Рязането на WaterJet може да бъде по -прост метод за обработка, но той е оборудван с мощен удар и изисква операторът да поддържа информираността за износването и точността на множество части.
Най-простото рязане на водна струя е процесът на рязане на водни струи с високо налягане в материали. Тази технология обикновено допълва други технологии за обработка, като фрезоване, лазер, EDM и плазма. При процеса на водна струя не се образуват вредни вещества или пара и не се образуват топлинна зона или механично напрежение. Водните струи могат да изрежат ултра тънки детайли на камък, стъкло и метал; бързо пробийте дупки в титан; Нарязана храна; и дори убиват патогени в напитки и спадове.
Всички машини WaterJet имат помпа, която може да наложи водата за доставка до режещата глава, където тя се преобразува в свръхзвуков поток. Има два основни типа помпи: помпи на базата на директно задвижване и помпи на базата на бустер.
Ролята на помпата за директно задвижване е подобна на тази на почистващото средство с високо налягане, а трицилиндровата помпа задвижва три бутала директно от електрическия мотор. Максималното непрекъснато работно налягане е с 10% до 25% по -ниско от подобни бустерни помпи, но това все още ги поддържа между 20 000 и 50 000 psi.
Помпите на базата на интензификатор съставляват по-голямата част от помпите с ултра високо налягане (тоест изпомпват над 30 000 psi). Тези помпи съдържат две вериги на течности, едната за вода, а другата за хидравлика. Филтърът за вход на водата първо преминава през филтър за касета с 1 микрона и след това 0,45 микрон филтър, за да смуче в обикновена чешмяна вода. Тази вода влиза в бустерната помпа. Преди да влезе в бустерната помпа, налягането на бустерната помпа се поддържа на около 90 psi. Тук налягането се увеличава до 60 000 psi. Преди най -накрая водата да напусне комплекта помпа и да достигне режещата глава през тръбопровода, водата преминава през амортисьора. Устройството може да потисне колебанията на налягането, за да подобри консистенцията и да елиминира импулсите, които оставят маркировки на детайла.
В хидравличната верига електрическият двигател между електрическите двигатели извлича масло от масления резервоар и го наляга на натиска. Маслото под налягане тече към колектора, а клапанът на колектора алтернативно инжектира хидравлично масло от двете страни на бисквитата и буталното сглобяване, за да генерира действието на инсулт на бустера. Тъй като повърхността на буталото е по -малка от тази на бисквитата, налягането на маслото „засилва“ водното налягане.
Бустерът е възвратно-постъпателна помпа, което означава, че бисквитът и буталното сглобяване осигуряват вода с високо налягане от едната страна на бустера, докато водата с ниско налягане запълва другата страна. Рециркулацията също позволява на хидравличното масло да се охлади, когато се върне в резервоара. Контролният клапан гарантира, че водата с ниско налягане и високо налягане може да тече само в една посока. Цилиндрите с високо налягане и крайните капачки, които капсулират буталото и компонентите на бисквитите, трябва да отговарят на специални изисквания, за да издържат на силите на процеса и циклите на постоянно налягане. Цялата система е проектирана така, че постепенно да се провали и изтичането ще се стича до специални „изтичащи отвори“, които могат да бъдат наблюдавани от оператора, за да се планира по -добре редовната поддръжка.
Специална тръба с високо налягане транспортира водата до режещата глава. Тръбата също може да осигури свобода на движение на режещата глава, в зависимост от размера на тръбата. Неръждаемата стомана е материал за избор за тези тръби и има три общи размера. Стоманените тръби с диаметър 1/4 инча са достатъчно гъвкави, за да се свържат със спортно оборудване, но не се препоръчват за транспортиране на дълги разстояния на вода с високо налягане. Тъй като тази тръба е лесна за огъване, дори и в ролка, дължина от 10 до 20 фута може да постигне X, Y и Z движение. По-големите 3/8-инчови тръби 3/8-инча обикновено носят вода от помпата до дъното на подвижното оборудване. Въпреки че може да бъде огънат, той обикновено не е подходящ за оборудване за движение на тръбопровода. Най-голямата тръба, с размери 9/16 инча, е най-добра за транспортиране на вода с високо налягане на дълги разстояния. По -голям диаметър помага за намаляване на загубата на налягане. Тръбите с този размер са много съвместими с големи помпи, тъй като голямо количество вода с високо налягане също има по-голям риск от потенциална загуба на налягане. Тръбите с този размер обаче не могат да бъдат огънати и в ъглите трябва да се монтират фитинги.
Машината за рязане на чиста вода е най -ранната машина за рязане на водна струя и историята му може да бъде проследена до началото на 70 -те години. В сравнение с контакт или вдишване на материали, те произвеждат по -малко вода върху материалите, така че са подходящи за производството на продукти като автомобилни интериори и памперси за еднократна употреба. Течността е с диаметър много тънка 0,004 инча до 0,010 инча и осигурява изключително подробни геометрии с много малка загуба на материал. Силата на рязане е изключително ниска, а фиксирането обикновено е просто. Тези машини са най-подходящи за 24-часова работа.
Когато обмисляте режеща глава за чиста водна машина, е важно да запомните, че скоростта на потока е микроскопичните фрагменти или частици от разкъсващия материал, а не налягането. За да се постигне тази висока скорост, водата под налягане тече през малка дупка в скъпоценен камък (обикновено сапфир, рубин или диамант), фиксиран в края на дюзата. Типичното рязане използва диаметър на отвора от 0,004 инча до 0,010 инча, докато специални приложения (като например пръскания бетон) могат да използват размери до 0,10 инча. При 40 000 psi потокът от отвора пътува със скорост приблизително Mach 2 и при 60 000 psi, потокът надвишава Mach 3.
Различните бижута имат различен опит в рязането на WaterJet. Сапфирът е най-често срещаният материал с общо предназначение. Те издържат приблизително 50 до 100 часа време за рязане, въпреки че абразивното приложение на WaterJet наполовина в тези времена. Рубините не са подходящи за чисто рязане на водни срокове, но водният поток, който произвеждат, е много подходящ за абразивно рязане. В процеса на абразивно рязане времето за рязане на рубини е около 50 до 100 часа. Диамантите са много по -скъпи от сапфирите и рубините, но времето за рязане е между 800 и 2000 часа. Това прави диаманта особено подходящ за 24-часова работа. В някои случаи диамантеният отвор също може да бъде почистен и използван ултразвук.
В абразивната вода на WaterJet механизмът на отстраняване на материала не е самият воден поток. Обратно, потокът ускорява абразивните частици, за да корозира материала. Тези машини са хиляди пъти по -мощни от чистите машини за рязане на вода и могат да режат твърди материали като метал, камък, композитни материали и керамика.
Абразивният поток е по -голям от чистата водна струя поток, с диаметър между 0,020 инча и 0,050 инча. Те могат да изрежат стекове и материали с дебелина до 10 инча, без да създават засегнати от топлина зони или механично напрежение. Въпреки че силата им се е увеличила, силата на рязане на абразивния поток все още е по -малка от един килограм. Почти всички абразивни операции за джегване използват устройство за струпване и могат лесно да преминат от употреба на едноглава към употреба с много глава и дори абразивната водна струя може да се превърне в чиста водна струя.
Абразивният е твърд, специално подбран и размер пясъчен гранат. Различните размери на решетката са подходящи за различни работни места. Може да се получи гладка повърхност с 120 мрежести абразиви, докато 80 мрежести абразиви се оказаха по-подходящи за приложения с общо предназначение. 50 меша абразивна скорост на рязане е по -бърза, но повърхността е малко по -груба.
Въпреки че водните струи са по -лесни за работа от много други машини, смесителната тръба изисква вниманието на оператора. Потенциалът на ускорение на тази тръба е като пушка, с различни размери и различен живот на подмяна. Дълготрайната смесителна епруветка е революционна иновация при абразивно рязане на водна струя, но тръбата все още е много крехка-ако режещата глава влезе в контакт с приспособление, тежък предмет или целевия материал, тръбата може да спира. Повредените тръби не могат да бъдат ремонтирани, така че намаляване на разходите изисква минимизиране на подмяната. Съвременните машини обикновено имат автоматична функция за откриване на сблъсък, за да предотвратят сблъсъци с смесителната тръба.
Разстоянието на разделяне между смесителната тръба и целевия материал обикновено е от 0,010 инча до 0,200 инча, но операторът трябва да има предвид, че разделянето по -голямо от 0,080 инча ще доведе до измръзване в горната част на отрязания ръб на частта. Подводното рязане и други техники могат да намалят или премахнат тази глазура.
Първоначално смесителната епруветка е направена от волфрамов карбид и е имала само експлоатационен живот от четири до шест часа на рязане. Днешните композитни тръби с ниска цена могат да достигнат живот на рязане от 35 до 60 часа и се препоръчват за грубо рязане или обучение на нови оператори. Композитната циментирана карбидна тръба удължава живота си до 80 до 90 часа на рязане. Висококачествената композитна циментирана карбидна тръба има живот на рязане от 100 до 150 часа, подходяща е за прецизност и ежедневна работа и показва най-предсказуемото концентрично износване.
В допълнение към осигуряването на движение, машинните инструменти WaterJet трябва да включват и метод за осигуряване на детайла и система за събиране и събиране на вода и отломки от операции за обработка.
Стационарните и едномерни машини са най-простият воденжет. Стационарните водни струи обикновено се използват в аерокосмическото пространство за подрязване на композитни материали. Операторът захранва материала в рекичката като лента, докато ловецът събира рекичката и отломките. Повечето стационарни водни струки са чисти водни структури, но не всички. Прорязващата машина е вариант на стационарната машина, при която продукти като хартия се похранват през машината, а водната струя нарязва продукта на специфична ширина. Машината за кръстосано изрязване е машина, която се движи по оста. Те често работят с машини за отрязване, за да правят модели, подобни на мрежата, върху продукти като вендинг машини като брауни. Прорязващата машина нарязва продукта на специфична ширина, докато кръстосаната машина кръстосано прерязва продукта, захранван под него.
Операторите не трябва ръчно да използват този тип абразивен WaterJet. Трудно е да се премести нарязаният обект със специфична и последователна скорост и е изключително опасен. Много производители дори няма да цитират машини за тези настройки.
Масата XY, наричана още машина за рязане на плоски, е най-често срещаната двуизмерна машина за рязане на WaterJet. Чистата водна струя нарязва уплътнения, пластмаси, каучук и пяна, докато абразивните модели нарязват метали, композити, стъкло, камък и керамика. Работната маса може да бъде малка от 2 × 4 фута или до 30 × 100 фута. Обикновено контролът на тези машинни инструменти се обработва от CNC или PC. Серво моторите, обикновено с обратна връзка със затворен контур, гарантират целостта на позицията и скоростта. Основната единица включва линейни водачи, корпуси за лагери и задвижвания на винтове, докато мостовият блок включва и тези технологии, а резервоарът за събиране включва материална поддръжка.
XY Workbenches обикновено се предлагат в два стила: Средната работна маса в средата на релсите включва две основни релси и мост, докато конзолната работна маса използва основа и твърд мост. И двата типа машини включват някаква форма на регулиране на височината на главата. Тази регулируемост на Z-ос може да бъде под формата на ръчен манивел, електрически винт или напълно програмируем серво винт.
Сенната на работната маса на XY обикновено е резервоар за вода, пълен с вода, който е оборудван с решетки или летви, за да поддържа детайла. Процесът на рязане консумира тези опори бавно. Капанът може да се почиства автоматично, отпадъците се съхраняват в контейнера или могат да бъдат ръчни, а операторът редовно локал кутията.
Тъй като делът на предметите с почти никакви плоски повърхности се увеличава, пет-осите (или повече) възможности са от съществено значение за съвременното рязане на водниджета. За щастие, леката глава на резачката и ниската сила на отдръпване по време на процеса на рязане осигуряват на инженерите на дизайна свобода, която фрезирането на високо натоварване няма. Първоначално рязането на WaterJet с пет осе използва система за шаблони, но потребителите скоро се обърнаха към програмируеми пет оста, за да се отърват от цената на шаблона.
Въпреки това, дори със специализиран софтуер, 3D рязането е по -сложно от 2D рязането. Композитната част на опашката на Boeing 777 е краен пример. Първо, операторът качва програмата и програмира гъвкавия персонал „Pogostick“. Греленият кран транспортира материала на частите, а пружинната лента е отвърнала до подходяща височина и частите са фиксирани. Специалната не-рязана Z ос използва контактна сонда, за да позиционира точно частта в пространството, и пробита точки, за да получи правилната кота и посока на частта. След това програмата се пренасочва към действителната позиция на частта; Сондата се прибира, за да направи място за z-оста на режещата глава; Програмата работи, за да контролира всичките пет оси, за да се поддържа режещата глава перпендикулярно на повърхността, за да бъде нарязана, и да се работи, както е необходимо, пътува с точна скорост.
Необходими са абразиви за изрязване на композитни материали или всеки метал, по -голям от 0,05 инча, което означава, че изхвърлящият трябва да бъде предотвратено да се рязане на пружинната лента и леглото на инструмента след рязане. Заснемането на специални точки е най-добрият начин за постигане на петосово рязане на Waterjet. Тестовете показват, че тази технология може да спре реактивния самолет с 50 конски сили под 6 инча. С-образната рамка свързва ловеца с китката Z-ос, за да улови правилно топката, когато главата подрежда цялата обиколка на частта. Ловецът на точката също спира абразията и консумира стоманени топки със скорост от около 0,5 до 1 килограм на час. В тази система струята се спира от дисперсията на кинетичната енергия: след като струята влезе в капана, тя среща съдържащата се стоманена топка и стоманената топка се върти, за да консумира енергията на струята. Дори когато хоризонтално и (в някои случаи) с главата надолу, ловецът на място може да работи.
Не всички части от пет оси са еднакво сложни. Тъй като размерът на частта се увеличава, регулирането на програмата и проверката на позицията на частта и точността на рязане стават по -сложни. Много магазини използват 3D машини за просто 2D рязане и сложно 3D рязане всеки ден.
Операторите трябва да са наясно, че има голяма разлика между точността на частта и точността на движението на машината. Дори машина с почти перфектна точност, динамично движение, контрол на скоростта и отлична повторяемост може да не е в състояние да произвежда „перфектни“ части. Точността на готовата част е комбинация от грешка в процеса, грешка на машината (изпълнение на XY) и стабилност на детайла (приспособление, плоскост и стабилност на температурата).
При рязане на материали с дебелина по -малка от 1 инч, точността на водната струя обикновено е между ± 0,003 до 0,015 инча (0,07 до 0,4 мм). Точността на материалите с дебелина над 1 инч е в рамките на ± 0,005 до 0,100 инча (0,12 до 2,5 мм). Високопроизводителната XY таблица е предназначена за линейна точност на позициониране от 0,005 инча или по-висока.
Потенциалните грешки, които влияят на точността, включват грешки в компенсацията на инструмента, грешки в програмирането и движението на машината. Компенсацията на инструмента е входът на стойността в системата за управление, за да се вземе предвид ширината на рязане на струята, тоест е количеството път на рязане, който трябва да бъде разширен, за да може крайната част да получи правилния размер. За да избегнат потенциалните грешки при работата с висока точност, операторите трябва да извършват пробни съкращения и да разберат, че компенсацията на инструмента трябва да се регулира, за да съответства на честотата на износването на тръбата за смесване.
Грешките в програмирането най -често възникват, тъй като някои контроли на XY не показват размерите на програмата на частта, което затруднява откриването на липсата на размерени съвпадение между програмата на частта и чертежа на CAD. Важни аспекти на движението на машината, които могат да въведат грешки, са пропастта и повторяемостта в механичната единица. Регулирането на серво също е важно, тъй като неправилната настройка на серво може да доведе до грешки при пропуски, повторяемост, вертикалност и чат. Малките части с дължина и ширина по -малко от 12 инча не изискват толкова много XY маси, колкото големи части, така че възможността за грешки на движението на машината е по -малка.
Абразивите представляват две трети от оперативните разходи на Waterjet Systems. Други включват мощност, вода, въздух, уплътнения, контролни клапани, отвори, смесителни тръби, филтри за вход на вода и резервни части за хидравлични помпи и цилиндри с високо налягане.
В началото пълната работа на мощността изглеждаше по -скъпа, но увеличаването на производителността надвишава разходите. С увеличаването на абразивния дебит скоростта на рязане ще се увеличи и цената на инч ще намалее, докато достигне оптималната точка. За максимална производителност операторът трябва да управлява режещата глава при най -бързата скорост на рязане и максималната конска сила за оптимална употреба. Ако система от 100 конски сили може да работи само с глава от 50 конски сили, тогава пускането на две глави в системата може да постигне тази ефективност.
Оптимизирането на абразивното рязане на WaterJet изисква внимание към специфичната ситуация, но може да осигури отлично увеличение на производителността.
Неразумно е да намалите въздушната пропаст, по -голяма от 0,020 инча, тъй като струята се отваря в пролуката и приблизително намалява по -ниските нива. Подреждането на материалните листове отблизо може да се предотврати това.
Измервайте производителността по отношение на разходите на инч (тоест броят на частите, произведени от системата), а не цената на час. Всъщност бързото производство е необходимо за амортизиране на косвените разходи.
Водите, които често пробиват композитни материали, стъкло и камъни, трябва да бъдат оборудвани с контролер, който може да намали и повиши налягането на водата. Вакуумната помощ и други технологии увеличават вероятността от успешно пробиване на крехки или ламинирани материали, без да повредят целевия материал.
Автоматизацията за обработка на материали има смисъл само когато материалите за обработка на материали представляват голяма част от производствените разходи за части. Абразивните водни машини обикновено използват ръчно разтоварване, докато рязането на плочи главно използва автоматизацията.
Повечето WaterJet системи използват обикновена чешмяна вода, а 90% от операторите на WaterJet не правят никакви препарати, различни от омекотяването на водата, преди да изпратят водата към входящия филтър. Използването на обратна осмоза и дейонизатори за пречистване на водата може да бъде изкушаващо, но отстраняването на йони улеснява абсорбирането на водата от метали в помпи и тръби с високо налягане. Той може да удължи живота на отвора, но цената за подмяна на цилиндъра с високо налягане, проверка на клапана и крайния капак е много по-висока.
Подводното рязане намалява повърхностното измръзване (известно още като „замъгляване“) на горния ръб на абразивното рязане на водите, като същевременно значително намалява реактивния шум и хаоса на работното място. Това обаче намалява видимостта на струята, така че се препоръчва да се използва електронен мониторинг на производителността, за да се открият отклонения от пиковите условия и да се спре системата преди да се повреди компонент.
За системи, които използват различни абразивни размери на екрана за различни задачи, моля, използвайте допълнително съхранение и измерване за общи размери. Малки (100 фунта) или големи (500 до 2000 фунта) насипно предаване и свързани с измервателните клапани позволяват бързо превключване между размерите на екрана, намалявайки времето на престой и караница, като същевременно се увеличава производителността.
Сепараторът може ефективно да изреже материали с дебелина по -малка от 0,3 инча. Въпреки че тези уши обикновено могат да осигурят второ смилане на крана, те могат да постигнат по -бързо управление на материала. По -твърдите материали ще имат по -малки етикети.
Машина с абразивна водна струя и контролирайте дълбочината на рязане. За правилните части този зараждащ се процес може да осигури непреодолима алтернатива.
Sunlight-Tech Inc. използва лазерните микромашини и микромилинг центрове за микролюби на GF Solutions, за да произвежда части с допустими отклонения, по-малко от 1 микрона.
Рязането на WaterJet заема място в областта на производството на материали. Тази статия разглежда как WaterJets работят за вашия магазин и разглеждат процеса.
Време за публикация: SEP-04-2021