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多軸多維水射流加工系統(tǒng)最初應(yīng)用于航空和宇航工業(yè)， 目前已成為航空制造業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，已在逐步取代激光加工方法。 美國(guó)麥道飛機(jī)公司（現(xiàn)已并入波音公司）于 1988 年制造并安裝了第一臺(tái)實(shí)用的 三維磨料水射流切割系統(tǒng)。 該系統(tǒng)有5個(gè)控制軸，第六個(gè)輔助軸用于 操縱帽狀的射流收集器，其加工零件的尺寸范圍為X軸方向6m、Y軸 方向3m,Z軸方向0. 6m。 波音公司波音777計(jì)劃中，制造了一臺(tái)具有 兩個(gè)Z軸的大型磨料水射流切割系統(tǒng)，其中一個(gè)Z軸用于控制切割頭 在Z軸方向運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)Z軸用作坐標(biāo)測(cè)晝機(jī)。 整個(gè)系統(tǒng)帶有復(fù)雜的 由多傳感甜組成的檢測(cè)系統(tǒng)，能檢測(cè)加工零件和它們的加工誤差。 采 用的萬能夾具由上百個(gè)經(jīng)過編程控制的滾珠—絲杠手臂組成，每個(gè)手 臂端部帶有真空吸盤，山于水射流切割過程中產(chǎn)生的切削力極小，這些夾具只需承受工件的質(zhì)噩，可以精確地保證工件的定位，加工精度極高，性能參數(shù)可見表15 - 16。 用這臺(tái)磨料水射流切割機(jī)切割多層碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，切割速度可達(dá)2. 5m/min，代替原有的按模板剪切下料的傳統(tǒng)工藝可以節(jié)約材料20%，提高生產(chǎn)率40%。 為了克服大型水 射流切割設(shè)備價(jià)格高的缺點(diǎn)，水射流切割系統(tǒng)生產(chǎn)商開發(fā)了一類尺寸中等、價(jià)格較低的三維水射流切割設(shè)備。 美國(guó)開發(fā)的中等尺寸五軸機(jī)床，加工尺寸范圍為長(zhǎng)3m、寬2m，最大加工速度為lOm/min，此時(shí)加 工精度為士O.2mm。

提高水射流設(shè)備自動(dòng)化的另-··措施就是對(duì)其控制系統(tǒng)的改進(jìn)。 水 射流加工過程中，既有如壓力、磨料流械、切割頭進(jìn)給速度等動(dòng)態(tài)控制 變量，也有如混合管直徑、噴嘴直徑等準(zhǔn)靜態(tài)變凰，還有如混合管長(zhǎng)度、 磨料種類等靜態(tài)變量。 為了提高精密加工的精度，必須控制動(dòng)態(tài)變量，監(jiān)測(cè)準(zhǔn)靜態(tài)變量，合理選擇靜態(tài)變獄。 為此，開發(fā)了射流加工過程的專家控制系統(tǒng)，用于簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)置過程。 在這個(gè)系統(tǒng)中，用戶只需輸入靜態(tài)參數(shù)，指定切割要求，如材料種類、厚度及表面加工質(zhì)量等，給出按何 種優(yōu)化方案加工，如最小材料耗費(fèi)量、最大切割速度和最佳表面質(zhì)量等 等，系統(tǒng)擰制軟件則在內(nèi)建的專家知識(shí)庫(kù)的基礎(chǔ)上自動(dòng)給出切割過程 中的控制參數(shù)，并且還允許修改。 隨著自動(dòng)控制領(lǐng)域自學(xué)習(xí)機(jī)制研究的深入，目前已可做到只須人帶動(dòng)機(jī)器手沿加工路線行走一遍，機(jī)器 手控制系統(tǒng)即可自動(dòng)產(chǎn)生加工控制數(shù)據(jù)，輔以一定的人機(jī)對(duì)話交流信息，機(jī)器手即可自動(dòng)加工，大大提高了系統(tǒng)的柔性。

為了提高系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，開發(fā)了全自動(dòng)快換噴嘴。它由噴 頭本體、噴頭接插件、準(zhǔn)直夾具和接插件安裝與拆卸系統(tǒng)組成。 更換噴 頭時(shí)，接插件安裝與拆卸系統(tǒng)拆下噴頭接插件，向噴頭本體內(nèi)裝入新的 接插件，準(zhǔn)直夾具用于校準(zhǔn)接插組件使其軸線與混合管軸線重合，所有 操作均由機(jī)器手完成。 此外，通過計(jì)算機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)壓力上升曲線， 可適應(yīng)不同的加工材料，改善加工質(zhì)攝；通過將力傳感器置于磨料顆粒流中測(cè)量磨料顆粒打擊動(dòng)量的變化，可精確地測(cè)出磨料流量，誤差小于5%；通過聲學(xué)方法或測(cè)批噴頭中水噴嘴下方處混合腔內(nèi)的真空度，可 以監(jiān)測(cè)噴嘴的壽命；通過測(cè)量加工過程中加工材料的聲發(fā)射信號(hào)，可以在線測(cè)量某些加工尺寸，如孔深、切縫深度等等。所有這些發(fā)展，為提高射流加工的自動(dòng)化提供了保證。