Waterjet snijden kan een eenvoudigere verwerkingsmethode zijn, maar het is uitgerust met een krachtige punch en vereist dat de operator het bewustzijn van de slijtage van meerdere onderdelen behoudt.
Het eenvoudigste waterstraalknipsel is het proces van het snijden van hogedrukwaterstralen in materialen. Deze technologie is meestal complementair aan andere verwerkingstechnologieën, zoals frezen, laser, EDM en plasma. In het waterstraalproces worden er geen schadelijke stoffen of stoom gevormd en wordt er geen door warmte getroffen zone of mechanische spanning gevormd. Waterstralen kunnen ultradunne details op steen, glas en metaal snijden; Boor snel gaten in titanium; voedsel snijden; en doden zelfs pathogenen in dranken en dips.
Alle waterjetmachines hebben een pomp die het water onder druk kan zetten voor levering aan de snijkop, waar het wordt omgezet in een supersonische stroom. Er zijn twee hoofdtypen pompen: directe pompen gebaseerde pompen en op boost gebaseerde pompen.
De rol van de directe aandrijfpomp is vergelijkbaar met die van een hogedrukreiniger en de driecilinderpomp drijft drie plunjers rechtstreeks uit de elektromotor. De maximale continue werkdruk is 10% tot 25% lager dan vergelijkbare boosterpompen, maar dit houdt ze nog steeds tussen 20.000 en 50.000 psi.
Intensiveringsgebaseerde pompen vormen de meeste ultrahoge drukpompen (dat wil zeggen pompen meer dan 30.000 psi). Deze pompen bevatten twee vloeistofcircuits, één voor water en de andere voor hydraulica. Het waterinlaatfilter gaat eerst door een cartridge -filter van 1 micron en vervolgens een filter van 0,45 micron om gewone kraanwater in te zuigen. Dit water komt de boosterpomp binnen. Voordat het de boosterpomp binnengaat, wordt de druk van de boosterpomp gehandhaafd op ongeveer 90 psi. Hier wordt de druk verhoogd tot 60.000 psi. Voordat het water eindelijk de pomp verlaat en de snijkop door de pijpleiding bereikt, gaat het water door de schokdemper. Het apparaat kan drukschommelingen onderdrukken om de consistentie te verbeteren en pulsen te elimineren die markeringen op het werkstuk achterlaten.
In het hydraulische circuit trekt de elektromotor tussen de elektromotoren olie uit de olietank en onder druk. De olie -olie stroomt naar het divertering en de klep van het verdeelstuk injecteert afwisselend hydraulische olie aan beide zijden van het koekje en plunjersamenstel om de slagwerking van de booster te genereren. Aangezien het oppervlak van de plunjer kleiner is dan dat van het koekje, verhoogt de oliedruk de waterdruk.
De booster is een wederzijdse pomp, wat betekent dat het koekje en de plunjerassemblage hogedrukwater levert aan de ene kant van de booster, terwijl water met lage druk de andere kant vult. Recirculatie laat de hydraulische olie ook afkoelen wanneer deze terugkeert naar de tank. De terugslagklep zorgt ervoor dat lage druk en hogedrukwater slechts in één richting kan stromen. De hogedrukcilinders en eindkappen die de plunjer- en koekjescomponenten inkapselen, moeten voldoen aan speciale vereisten om de krachten van het proces en constante drukcycli te weerstaan. Het hele systeem is ontworpen om geleidelijk te falen, en lekkage zal naar speciale "afvoergaten" stromen, die door de operator kunnen worden gecontroleerd om regelmatig onderhoud beter te plannen.
Een speciale hogedrukpijp transporteert het water naar de snijkop. De pijp kan ook bewegingsvrijheid voor de snijkop bieden, afhankelijk van de grootte van de pijp. Roestvrij staal is het materiaal van keuze voor deze leidingen en er zijn drie gemeenschappelijke maten. Stalen leidingen met een diameter van 1/4 inch zijn flexibel genoeg om verbinding te maken met sportapparatuur, maar worden niet aanbevolen voor langeafstandstransport van water met hoge druk. Omdat deze buis gemakkelijk te buigen is, zelfs in een rol, kan een lengte van 10 tot 20 voet X-, Y- en Z -beweging bereiken. Grotere 3/8-inch buizen 3/8-inch dragen meestal water van de pomp naar de bodem van de bewegende apparatuur. Hoewel het kan worden gebogen, is het over het algemeen niet geschikt voor pijpleidingbewegingsapparatuur. De grootste pijp, die 9/16 inch meet, is het beste voor het transport van hogedrukwater over lange afstanden. Een grotere diameter helpt het drukverlies te verminderen. Pijpen van deze grootte zijn zeer compatibel met grote pompen, omdat een grote hoeveelheid hogedrukwater ook een groter risico heeft op potentieel drukverlies. Pijpen van deze grootte kunnen echter niet worden gebogen en fittingen moeten in de hoeken worden geïnstalleerd.
De zuivere waterstraalsnijmachine is de vroegste waterstraalsnijmachine en de geschiedenis is terug te voeren op de vroege jaren 1970. In vergelijking met contact of inhalatie van materialen produceren ze minder water op de materialen, dus ze zijn geschikt voor de productie van producten zoals auto -interieurs en wegwerpluiers. De vloeistof is erg dun-0,004 inch tot 0,010 inch in diameter en biedt extreem gedetailleerde geometrieën met zeer weinig materiaalverlies. De snijkracht is extreem laag en de bevestiging is meestal eenvoudig. Deze machines zijn het meest geschikt voor 24-uurs werking.
Bij het overwegen van een snijkop voor een zuivere waterjetmachine is het belangrijk om te onthouden dat de stroomsnelheid de microscopische fragmenten of deeltjes van het scheurmateriaal is, niet de druk. Om deze hoge snelheid te bereiken, stroomt het water onder druk door een klein gat in een edelsteen (meestal een saffier, robijn of diamant) gefixeerd aan het einde van het mondstuk. Typisch snijden maakt gebruik van een openingdiameter van 0,004 inch tot 0,010 inch, terwijl speciale toepassingen (zoals gespoten beton) maten tot 0,10 inch kunnen gebruiken. Bij 40.000 psi reist de stroom van de opening met een snelheid van ongeveer Mach 2, en bij 60.000 psi overschrijdt de stroom Mach 3.
Verschillende sieraden hebben verschillende expertise in het snijden van waterjet. Sapphire is het meest voorkomende materiaal voor algemene doeleinden. Ze duren ongeveer 50 tot 100 uur snijtijd, hoewel de schurende waterjettoepassing deze tijden helft. Robijnen zijn niet geschikt voor zuiver water jet snijden, maar de waterstroom die ze produceren is zeer geschikt voor schurend snijden. In het schurende snijproces is de snijtijd voor robijnen ongeveer 50 tot 100 uur. Diamanten zijn veel duurder dan saffieren en robijnen, maar de snijtijd is tussen de 800 en 2.000 uur. Dit maakt de diamant bijzonder geschikt voor 24-uurs werking. In sommige gevallen kan de diamantopening ook ultrasonisch worden gereinigd en hergebruikt.
In de schurende waterjetmachine is het mechanisme van materiaalverwijdering niet de waterstroom zelf. Omgekeerd versnelt de stroom schurende deeltjes om het materiaal te corroderen. Deze machines zijn duizenden keren krachtiger dan pure waterjet snijmachines en kunnen harde materialen zoals metaal, steen, composietmaterialen en keramiek snijden.
De schuurstroom is groter dan de zuivere waterstraalstroom, met een diameter tussen 0,020 inch en 0,050 inch. Ze kunnen stapels en materialen tot 10 centimeter dik snijden zonder met warmte getroffen zones of mechanische spanning te creëren. Hoewel hun sterkte is toegenomen, is de snijkracht van de schuurstroom nog steeds minder dan een pond. Bijna alle schuurvaartbewerkingen gebruiken een spuitapparaat en kunnen eenvoudig overschakelen van gebruik met één hoofd naar multi-hoofdgebruik, en zelfs de schurende waterstraal kan worden omgezet in een pure waterstraal.
De schuurmiddel is moeilijk, speciaal geselecteerd en zand-gebruikelijk granaat. Verschillende rastergroottes zijn geschikt voor verschillende banen. Een glad oppervlak kan worden verkregen met 120 mesh-schuurmiddelen, terwijl 80 mesh-schuurmiddelen geschikter zijn gebleken voor algemene toepassingen. 50 Mesh schuursneden is sneller, maar het oppervlak is iets ruwer.
Hoewel waterstralen gemakkelijker te bedienen zijn dan veel andere machines, vereist de mengbuis de aandacht van de operator. Het versnellingspotentieel van deze buis is als een geweervat, met verschillende maten en verschillende vervangende levensduur. De langdurige mengbuis is een revolutionaire innovatie in schurende waterstraalknipsel, maar de buis is nog steeds erg kwetsbaar-als de snijkop in contact komt met een armatuur, een zwaar object of het doelmateriaal, kan de buis remmen. Beschadigde leidingen kunnen niet worden gerepareerd, dus het laag houden van de kosten vereist het minimaliseren van vervanging. Moderne machines hebben meestal een automatische botsingsdetectiefunctie om botsingen met de mengbuis te voorkomen.
De scheidingsafstand tussen de mengbuis en het doelmateriaal is meestal 0,010 inch tot 0,200 inch, maar de operator moet er rekening mee houden dat een scheiding groter dan 0,080 inch glazuur aan de bovenkant van de gesneden van het onderdeel zal veroorzaken. Onderwaterknippen en andere technieken kunnen dit glazuur verminderen of elimineren.
Aanvankelijk was de mengbuis gemaakt van wolfraamcarbide en had slechts een levensduur van vier tot zes snijuren. De goedkope composietpijpen van vandaag kunnen een snijdende levensduur van 35 tot 60 uur bereiken en worden aanbevolen voor ruw snij- of training van nieuwe operators. De samengestelde gecementeerde carbidebuis verlengt zijn levensduur tot 80 tot 90 snijuren. De hoogwaardige samengestelde gecementeerde carbidebuis heeft een snijdende levensduur van 100 tot 150 uur, is geschikt voor precisie en dagelijks werk en vertoont de meest voorspelbare concentrische slijtage.
Naast het bieden van beweging, moeten waterjetmachine -gereedschap ook een methode bevatten om het werkstuk te beveiligen en een systeem voor het verzamelen en verzamelen van water en puin van bewerkingen.
Stationaire en eendimensionale machines zijn de eenvoudigste waterjets. Stationaire waterstralen worden vaak gebruikt in ruimtevaart om composietmaterialen te knippen. De operator voedt het materiaal in de kreek als een bandzaag, terwijl de catcher de kreek en puin verzamelt. De meeste stationaire waterbasten zijn pure waterbasten, maar niet alle. De snijmachine is een variant van de stationaire machine, waarin producten zoals papier door de machine worden gevoerd en de waterstraal het product in een specifieke breedte snijdt. Een crosscutting -machine is een machine die langs een as beweegt. Ze werken vaak met spleetmachines om rasterachtige patronen te maken op producten zoals automaten zoals brownies. De snijmachine snijdt het product in een specifieke breedte, terwijl de cross-cutting-machine het product eronder dwars is.
Operators mogen dit type schurende waterjet niet handmatig gebruiken. Het is moeilijk om het gesneden object op een specifieke en consistente snelheid te verplaatsen, en het is extreem gevaarlijk. Veel fabrikanten zullen zelfs geen machines voor deze instellingen citeren.
De XY-tafel, ook wel een flatbed-snijmachine genoemd, is de meest voorkomende tweedimensionale waterjet snijmachine. Pure waterstralen snijden pakkingen, kunststoffen, rubber en schuim, terwijl schurende modellen metalen, composieten, glas, steen en keramiek snijden. De werkbank kan zo klein zijn als 2 × 4 voet of zo groot als 30 × 100 voet. Gewoonlijk wordt de besturing van deze machine -tools afgehandeld door CNC of PC. Servo-motoren, meestal met feedback van gesloten lus, zorgen voor de integriteit van positie en snelheid. De basiseenheid omvat lineaire gidsen, lagerbehuizingen en balschroefaandrijvingen, terwijl de brugeenheid ook deze technologieën omvat, en de collectietank bevat materiaalondersteuning.
XY-werkbanken zijn meestal verkrijgbaar in twee stijlen: de mid-rail portier Workbench bevat twee basisgeleidrails en een brug, terwijl de cantilever-werkbench een basis en een rigide brug gebruikt. Beide machinetypen bevatten een vorm van de instelbaarheid van kophoogte. Deze z-as-instelbaarheid kan de vorm aannemen van een handmatige slinger, een elektrische schroef of een volledig programmeerbare servomeschroef.
De carter op de XY -werkbank is meestal een watertank gevuld met water, dat is uitgerust met roosters of latten om het werkstuk te ondersteunen. Het snijproces verbruikt deze ondersteuning langzaam. De val kan automatisch worden gereinigd, het afval wordt opgeslagen in de container, of het kan handmatig zijn en de operator schopt regelmatig het blik.
Naarmate het aandeel items met bijna geen vlakke oppervlakken toeneemt, zijn de mogelijkheden van vijf as (of meer) essentieel voor het moderne waterjet. Gelukkig bieden de lichtgewicht snijkop en lage terugslagkracht tijdens het snijproces ontwerpingenieurs vrijheid die frees met hoge lading niet heeft. Vijfass Waterjet snijden gebruikte aanvankelijk een sjabloonsysteem, maar gebruikers wendden zich al snel tot programmeerbare vijfassige om de kosten van sjabloon kwijt te raken.
Zelfs met speciale software is 3D -snijden echter ingewikkelder dan 2D -snij. Het samengestelde staartgedeelte van de Boeing 777 is een extreem voorbeeld. Ten eerste uploadt de operator het programma en programmeert het flexibele "Pogostick" -personeel. De overheadkraan transporteert het materiaal van de onderdelen en de veerbalk is losgekomen tot een geschikte hoogte en de onderdelen zijn gefixeerd. De speciale niet-snijdende Z-as gebruikt een contactsonde om het onderdeel in de ruimte nauwkeurig te plaatsen en monsterpunten om de juiste onderdeel en richting te verkrijgen. Daarna wordt het programma omgeleid naar de werkelijke positie van het onderdeel; De sonde trekt zich terug om ruimte te maken voor de z-as van de snijkop; Het programma loopt om alle vijf assen te regelen om de snijkop loodrecht op het te snijden oppervlak te houden en om te werken als vereist reizen met precieze snelheid.
Schuurmiddelen zijn vereist om composietmaterialen of enig metaal groter dan 0,05 inch te snijden, wat betekent dat de uitwerpor moet worden verhinderd de veerstang en het gereedschapsbed na het snijden te snijden. Speciale punten vangen is de beste manier om het snijden van vijfassige waterjet te bereiken. Tests hebben aangetoond dat deze technologie een straalvliegtuig van 50 pk kan stoppen onder de 6 inch. Het C-vormige frame verbindt de catcher met de Z-aspols om de bal correct te vangen wanneer de kop de hele omtrek van het onderdeel in trimmen. De puntvanger stopt ook slijtage en verbruikt stalen ballen met een snelheid van ongeveer 0,5 tot 1 pond per uur. In dit systeem wordt de straal gestopt door de dispersie van kinetische energie: nadat de jet de val binnengaat, ontmoet hij de ingesloten stalen bal en de stalen bal roteert om de energie van de jet te consumeren. Zelfs wanneer horizontaal en (in sommige gevallen) ondersteboven, kan de spotvanger werken.
Niet alle vijfassige delen zijn even complex. Naarmate de grootte van het onderdeel toeneemt, worden de aanpassing van het programma en de verificatie van onderdeelpositie en snijnauwkeurigheid ingewikkelder. Veel winkels gebruiken 3D -machines voor eenvoudige 2D -snij- en complex 3D -snijden elke dag.
Operators moeten zich ervan bewust zijn dat er een groot verschil is tussen deelnauwkeurigheid en de nauwkeurigheid van de machinebewegingen. Zelfs een machine met bijna perfecte nauwkeurigheid, dynamische beweging, snelheidsregeling en uitstekende herhaalbaarheid kan mogelijk geen "perfecte" onderdelen produceren. De nauwkeurigheid van het voltooide onderdeel is een combinatie van procesfout, machinefout (XY -prestaties) en werkstukstabiliteit (armatuur, vlakheid en temperatuurstabiliteit).
Bij het snijden van materialen met een dikte van minder dan 1 inch ligt de nauwkeurigheid van de waterstraal meestal tussen ± 0,003 tot 0,015 inch (0,07 tot 0,4 mm). De nauwkeurigheid van materialen van meer dan 1 inch dik ligt binnen ± 0,005 tot 0,100 inch (0,12 tot 2,5 mm). De krachtige XY-tabel is ontworpen voor lineaire positioneringsnauwkeurigheid van 0,005 inch of hoger.
Potentiële fouten die de nauwkeurigheid beïnvloeden, omvatten fouten van gereedschapscompensatie, programmeerfouten en machinebewegingen. Toolcompensatie is de waarde-invoer in het besturingssysteem om rekening te houden met de snijbreedte van de jet-die, de hoeveelheid snijpad die moet worden uitgebreid om het uiteindelijke deel de juiste grootte te krijgen. Om potentiële fouten bij zeer nauwkeurige werkzaamheden te voorkomen, moeten operators proefsneden uitvoeren en begrijpen dat gereedschapscompensatie moet worden aangepast aan de frequentie van de slijtage van de mengbuis.
Programmeerfouten treden meestal op omdat sommige XY -bedieningselementen de dimensies op het onderdeelprogramma niet weergeven, waardoor het moeilijk is om het gebrek aan dimensionale overeenkomst tussen het onderdeelprogramma en de CAD -tekening te detecteren. Belangrijke aspecten van machinebewegingen die fouten kunnen introduceren, zijn de kloof en herhaalbaarheid in de mechanische eenheid. Servo -aanpassing is ook belangrijk, omdat onjuiste servo -aanpassing fouten kan veroorzaken in hiaten, herhaalbaarheid, verticaliteit en gebabbel. Kleine delen met een lengte en breedte van minder dan 12 inch vereisen niet zoveel XY -tabellen als grote onderdelen, dus de mogelijkheid van machinebewegingsfouten is minder.
Schuurmiddelen zijn goed voor tweederde van de bedrijfskosten van waterjetsystemen. Anderen omvatten stroom, water, lucht, afdichtingen, terugslagkleppen, openingen, mengpijpen, waterinlaatfilters en reserveonderdelen voor hydraulische pompen en hogedrukcilinders.
Volledige stroomoperatie leek in het begin duurder, maar de toename van de productiviteit overtrof de kosten. Naarmate het schurende debiet toeneemt, zal de snijsnelheid toenemen en zullen de kosten per inch dalen totdat het het optimale punt bereikt. Voor maximale productiviteit moet de operator de snijkop draaien met de snelste snijsnelheid en maximale pk's voor optimaal gebruik. Als een systeem van 100 pk alleen een kop van 50 pk kan uitvoeren, kan het uitvoeren van twee koppen op het systeem deze efficiëntie bereiken.
Het optimaliseren van schurende waterjet snijden vereist aandacht voor de specifieke situatie die in de hand ligt, maar kan uitstekende productiviteitsverhogingen bieden.
Het is onverstandig om een luchtspleet groter dan 0,020 inch te snijden, omdat de straal in de opening opent en ruwweg lagere niveaus snijdt. Door de materiële platen nauw samen te stappen kan dit voorkomen.
Meet de productiviteit in termen van kosten per inch (dat wil zeggen het aantal onderdelen dat door het systeem is vervaardigd), geen kosten per uur. Snelle productie is zelfs noodzakelijk om indirecte kosten te afschaffen.
Waterbets die vaak composietmaterialen, glas en stenen doorboren, moeten worden uitgerust met een controller die de waterdruk kan verlagen en verhogen. Vacuümhulp en andere technologieën vergroten de kans op het succesvol piercen van fragiele of gelamineerde materialen zonder het doelmateriaal te beschadigen.
Automatisering van materiaalbehandeling is alleen zinvol wanneer materiaalbehandeling goed is voor een groot deel van de productiekosten van onderdelen. Schurende waterjetmachines gebruiken meestal handmatig lossen, terwijl plaatsnijen voornamelijk automatisering gebruikt.
De meeste waterjetsystemen gebruiken gewoon kraanwater en 90% van de waterjetoperators doen geen andere voorbereidingen dan het verzachten van het water voordat het water naar het inlaatfilter wordt verzonden. Het gebruik van omgekeerde osmose en deionisatoren om water te zuiveren kan verleidelijk zijn, maar het verwijderen van ionen maakt het voor het water gemakkelijker om ionen te absorberen uit metalen in pompen en hogedrukleidingen. Het kan de levensduur van de opening verlengen, maar de kosten voor het vervangen van de hogedrukcilinder, een terugslagklep en eindbedekking zijn veel hoger.
Onderwaterknippen vermindert het glazuur van het oppervlak (ook bekend als "misting") aan de bovenrand van schurende waterjet snijden, terwijl ook het jet -geluid en de chaos op de werkplek aanzienlijk wordt verminderd. Dit vermindert echter de zichtbaarheid van de jet, dus het wordt aanbevolen om elektronische prestatiebewaking te gebruiken om afwijkingen van piekomstandigheden te detecteren en het systeem te stoppen vóór schade aan componenten.
Voor systemen die verschillende schuurschermafmetingen gebruiken voor verschillende taken, gebruik dan extra opslag en meting voor gemeenschappelijke maten. Kleine (100 lb) of grote (500 tot 2.000 lb) bulktransport en gerelateerde meetkleppen zorgen voor een snelle omschakeling tussen schermmogmaten, waardoor downtime en gedoe verminderen, terwijl de productiviteit wordt verhoogd.
De separator kan materialen effectief snijden met een dikte van minder dan 0,3 inch. Hoewel deze nokken meestal een tweede slijpen van de kraan kunnen garanderen, kunnen ze snellere materiaalbehandeling bereiken. Hardere materialen hebben kleinere labels.
Machine met schurende waterstraal en regelt de snij diepte. Voor de juiste delen kan dit opkomende proces een boeiend alternatief bieden.
Sunlight-Tech Inc. heeft de microlitie-micromachinatie- en micromillingscentra van GF-bewerkingsoplossingen gebruikt om onderdelen met toleranties van minder dan 1 micron te produceren.
Waterjet snijden beslaat een plaats op het gebied van materiaalproductie. Dit artikel kijkt naar hoe waterjets werken voor uw winkel en kijkt naar het proces.
Posttijd: SEP-04-2021