自动调节器：脉冲放电必须在一定的间隙下才能产生，两极间短路或断路（间隙过大）都不可能产生脉冲放电，并且放电间隙的大小相对电蚀效果来说有一最佳值，加工中应将放电间隙控制在最佳间隙附近。但随着电火花加工的进行，工件和工具电极表面不断被蚀除，放电间隙逐渐增大，因此，在加工过程中必须使工具电极不断向工件靠拢；当电极间短路时，工具电极必须迅速离开工件，而后重新调整到合理间隙；当加工条件变化，引起实际放电间隙的变化时，工具电极的进给也应随之做出相应的反应。为此，需采用间隙自动调节器控制安装工具电极的主轴头，以自动调整工具电极的进给，自动维持工具电极与工件之间的合理间隙。

间隙自动调节器常用的传动方式有两种：电机传动方式和液压传动方式。液压传动方式的刚性好，灵敏度高，在电火花成形机床中应用较普遍。

（3）机床本体：用来实现工件和工具电极的装夹以及调整其相对位置精度等的机械系统，包括床身、工作台、立柱、主轴头等。

（4）工作液及其循环过滤系统：使电蚀产物从间隙中及时排除，一般采用强迫循环，并经过滤，以保持工作液的清洁，防止因工作液中电蚀产物过多而引起短路和电弧。

电火花穿孔机床的结构示意图如图10-21所示。

图10-21　电火花穿孔机床的结构示意图

1—液压泵油箱；2—床身；3—工作液箱；4—立柱；5—主轴头；6—脉冲电源；7—控制板

2）电火花加工的特点、工艺和应用

（1）电火花加工的特点。

①可以加工任何硬、脆、韧、软、高熔点的导电材料。

②加工时无显著切削力，有利于小孔、薄壁、空槽，以及各种复杂截面的型孔、曲线孔、型腔等零件的加工。

③当脉冲宽度（每次脉冲的放电时间）不大时，对整个工件而言，几乎不受热的影响，因此，工件的热影响层很薄，有利于提高表面质量，也适用于加工热敏感性很强的材料。

④电火花加工需要制造精度高的电极，而且电极在加工中有一定的损耗，在一定程度上影响加工精度。

⑤脉冲参数可以任意调节，加工中只要更换工具电极或采用阶梯形工具电极，就可以在同一台机床上通过改变电参数（指脉冲宽度、电流、电压）连续进行粗、半精和精加工。精加工的尺

寸精度可达0.01 mm，表面粗糙度为Ra=0.8μm。

⑥电火花加工的加工速度、精度、表面粗糙度及工具电极的损耗等与许多因素有关，包括脉冲电源的脉冲宽度、单个脉冲容量、电极的极性、电极的材料、工作液及排屑条件等。另外，降低表面粗糙度值与提高加工速度是相互矛盾的，通常降低一级表面粗糙度（即增大表面粗糙度值），加工速度可以成倍甚至数十倍地提高，尤其是在精加工时更为明显。因此，加工时，要根据被加工零件的材质和工艺要求进行综合考虑，合理选择上述各项参数和加工条件。

（2）电火花加工的工艺参数。

电火花加工分穿孔加工和型腔加工两大类。加工的尺寸精度取决于工具电极的尺寸和放电间隙。电极横截面尺寸应为相应加工尺寸的中间尺寸加（或减）双边放电间隙或单边放电间隙，其公差一般为加工尺寸公差的一半。放电间隙的大小取决于加工中采用的电参数。当单个脉冲容量大（指脉冲峰值电流与电压大）时，被抛出的金属微粒大，放电间隙大；当单个脉冲容量小时，放电间隙小。电火花加工时，为了提高生产率，常用大容量脉冲蚀除大量金属，再用小容量脉冲保证加工质量。为此，可将穿孔电极制成阶梯形，其头部尺寸单边缩小0.08～0.12 mm，缩小部分长度为型腔长度的1.2～2倍，先由头部进行粗加工，而后改变电参数，接着由后部进行精加工。

电火花加工工具电极常用的材料有钢、铸铁、紫铜、黄铜、石墨及铜钨合金、银钨合金等。钢和铸铁的机械加工性能好，价格便宜，但电加工的稳定性差；紫铜和黄铜的电加工稳定性好，但电极损耗大；石墨电极损耗小，电加工的稳定性较好，但电极的磨削加工困难；铜钨合金和银钨合金的电加工稳定性好，电极损耗小，但价格贵，多用于硬质合金穿孔加工及深孔加工等。

用电火花加工较大的孔时，应先开预孔，所留加工余量应合适，一般单边加工余量为0.5～1 mm。加工余量太大，生产率低；加工余量太小，电火花加工时定位困难。

电火花加工广泛用于加工各种细微孔、曲线孔和各种型腔，如各种冲模、拉丝模及叶轮、叶片等零件的型孔。此外，它还可用于表面强化、打印、雕刻等其他场合。电火花线切割加工正是其中应用最为典型的一种。

3）电火花线切割加工方法

电火花线切割加工简称线切割，是利用细金属丝（直径为0.04～0.25 mm的钼丝或黄铜丝）作工具电极，按预定的轨迹进行切割加工的方法。如图10-22所示，脉冲电源的一极接工件，另一极接金属丝（实际是接在导电材料制作的导轮或储丝筒上）。金属丝穿过工件预先加工的小孔，经导轮由储丝筒带动作正、反向往复直线移动。电极丝与工件不接触，始终保持着0.01 mm左右的间隙，其间注入工作液（图中未画出）。一般的电火花线切割机床的工作台在水平面内两个坐标方向上各自作进给移动，合成各种曲线轨迹，把工件切割成形。

图10-22　微机数控电火花线切割机床工作原理示意图

1—电脉冲信号；2—储丝筒；3—导轮；4—工件；5—切割台；6—脉冲电源；7—垫铁；8—步进电动机；9—丝杠；10—微机控制柜

常用的电火花线切割机床有微机数控电火花线切割机床、光电跟踪电火花线切割机床。

与电火花成形加工相比，电火花线切割加工不需要专门的工具电极，并且作为工具电极的金属丝在加工中不断移动，损耗极小，因此加工精度较高，尺寸精度可达0.02～0.01 mm，表面粗糙度值为1.6μm或更小。加工同样的工件，电火花线切割加工的总蚀除量比普通电火花成形加工的总蚀除量要小得多，因此，电火花线切割加工生产率要高得多，而机床的功率可以小得多。

电火花线切割加工广泛用于加工各种硬质合金和淬硬钢的冲模、样板，以及各种形状复杂的板状细小零件、窄缝、栅网等。电火花线切割加工工艺为新产品试制、精密零件和模具的制造开辟了一条新的工艺途径。

2.激光加工

1）概述

激光加工技术是当前国内外迅速发展的一种制造技术，在机械制造和电子工业中得到日益广泛的应用。近年来，随着应用规模日益扩大，人们对激光加工过程的认识也在不断深入。

激光是一种通过受激辐射而增强的光，具有高亮度、高单色性和高方向性等一系列特点。当高功率的激光束通过透镜聚焦时，可以将光束集中到1μm左右的小光点上。在这样小的面积上，能量高度集中，工件材料将被加热，瞬间温度升至9000℃以上，使部分材料熔化或者蒸发，从而达到加工的目的。

根据产生激光的材料种类的不同，激光可以分为固体激光、气体激光、液体激光和半导体激光四类。目前用于材料加工方面的主要是固体激光和气体激光；而液体激光和半导体激光功率很小，应用不如固体激光和气体激光广泛。

图10-23所示是固体激光器的结构示意图。它由工作物质4、激励能源和由全反射镜与部分反射镜构成的谐振腔等组成。工作物质被激发后，在一定的条件下使光放大，并通过谐振腔的作用产生振荡，由部分反射镜输出激光。由激光器发射的激光束通过透镜聚焦到工件的待加工表面，对工件进行各种加工。

图10-23　固体激光器的结构示意图

1—全反射镜；2—谐振腔；3、9—冷却水；4—工作物质；5—玻璃套管；6—部分反射镜；7—激光束；8—聚光器；10—氙灯；11—电源

2）激光加工设备

激光加工设备由激光器、电源、控制系统、光学系统及机械系统等五个部分组成。如上所述，激光器是激光加工设备中的重要组成部分。它将电源提供的电能转换成光能，产生所需要的激光；由光学系统将激光束聚焦，并观察和调整显示焦点位置；最后由控制系统控制机械部件的三坐标移动，实现激光加工的全过程。

激光加工设备的机械系统应能提供实现激光加工过程所要求的光束和工件间的相对运动，保证必需的精度，且具有好的静、动态特性和热稳定性。因而，激光加工设备具有很多不同于普通金属切削机床的特点。

激光加工要求光斑相对工件按一定的轨迹运动，而且在整个加工过程中，激光光轴必须垂直于被加工表面。激光加工过程的进给速度比较高，如激光切割钢板时的最高速度约为15 m/s，现代激光切割机的进给速度可达60 m/s甚至更高。

通用激光加工设备根据结构不同分为龙门式激光加工机床和激光加工机器人两类，如图10-24所示。图10-25所示为激光切割机的外形示意图。

3）激光加工的特点和应用

（1）激光加工的特点。

①激光加工可以实现很微细的加工。激光聚焦后的焦点直径理论上可小至0.001 mm以下，实际上可以实现0.01 mm左右的小孔加工和窄缝切割。

图10-24　龙门式激光加工机床和激光加工机器人示意图

图10-25　激光切割机的外形示意图

1—移动工作台；2—切割头；3—激光器；4—平台；5—激光电源；6—数控系统

②激光加工的功率密度高达107～108W/cm2，是各种加工方法中最高的一种，它几乎可以加工任何金属与非金属材料，如高熔点材料、耐热合金及陶瓷、宝石、金刚石等硬脆材料均可加工。

③激光加工是非接触加工，工件无受力变形，加工的污染少，并能透过空气、惰性气体或透明体对工件进行加工，因此，可通过由玻璃等光学材料制成的窗口对被封闭的零件进行加工。

④激光打孔、切割的速度很高，加工部位周围的材料几乎不受热影响，工件热变形很小。

⑤可控性好，易于实现加工自动化。

（2）激光加工的应用。

①激光打孔。激光打孔已成为激光加工领域应用最广泛的方法之一。激光打孔不仅速度快、效率高，而且可做微细孔加工与超硬材料打孔。目前激光打孔已应用于柴油机喷油嘴加工、化学纤维喷丝头打孔（在φ90 mm的喷丝头上打1.2万个φ0.06 mm的小孔）、钟表钻石及仪表中的宝石轴承上打孔、金刚石拉丝模打孔等方面。

②激光切割。激光切割与激光打孔的原理基本相同，只是工件与激光束要相对移动，一般都是移动工件。为了提高切削速度，大都采用重复频率较高的脉冲激光器或连续振荡的激光器。

③激光焊接。激光焊接与激光打孔的原理稍有不同，所需能量较低，使被焊工件加工区达到烧熔粘合在一起的温度即可。激光焊接有以下优点。

a.激光照射时间短，焊接迅速，生产率高，被焊材料不易氧化，热影响小，适用于热敏感强的晶体管元件焊接。(www.xing528.com)

b.激光焊接既没有焊渣，也不需要去除工件的氧化膜，适用于微型精密仪表中的焊接。

c.激光不仅能焊接同种材料，而且还可以焊接不同的材料，甚至可焊接金属与非金属材料。

④热处理。用激光对金属工件表面扫描，工件表面仅仅以其扫描速度所决定的极短时间被加热到相变温度，并由于迅速向工件内部传导而冷却，因此工件表层被淬硬。

⑤激光的其他应用。用激光在普通金属表层上熔入其他元素，可使普通金属具有优良合金的性能。此外，激光还可用于雕刻、动平衡、精密测量等方面。

3.电解加工

1）加工原理

电解加工是在通电的情况下，用金属阳极在电解液中产生溶解的电化学原理，对金属材料进行加工的一种方法，如图10-26所示。

图10-26　电解加工原理

1—工具电极；2—送进结构；3—直流电源；4—工件；5—电解液

电解加工时，以工件为阳极（接直流电源正极），以工具为阴极（接直流电源负极），在两极之间的狭小间隙内，有高速电解液通过。当工具阴极以一定的速度（0.5～3 mm/min）向工件进给时，在相对于阴极的工件表面上，金属材料按阴极型面的形状不断地溶解，电解产物被高速电解液带走，于是工具的形状逐渐复映到工件上，形成所需要的加工形状。

2）电解加工的特点和应用

电解加工具有以下特点。

（1）采用低的工作电压（5～25 V）、高的电流密度（一般10～90 A/cm2）、小的加工间隙（0.1～0.8 mm）和高的电解液流速（5～50 m/s），可加工高硬度、高强度和高韧性等难切削的金属材料（如淬火钢、高温合金、硬质合金、钛合金等）。

（2）加工中无机械切削力或切削热，因此适用于薄壁零件或其他刚性较差的零件的加工。加工后零件表面无残余应力和毛刺。

（3）由于影响电解加工的因素较多，因此难以实现高精度的稳定加工。

（4）电解液（常用NaCl、NaNO3、NaClO3）对机床有腐蚀作用，电解产物的处理和回收困难。

（5）设备投资较大，耗电量大。

电解加工主要用于加工型孔、型腔、复杂型面，以及去毛刺等场合。

4.超声波加工

1）加工原理

超声波加工是加工硬脆材料的一种特殊加工方法。它利用产生超声振动的工具，带动由水和磨料组成的悬浮液，冲击和抛磨工件的被加工部位，使其局部材料破坏而成粉末，以进行穿孔、切割和研磨等。超声波加工原理如图10-27所示。

图10-27　超声加工原理

1—工件；2—悬浮液；3—工具；4—振幅扩大棒；5—超声换能器；6—冷却水；7—超声波发生器

加工时，工具3以一定的静压力压在工件1上，加工区域被送入悬浮液2（磨料和水的混合物）。超声波发生器7产生超声频电振荡，通过超声换能器5将其转变为超声频机械振动，借助于振幅扩大棒4把振动位移放大，驱动工具3振动。材料的碎除主要靠工具端部的振动直接锤击处在被加工材料表面上的磨料，通过磨料的作用把加工领域的材料粉碎成很细的微粒，从工件上碎除下来。由于悬浮液的循环流动，磨料不断更新，并带走被粉碎下来的材料微粒，工具逐渐伸入材料中，工具形状便复现在工件上。

工具的振动频率通常选为16～25 kHz，工具端部全振幅一般是20～80μm。磨料一般采用碳化硅和碳化硼或金刚石粉，加工液通常采用水，工具材料常为45钢。

2）超声加工的特点和应用

超声加工适用于加工各种不导电的硬脆材料，如玻璃、陶瓷、半导体、宝石、金刚石等；对硬质的金属材料，如淬硬钢、硬质合金等虽可进行加工，但效率低。

超声加工能获得较好的加工质量，一般尺寸精度可达0.01～0.05 mm，表面粗糙度Ra值为0.4～0.1 μm；能方便地加工出各种复杂的型孔、型腔、成形表面，也能进行套料、切割、雕刻、研磨等加工；由于工具对加工材料的宏观作用力小，切削热少，适用于加工薄片、薄壁零件等。

在加工难切削材料时，常将超声振动与其他加工方法配合进行复合加工，如超声车削、超声磨削、超声电解加工、超声线切割等。复合加工对提高生产率、降低表面粗糙度值都有较好的效果。

5.电子束加工和离子束加工

1）电子束加工

按加工原理的不同，电子束加工可分为化学加工和热加工。

（1）化学加工。功率密度相当低的电子束照射在工件表面上，几乎不会引起温升，但这样的电子束照射高分子材料时，就会由于入射电子与高分子相碰撞而使其分子链切断或重新聚合，从而使高分子材料的分子量和化学性质发生变化，这就是电子束的化学效应。

利用电子束的化学效应可以进行化学加工——电子束光刻。图10-28所示是用电子束光刻大规模集成电路芯片的加工过程。在芯片的基片上涂上光刻胶，当用电子束照射后，经过显影，被照射部分的光刻胶就没有了，形成沟槽，这些沟槽就是所需电路的图形。此后可以用两种方法进行处理。一种方法是用离子束溅射去除（又称为离子束刻蚀）。在沟槽底部去掉光刻胶后，在基片上形成电路图形的沟槽，再用沉积或填料进行处理，便可在基片上得到所需电路。另一种方法是进行蒸镀。在沟槽底部镀上一层金属，去除光刻胶后，在基片上就形成凸起的电路图形，即金属线路。由于电子束波长比可见光要短得多，用它进行光刻线宽可达0.1μm，定位精度为0.1μm，线槽边缘的平面度在0.05μm以上。

图10-28　电子束光刻加工过程

（2）热加工。热加工是利用电子束的热效应实现的加工。它的加工原理如图10-29所示。在真空条件下，由电子枪射出高速运动的电子束经电磁透镜聚焦后轰击工件表面，在轰击处形成局部高温，使材料瞬时熔化、汽化，得以喷射去除。电磁透镜实质上只是一个通直流电流的多匝线圈，作用与光学玻璃透镜相似，当线圈通电后形成磁场，利用磁场力作用使电子束聚焦。偏转器也是一个多匝线圈，当通不同的交变电流时，产生不同的磁场，可迫使电子束按照加工的需要做相应的偏转。

利用电子束的热效应可加工特硬、难熔的金属与非金属材料，穿孔的孔径可小至几微米。由于热加工在真空下进行，所以可防止被加工零件受到污染和氧化。但由于需要高真空和高电压的条件，且需要防止X射线逸出，设备较复杂，因此电子束热加工多用于微细加工和焊接等方面。

2）离子束加工

离子束加工被认为是最有前途的超精密加工和微细加工方法之一。这种加工方法是在真空中利用氩离子或其他带有10 keV数量级动能的惰性气体离子，在电场中加速，以其动能轰击工件表面而进行加工。这种加工方法又称为溅射。图10-30所示为离子束加工示意图。

离子束加工可以分为溅射去除加工、溅射镀膜加工及溅射注入加工。

（1）离子束溅射去除加工就是将加速的离子聚焦成细束，轰击被加工表面，并从被加工表面分离出原子和分子。

（2）离子束溅射镀膜加工就是将加速的离子从靶材上打出原子或分子，并将它们附着到工件表面上形成镀膜。

（3）离子束溅射注入加工就是用数十万电子伏特的高级离子轰击工件表面，离子便打入工件表层内，其电荷被中和，成为置换原子或晶格间原子而被留于工件中，从而改变工件材料的成分和性质。

离子束加工是一种很有价值的超精密加工方法，它不会像电子束加工那样产生热并引起加工表面的变形。它可以达到0.01μm的机械分辨力。离子束加工是目前最精密的一种微细加工方法，是实现纳米级加工的基础。离子束刻蚀不仅用于空气轴承的沟槽加工，而且大量用于集成电路、光电器件和光集成器件制造中亚微米级图形的加工。离子束加工技术难度大，不易掌握。目前，离子束加工尚处于不断发展中，在高级离子发生器，离子束的均匀性、稳定性和微细度等方面都有待进一步研究。

图10-29　电子束热加工原理示意图

1—高速加压；2—电子枪；3—电子束；4—电磁透镜；5—偏转器；6—反射镜；7—加工室；8—工件；9—工作台及驱动系统；10—窗口；11—观察系统

图10-30　离子束加工示意图

1—真空抽气口；2—灯丝；3—惰性气体注入口；4—电磁线圈；5—离子束流；6—工件；7、8—阴极；9—阳极；10—电离室

6.水射流加工

水射流加工是在20世纪70年代初出现的，开始时只是在大理石、玻璃等非金属材料上用于切割直缝等简单作业中，经过几十年的开发，现已发展成为能够切削复杂三维形状的工艺方法。水射流加工特别适合用于各种软质有机材料的去毛刺和切割等加工，是一种绿色加工方法。

1）水射流加工的基本原理与特点

（1）水射流加工的基本原理。

如图10-31所示，水射流加工是利用水或加入添加剂的水液体，经水泵至储液蓄能器使高压液体流动平稳，再经增压器增压，使其压力达到70～400 MPa，最后由人造蓝宝石喷嘴形成300～900 m/s的高速液体射流束，喷射到工件表面，从而达到去除材料的加工目的。高速液体射流束能量密度可达1010W/mm2，流量为7.5 L/min，这种液体的高速冲击具有固体的加工作用。

（2）水射流加工的特点。

①采用水射流加工时，工件材料不会受热变形，切缝很窄（0.075～0.40 mm），材料利用率高，加工精度一般可达0.075～0.1 mm。

②高压水束永不会变“钝”，各个方向都有切削作用，使用水量不多；加工开始时无需进刀槽、孔，工件上任意一点都能开始和结束切削，可加工小半径的内圆角；与数控系统相结合，可以进行复杂形状的自动加工。

③加工区温度低，切削中不产生热量，无切屑、毛刺、烟尘、渣土等，加工产物混入液体排出，故无灰尘、无污染，适用于木材、纸张、皮革等易燃材料的加工。

2）水射流加工设备

目前，国外已有系列化的数控水射流加工机。它的基本组成主要有液压系统、切割系统、控制系统、过滤设备等。国内一般都是根据具体要求设计制造水射流加工设备。

图10-31　水射流加工示意图

1—带有过滤器的水箱；2—水泵；3—储液蓄能器；4—控制器；5—阀；6—人造蓝宝石喷嘴；7—射流束；8—工件；9—排水口；10—压射距离；11—液压系统；12—增压器

机床结构一般为工件不动，由切削头带动喷嘴作三个方向的移动。由于喷嘴口与工作表面之间的距离必须保持恒定，才能保证加工质量，故在切削头上装一只传感器，控制喷嘴口与工件表面之间的距离。三根轴的移动由数控系统控制，可加工出复杂的立体形状。

在加工大型工件（如船体、罐体、炉体等）时，不能放在机床上进行，操作者可手持喷枪在工件上移动进行作业，对装有易燃物品的船舱、油罐，用高压水束切割，因为无热量发生，所以可以保证万无一失。手持喷枪可在陆地、岸滩、海上石油平台，甚至海底进行作业。

3）水射流加工的应用

水射流加工的流束直径为0.05～0.38 mm，除大理石、玻璃外，还可以加工很薄、很软的金属和非金属材料。水射流加工已广泛应用于普通钢、防弹钢板、不锈钢、铝、铅、铜、钛合金板，以至塑料、陶瓷、胶合板、石棉、石墨、混凝土、岩石、地毯、玻璃纤维板、橡胶、棉布、纸、塑料、皮革、软木、纸板、蜂巢结构、复合材料等多种材料的切削。它可加工的最大厚度可达90 mm。例如，切割厚19 mm吸音天花板，水压为39 MPa，去除速度为76 m/min；切割玻璃绝缘材料至厚125 mm，由于缝较窄，可节约材料，降低加工成本；用高压水喷射加工石块、钢、铝、不锈钢，工效明显提高。水射流加工可代替硬质合金切槽刀具，可切厚度为几毫米至几百毫米的材料，且切边质量很好。

对于汽车空调机气缸上的毛刺，由于缸体体积小、精度高、盲孔多，用手工去除需工人26名，而用4台水喷射机在2个工位上去毛刺，每个工位可同时加工2个气缸，由28只硬质合金喷嘴同时作业，实现了去毛刺自动化，使生产率大幅度提高。

用高压水间歇地向金属表面喷射，可使金属表面产生塑性变形，达到类似喷丸处理的效果。例如，向铝材表面喷射高压水，铝材表面可产生5μm硬化层，材料的屈服极限得以提高。此种表面强化方法具有清洁、液体便宜、噪声低的优点。此外，用高压水还可在经过化学加工的零件保护层表面划线。