切割材料所需的能量是透過將水加壓到超高壓並透過將高速水聚焦在一個小的寶石孔中而形成強烈的切割流而獲得的。水刀切割過程涉及兩個主要步驟。
1、增壓泵通常在50,000 psi以上的壓力水平下對普通自來水加壓。產生切割所需的能量。
2、然後，水透過一個小的寶石孔聚集，形成強烈的切割流。取決於水壓的施加方式，水流以高達聲速3倍的速度運動。
該方法適用於僅噴水和磨料射流。對於磨料切割應用，將石榴石送入磨料混砂室（該磨料混砂室是切割刀頭主體的一部分），以產生連貫且極富能量的磨料射流。為了達到這些壓力，透過增壓泵和過濾器將水引入裝置。該過濾過程非常重要，因為在達到超高壓之前必須先將水清洗乾淨，以保護高壓零件並提供穩定的切割流。有時需要水處理系統以去除水中的有害礦物質。過濾後，水進入高壓缸，在高壓缸中被加壓至所需水位。
然後根據應用將水帶到磨料噴嘴或純水切割噴嘴中。切割噴嘴可以固定或整合在運動裝置中，從而可以切割複雜的形狀和設計。運動裝置的範圍從簡單的橫切機到2D系統，3D機器以及多軸機器人。CAD / CAM軟體與CNC控制器相結合，可將工程圖或命令轉換為數字化程式設計路徑，以供切割刀頭跟隨。切割較硬的材料需要在切割流中新增細網眼磨料。可以使用的各種磨料包括粒度為50至120目的橄欖石，石榴石和剛玉。磨料首先儲存在加壓料斗中，然後進入計量元件，該元件控制送入噴嘴的顆粒量。然後將磨料在磨料切割頭內的特殊混合室中引入到切割流中。磨料切割透過加速腐蝕過程，可以更快地切割較硬的材料。切割後，來自切割流的剩餘能量會在集水箱中消散，該水箱儲存著切縫材料和廢磨料。
二、壓力增加與切割速度之間的關係
隨著壓力的增加，功率需求成比例地增加，因此，在給定的可用功率下，必須使用較小的孔口來按比例減小流量。
例如，壓力增加50％將需要功率增加50％，除非流量有相應的減少（使用較小的孔）。對於給定的功率量，較高的壓力會提高切割速度，因為較高的壓力和較小的體積會導致離開切割頭的水流速度加快，這是將功率更有效地傳遞給動能（切割過程）。之所以產生這種效率，是因為增加速度是增加儲存在撞擊工件的磨料顆粒中的動能的更有效方式。與增加具有線性作用的質量相比，透過增加速度對動能具有平方作用。磨料切割透過加速工件上的磨料顆粒而極大地提高了水刀的切割能力，在衝擊過程中，每個顆粒都會去除工件材料上的小顆粒。如果所有的磨料顆粒都在相同的條件下但以較高的速度撞擊工件，則上述方程式將成立。但是，影響實際發生情況的主要因素是，在將磨料初次引入流中時，當被高速水流撞擊時，磨料顆粒會被粉碎成非常細的粉末，並且在整個聚焦管中會破壞更多的粉末。磨料顆粒的崩解強度取決於水壓。最終結果是，當壓力增加時，對於相同的功率，切削速度只會有非常小的淨增長。
三、更高的壓力成本
在決定增加壓力之前，另一個重要的考慮因素是資本成本，維護成本，耗材成本和機器停機時間的大幅增加。壓力（也稱為力或負載）與與疲勞相關的磨損具有非線性關係，對於許多機械機械部件，它具有立方關係（x³）。例如，用於計算軸承磨損的ISO公式為
L =（C / P）3
L =壽命
C =額定負載
P =實際負載
這意味著壓力增加50％將使許多機械元件的設計壽命減少約70％，或者使壓力減少33％（例如從90,000psi降至60,000psi），則不利地，許多元件的壽命將增加330％。結果，為了使泵和切割頭在90,000psi的極高壓力下能夠持續合理的時間，製造商被迫使用非常昂貴的特殊材料，因為金屬疲勞成為主要的失效機理。因此，承受超過66,000psi高壓的部件和消耗品（例如動態和靜態密封件，止回閥，管路以及高壓和低壓缸）的成本通常比標準噴水切割器部件高50-300％。此類元件定價的另一個因素是競爭，因為目前只有少數製造商有能力生產在高壓下具有抗磨損和抗故障能力的那些元件。結果，降低價格的競爭還不存在。此外，即使採用了90,000psi的更奇特和昂貴的元件，它們的壽命仍遠低於以60,000psi執行的傳統噴水切割器零件的壽命。這意味著除了更高的零件價格和更頻繁的零件更換之外，這還增加了停機時間和更高的維護人工成本。
四、選擇最佳的切割頭設定
為了獲得最佳的切割條件，更高的速度和更高的效率，必須將機器的切割頭設定為儘可能最佳。決定最佳的切割頭設定時，有許多因素需要考慮，例如：
磨料，公用事業，消耗品和維護的成本，
以及機器有多少工作，需要多少監督。
首先，考慮常用選項。為了進行比較，將使用50馬力的增壓泵作為泵，使用80目石榴石作為研磨劑。將研究不同技術的泵的效果及其對成本的影響。要使用的變數是：
1、孔口尺寸
孔口的最大尺寸取決於可用的壓力和馬力（HP）。隨著壓力增加，孔口尺寸需要減小，反之亦然，隨著孔口尺寸增加，壓力需要減小。通常，對於50 hp的增壓器，在60,000psi時的最大孔口尺寸為0.013英寸，在90,000 psi時的最大孔口尺寸為0.010英寸。
2、砂管尺寸
傳統上，砂管的尺寸是孔口尺寸的三倍。該比率已被證明是最有效的比率，為去除材料提供了最佳的砂管壽命。這是1980年代確立的行業標準，當時砂管非常昂貴，通常是當前價格的四到五倍。如今，這個比例受到質疑，許多經驗豐富的水刀使用者以及一些製造商現在都建議將比例設為2.5。原因很簡單：將更多的精力集中在較小的區域上，功率密度越高，從而導致更快的切割速度和更少的石榴石使用。一種簡單的觀察方法是，除去相同數量的材料，只是減小了切口的寬度（切縫），而增加了長度。缺點是縮短了砂管的壽命，如果使用劣質和不一致的石榴石，堵塞現象會更加普遍。斯彼得公司SPEED JET為水射流行業帶來全球著名硬質合金廠家森拉天時CERATIZIT公司的水刀砂管，森拉天時的專業設計技術和八十五年的硬質合金材料生產經驗，大大地幫助了產品的研發，向著高性價比的方向發展。斯彼得公司是森拉天時公司水刀砂管產品在亞太區的指定代理商。作為行業的配件服務商，斯彼得與森拉天時全力配合一起為您提供規格廣泛、快捷、周到的產品服務，全面滿足行業多樣化的水刀裝置配置需求。
3、壓力
如前所述，對於給定的HP，壓力在降低速度方面僅起很小的作用。話雖這麼說，仍然重要的是要有足夠高的壓力來使用泵的全部HP，同時保持節流孔與聚焦管的比率為2.5：1（或3：1），並且有足夠高的速度來承載足夠的壓力磨料做切割。55,000psi使用50 hp泵中的大多數，併產生足夠的速度以刺穿0.75lb / min的石榴石。當使用更高效的泵時，特別是具有可變功率控制的直接驅動電動伺服泵，可以使用較小的孔口來產生速度而不會浪費任何功率。
4、石榴石流量
如上所述，石榴石通常代表噴水切割機的最大執行成本。石榴石使用時要記住的另一個因素是，您需要擺脫石榴石的浪費。
5、切割頭
一些製造商主張使用多個切割頭來有效利用動力，但實際上，對於大多數噴水刀應用來說，其收益非常有限。。但是問題是，您需要兩倍的石榴石，並且切割頭的維護也要加倍。當一個頭被阻塞或需要任何維護時；修理磁頭時，整個機器都停機了。此外，使用兩個切割頭意味著減少了切割面積，從而導致每個單個零件的尺寸受到限制，而雙頭只能用於切割多個相同的零件。
五、直接驅動技術
效率比較計算總切割成本時，必須考慮用於產生水刀壓力的技術（傳統的增壓泵或直接驅動曲軸泵）。
傳統上，直驅曲軸泵因其效率而在市場上銷售，但是，它們僅在切割頭開啟且正在使用泵的全部容量時才有效。當在裝載，解除安裝和重新裝載物料時關閉機頭時，或者在機器準備進行下一個切割時，幾乎所有的能量都被引導到溢流閥上，從字面上將能量，水和金錢輸送到下水道。儘管增壓泵可能是笨拙的，可以支撐多個噴嘴並提供更高的壓力，但由於簡單地執行液壓系統所需的功率，它們本質上效率較低。當液壓油透過液壓系統中的溢流閥時，無論切割還是怠速，它們都將消耗大量功率。水刀市場上出現的最新技術是電動伺服泵（ESP）或電動增壓器。這些泵僅使用切割過程所需的功率。這意味著無論切割頭是開啟還是關閉還是壓力或流量減小，都不會產生額外的功率損耗。與任何型材切割機一樣，要在切割之間以及裝紙和卸紙的過程中使用一定百分比的時間來定位列印頭。典型的佔空比範圍從厚板切割的90％到塑膠，泡沫塑膠和汽車裝飾部件的20％。大多數常見的水刀應用（例如金屬切割，製造，石材和玻璃）的佔空比約為60％
切割材料所需的能量是透過將水加壓到超高壓並透過將高速水聚焦在一個小的寶石孔中而形成強烈的切割流而獲得的。水刀切割過程涉及兩個主要步驟。
1、增壓泵通常在50,000 psi以上的壓力水平下對普通自來水加壓。產生切割所需的能量。
2、然後，水透過一個小的寶石孔聚集，形成強烈的切割流。取決於水壓的施加方式，水流以高達聲速3倍的速度運動。
該方法適用於僅噴水和磨料射流。對於磨料切割應用，將石榴石送入磨料混砂室（該磨料混砂室是切割刀頭主體的一部分），以產生連貫且極富能量的磨料射流。為了達到這些壓力，透過增壓泵和過濾器將水引入裝置。該過濾過程非常重要，因為在達到超高壓之前必須先將水清洗乾淨，以保護高壓零件並提供穩定的切割流。有時需要水處理系統以去除水中的有害礦物質。過濾後，水進入高壓缸，在高壓缸中被加壓至所需水位。
然後根據應用將水帶到磨料噴嘴或純水切割噴嘴中。切割噴嘴可以固定或整合在運動裝置中，從而可以切割複雜的形狀和設計。運動裝置的範圍從簡單的橫切機到2D系統，3D機器以及多軸機器人。CAD / CAM軟體與CNC控制器相結合，可將工程圖或命令轉換為數字化程式設計路徑，以供切割刀頭跟隨。切割較硬的材料需要在切割流中新增細網眼磨料。可以使用的各種磨料包括粒度為50至120目的橄欖石，石榴石和剛玉。磨料首先儲存在加壓料斗中，然後進入計量元件，該元件控制送入噴嘴的顆粒量。然後將磨料在磨料切割頭內的特殊混合室中引入到切割流中。磨料切割透過加速腐蝕過程，可以更快地切割較硬的材料。切割後，來自切割流的剩餘能量會在集水箱中消散，該水箱儲存著切縫材料和廢磨料。
二、壓力增加與切割速度之間的關係
隨著壓力的增加，功率需求成比例地增加，因此，在給定的可用功率下，必須使用較小的孔口來按比例減小流量。
例如，壓力增加50％將需要功率增加50％，除非流量有相應的減少（使用較小的孔）。對於給定的功率量，較高的壓力會提高切割速度，因為較高的壓力和較小的體積會導致離開切割頭的水流速度加快，這是將功率更有效地傳遞給動能（切割過程）。之所以產生這種效率，是因為增加速度是增加儲存在撞擊工件的磨料顆粒中的動能的更有效方式。與增加具有線性作用的質量相比，透過增加速度對動能具有平方作用。磨料切割透過加速工件上的磨料顆粒而極大地提高了水刀的切割能力，在衝擊過程中，每個顆粒都會去除工件材料上的小顆粒。如果所有的磨料顆粒都在相同的條件下但以較高的速度撞擊工件，則上述方程式將成立。但是，影響實際發生情況的主要因素是，在將磨料初次引入流中時，當被高速水流撞擊時，磨料顆粒會被粉碎成非常細的粉末，並且在整個聚焦管中會破壞更多的粉末。磨料顆粒的崩解強度取決於水壓。最終結果是，當壓力增加時，對於相同的功率，切削速度只會有非常小的淨增長。
三、更高的壓力成本
在決定增加壓力之前，另一個重要的考慮因素是資本成本，維護成本，耗材成本和機器停機時間的大幅增加。壓力（也稱為力或負載）與與疲勞相關的磨損具有非線性關係，對於許多機械機械部件，它具有立方關係（x³）。例如，用於計算軸承磨損的ISO公式為
L =（C / P）3
L =壽命
C =額定負載
P =實際負載
這意味著壓力增加50％將使許多機械元件的設計壽命減少約70％，或者使壓力減少33％（例如從90,000psi降至60,000psi），則不利地，許多元件的壽命將增加330％。結果，為了使泵和切割頭在90,000psi的極高壓力下能夠持續合理的時間，製造商被迫使用非常昂貴的特殊材料，因為金屬疲勞成為主要的失效機理。因此，承受超過66,000psi高壓的部件和消耗品（例如動態和靜態密封件，止回閥，管路以及高壓和低壓缸）的成本通常比標準噴水切割器部件高50-300％。此類元件定價的另一個因素是競爭，因為目前只有少數製造商有能力生產在高壓下具有抗磨損和抗故障能力的那些元件。結果，降低價格的競爭還不存在。此外，即使採用了90,000psi的更奇特和昂貴的元件，它們的壽命仍遠低於以60,000psi執行的傳統噴水切割器零件的壽命。這意味著除了更高的零件價格和更頻繁的零件更換之外，這還增加了停機時間和更高的維護人工成本。
四、選擇最佳的切割頭設定
為了獲得最佳的切割條件，更高的速度和更高的效率，必須將機器的切割頭設定為儘可能最佳。決定最佳的切割頭設定時，有許多因素需要考慮，例如：
磨料，公用事業，消耗品和維護的成本，
以及機器有多少工作，需要多少監督。
首先，考慮常用選項。為了進行比較，將使用50馬力的增壓泵作為泵，使用80目石榴石作為研磨劑。將研究不同技術的泵的效果及其對成本的影響。要使用的變數是：
1、孔口尺寸
孔口的最大尺寸取決於可用的壓力和馬力（HP）。隨著壓力增加，孔口尺寸需要減小，反之亦然，隨著孔口尺寸增加，壓力需要減小。通常，對於50 hp的增壓器，在60,000psi時的最大孔口尺寸為0.013英寸，在90,000 psi時的最大孔口尺寸為0.010英寸。
2、砂管尺寸
傳統上，砂管的尺寸是孔口尺寸的三倍。該比率已被證明是最有效的比率，為去除材料提供了最佳的砂管壽命。這是1980年代確立的行業標準，當時砂管非常昂貴，通常是當前價格的四到五倍。如今，這個比例受到質疑，許多經驗豐富的水刀使用者以及一些製造商現在都建議將比例設為2.5。原因很簡單：將更多的精力集中在較小的區域上，功率密度越高，從而導致更快的切割速度和更少的石榴石使用。一種簡單的觀察方法是，除去相同數量的材料，只是減小了切口的寬度（切縫），而增加了長度。缺點是縮短了砂管的壽命，如果使用劣質和不一致的石榴石，堵塞現象會更加普遍。斯彼得公司SPEED JET為水射流行業帶來全球著名硬質合金廠家森拉天時CERATIZIT公司的水刀砂管，森拉天時的專業設計技術和八十五年的硬質合金材料生產經驗，大大地幫助了產品的研發，向著高性價比的方向發展。斯彼得公司是森拉天時公司水刀砂管產品在亞太區的指定代理商。作為行業的配件服務商，斯彼得與森拉天時全力配合一起為您提供規格廣泛、快捷、周到的產品服務，全面滿足行業多樣化的水刀裝置配置需求。
3、壓力
如前所述，對於給定的HP，壓力在降低速度方面僅起很小的作用。話雖這麼說，仍然重要的是要有足夠高的壓力來使用泵的全部HP，同時保持節流孔與聚焦管的比率為2.5：1（或3：1），並且有足夠高的速度來承載足夠的壓力磨料做切割。55,000psi使用50 hp泵中的大多數，併產生足夠的速度以刺穿0.75lb / min的石榴石。當使用更高效的泵時，特別是具有可變功率控制的直接驅動電動伺服泵，可以使用較小的孔口來產生速度而不會浪費任何功率。
4、石榴石流量
如上所述，石榴石通常代表噴水切割機的最大執行成本。石榴石使用時要記住的另一個因素是，您需要擺脫石榴石的浪費。
5、切割頭
一些製造商主張使用多個切割頭來有效利用動力，但實際上，對於大多數噴水刀應用來說，其收益非常有限。。但是問題是，您需要兩倍的石榴石，並且切割頭的維護也要加倍。當一個頭被阻塞或需要任何維護時；修理磁頭時，整個機器都停機了。此外，使用兩個切割頭意味著減少了切割面積，從而導致每個單個零件的尺寸受到限制，而雙頭只能用於切割多個相同的零件。
五、直接驅動技術
效率比較計算總切割成本時，必須考慮用於產生水刀壓力的技術（傳統的增壓泵或直接驅動曲軸泵）。
傳統上，直驅曲軸泵因其效率而在市場上銷售，但是，它們僅在切割頭開啟且正在使用泵的全部容量時才有效。當在裝載，解除安裝和重新裝載物料時關閉機頭時，或者在機器準備進行下一個切割時，幾乎所有的能量都被引導到溢流閥上，從字面上將能量，水和金錢輸送到下水道。儘管增壓泵可能是笨拙的，可以支撐多個噴嘴並提供更高的壓力，但由於簡單地執行液壓系統所需的功率，它們本質上效率較低。當液壓油透過液壓系統中的溢流閥時，無論切割還是怠速，它們都將消耗大量功率。水刀市場上出現的最新技術是電動伺服泵（ESP）或電動增壓器。這些泵僅使用切割過程所需的功率。這意味著無論切割頭是開啟還是關閉還是壓力或流量減小，都不會產生額外的功率損耗。與任何型材切割機一樣，要在切割之間以及裝紙和卸紙的過程中使用一定百分比的時間來定位列印頭。典型的佔空比範圍從厚板切割的90％到塑膠，泡沫塑膠和汽車裝飾部件的20％。大多數常見的水刀應用（例如金屬切割，製造，石材和玻璃）的佔空比約為60％