3马赫加工

传统立铣刀坚硬、坚固的刃口对切割碳纤维增强塑料(CFRP)的零件构成了真正的危险。冲击和机械应力会产生材料层的分离或碳纤维的拉出。这就是为什么，商店经常使用磨料铣刀来加工cfrp，而不是有边缘的工具，这些工具看起来像一部分是砂轮，一部分是立铣刀。高速的主轴速度使这些工具具有高效的磨料加工效果。

除此之外，还有另一个步骤。还有另一种选择，实现研磨加工在更快的速度。在高速主轴上使用磨料铣刀的切削速度可能相当于每小时50英里，而磨料水射流机则以约3马赫的速度将磨料输送到工件上。这一差异对空客等公司来说意义重大。

为了开发更轻、更高效和更耐用的飞机，空客正在越来越多地将工程复合材料应用到飞机设计中。新型A350 XWB(超宽体)飞机的机身按重量计算有50%以上是复合材料。CFRP部件包括机翼、机身、尾翼、圆木和龙骨梁，所有这些都将使用磨料水射流加工。该飞机制造商最近授予Flow International一份价值3,000万美元的合同，在其印第安纳工厂制造多轴磨料水射流机床，用于欧洲各地的飞机生产工厂。

何塞-路易斯·莫拉佐-佩雷斯(Jose-Luis Morazo-Perez)是总部位于德国汉堡的空客A350制造工程自动化部门的负责人。他说，该公司的生产设施经常使用CNC路由器和其他旋转工具机床来加工复合材料。对于这个应用程序，也考虑了这样的机器。然而，磨料水射流在A350 XWB的应用中具有明显的经济优势。磨料和其他消耗品的成本低于加工零件所需的刀具和其他类似消耗品。机器时间的成本也更低，因为更快的切割意味着零件在机器上花费的时间更少。

“考虑到经常性和非经常性成本，这是最经济的方法，”Morazo-Perez先生说。

他补充说，进一步的节省可能来自取消一个成本高昂的步骤。在旋转机床上加工的零件通常需要去毛刺，即使是用磨料切割的零件。但是有了水射流，切割动作要快得多，也彻底得多。

他说:“我们的预期是，我们最终可以避免去毛刺操作。”

换句话说，该公司看到的不是仅仅实现可接受的切割，以避免最严重的危险，如分层，而是希望加工边缘足够干净，使复合材料部件在水射流切割完成后即被视为完成。

喷水装置的使用

Flow International的总工程师萨伯顿(Mark Saberton)说，空客提到的这些优势——更快切割和避免工件损伤——是飞机制造商通过水射流加工复合材料寻求的主要好处之一。其他福利包括:

•没有灰尘．加工复合材料产生的细粉尘会渗透到车间的控制装置和其他电子设备中。这也使商店变得肮脏和没有吸引力。有了水射流，这种粉尘就被控制住了。在大多数情况下，灰尘会随水一起被带走，然后再被去除。

•无热影响区．分层和纤维拉扯不是机械切割的唯一危险。另一个是热，它可能熔化CFRP的基体。但水射流本身就是一个很酷的过程。产生的热量很少，水会把热量输送出去。

•无刚性夹紧．无支撑的CFRP工件边缘在铣削过程中容易产生振动。由于这个原因，在路由器或类似的机器上加工复合材料结构通常涉及精心设计的工具，以仔细和严格地夹紧工作在每一个裁剪边缘。根据零件的精确轮廓进行真空固定是常见的。但使用磨料水射流时，切削力较小。力也向下推动支撑下面的部分。因此，虽然有时使用可编程工件夹具(见下文)，但不需要严格的定制工具。

飞机设备

“可编程工作保持”是空客指定的各种功能之一，使其喷水机适应复杂飞机部件的特殊需求。工作被支撑在一个灵活的头部系统上，该系统由一系列效应器组成，类似于钉子床。每个效应器的垂直位置都是独立设置的，因此整个阵列可以跟随零件的轮廓。塞伯顿说，从一个零件编号的位置转换到不同零件的程序执行器位置只需要大约2分钟。这与将一个自定义夹具从机器上移走并用另一个硬夹具替换它所需要的时间相比非常好。莫拉佐-佩雷斯说，空客最初对这种作业方式提出了质疑，尤其担心这种灵活的工装能否经得起时间的考验。该公司在参观了在美国使用类似可编程工作控制的喷水机的商店后，确信了这一点

飞机磨料水射流加工的其他机械特性包括:

•Side-fire喷嘴．飞机外壳可能包括小肋骨和细筋，阻碍进入。该机器可以切换到一个喷嘴，将射流重新定向到一侧，这对于在这些狭窄的空间内切割非常有用。

•C-catcher．飞机结构的轮廓可以在自身的基础上加倍，这意味着从切口流出的水流可能会击中零件的其他表面。为了防止这种情况，一个c型捕集器(见图)可以拦截射流的出口侧。该装置内部的消耗品吸收喷射的能量，因此水可以被捕获和回收。

•旋转主轴．正如空客指出的那样，旋转工具加工在许多复合材料应用中仍然有用。事实上，某些特征必须以这种方式加工。例如，虽然水射流可以加工一个孔，但它不能加工一个沉孔。因此，一些磨料水射流机结合旋转主轴，以满足这种需要。旋转轴也用于标记工具。

塞伯顿说，另一个更重要的优势是，使用这种主轴可以让机器使用探头。他说，这可以进一步巩固步骤，允许喷水机本身在零件离开机器之前检查零件。