Rezanje vodenim mlazom može biti jednostavnija metoda obrade, ali je opremljeno snažnim udarcem i zahtijeva od operatera da održava svijest o trošenju i preciznosti više dijelova.
Najjednostavnije rezanje vodenim mlazom je proces rezanja vodenog mlaza pod visokim pritiskom u materijale. Ova tehnologija je obično komplementarna drugim tehnologijama obrade, kao što su glodanje, laser, EDM i plazma. U procesu vodenog mlaza ne stvaraju se štetne tvari ili para, niti se stvara zona utjecaja topline ili mehaničko naprezanje. Mlaznice vode mogu rezati ultra tanke detalje na kamenu, staklu i metalu; brzo bušiti rupe u titanijumu; rezana hrana; pa čak i ubijaju patogene u pićima i umacima.
Sve mašine za vodeni mlaz imaju pumpu koja može da pritisne vodu za isporuku do glave za rezanje, gde se ona pretvara u nadzvučni tok. Postoje dvije glavne vrste pumpi: pumpe sa direktnim pogonom i pumpe zasnovane na povišenju tlaka.
Uloga pumpe sa direktnim pogonom je slična onoj kod čistača visokog pritiska, a trocilindrična pumpa pokreće tri klipa direktno iz elektromotora. Maksimalni kontinuirani radni pritisak je 10% do 25% niži od sličnih pumpi za povišenje pritiska, ali to ih i dalje drži između 20.000 i 50.000 psi.
Pumpe zasnovane na intenzifikatorima čine većinu pumpi ultra visokog pritiska (tj. pumpe preko 30.000 psi). Ove pumpe sadrže dva kruga fluida, jedan za vodu, a drugi za hidrauliku. Filter za dovod vode prvo prolazi kroz filter uloška od 1 mikrona, a zatim kroz filter od 0,45 mikrona da bi usisao običnu vodu iz slavine. Ova voda ulazi u buster pumpu. Pre nego što uđe u pumpu za povišenje pritiska, pritisak pumpe za povišenje pritiska se održava na oko 90 psi. Ovdje se pritisak povećava na 60.000 psi. Prije nego što voda konačno napusti pumpni set i dođe do glave za rezanje kroz cjevovod, voda prolazi kroz amortizer. Uređaj može potisnuti fluktuacije tlaka kako bi poboljšao konzistentnost i eliminirao impulse koji ostavljaju tragove na radnom komadu.
U hidrauličnom krugu, elektromotor između elektromotora crpi ulje iz rezervoara za ulje i stvara ga pod pritiskom. Ulje pod pritiskom teče do razdjelnika, a ventil razdjelnika naizmjenično ubrizgava hidraulično ulje na obje strane sklopa biskvita i klipa kako bi se stvorio radni udar pojačivača. Pošto je površina klipa manja od površine keksa, pritisak ulja „pojačava“ pritisak vode.
Pojačivač je klipna pumpa, što znači da sklop biskvita i klipa isporučuje vodu pod visokim pritiskom sa jedne strane pojačivača, dok voda pod niskim pritiskom puni drugu stranu. Recirkulacija takođe omogućava da se hidraulično ulje ohladi kada se vrati u rezervoar. Nepovratni ventil osigurava da voda pod niskim i visokim pritiskom može teći samo u jednom smjeru. Cilindri visokog pritiska i završni poklopci koji obuhvataju komponente klipa i keksa moraju ispunjavati posebne zahtjeve kako bi izdržali sile procesa i cikluse konstantnog pritiska. Čitav sistem je dizajniran tako da postepeno propada, a curenje će teći u posebne “odvodne rupe”, koje operater može pratiti kako bi što bolje zakazao redovno održavanje.
Posebna cijev visokog pritiska transportuje vodu do rezne glave. Cijev također može osigurati slobodu kretanja za reznu glavu, ovisno o veličini cijevi. Nehrđajući čelik je materijal izbora za ove cijevi, a postoje tri uobičajene veličine. Čelične cijevi promjera 1/4 inča dovoljno su fleksibilne za spajanje na sportsku opremu, ali se ne preporučuju za transport vode pod visokim pritiskom na velike udaljenosti. Budući da se ova cijev lako savija, čak i u rolu, dužina od 10 do 20 stopa može postići X, Y i Z kretanje. Veće 3/8-inčne cijevi od 3/8-inča obično prenose vodu od pumpe do dna pokretne opreme. Iako se može savijati, općenito nije prikladan za opremu za pomicanje cjevovoda. Najveća cijev, dimenzija 9/16 inča, najbolja je za transport vode pod visokim pritiskom na velike udaljenosti. Veći prečnik pomaže u smanjenju gubitka pritiska. Cijevi ove veličine su vrlo kompatibilne s velikim pumpama, jer velika količina vode pod visokim pritiskom također ima veći rizik od potencijalnog gubitka tlaka. Međutim, cijevi ove veličine ne mogu se savijati, a na uglovima je potrebno ugraditi armature.
Mašina za rezanje vodenim mlazom je najranija mašina za rezanje vodenim mlazom, a njena istorija se može pratiti do ranih 1970-ih. U poređenju sa kontaktom ili udisanjem materijala, proizvode manje vode na materijalima, pa su pogodni za proizvodnju proizvoda kao što su automobilski enterijeri i pelene za jednokratnu upotrebu. Fluid je veoma tanak - 0,004 inča do 0,010 inča u prečniku - i pruža izuzetno detaljne geometrije sa vrlo malim gubitkom materijala. Sila rezanja je izuzetno mala, a fiksiranje je obično jednostavno. Ove mašine su najprikladnije za 24-satni rad.
Kada razmišljate o glavi za rezanje za mašinu sa čistim vodenim mlazom, važno je zapamtiti da je brzina protoka mikroskopski fragmenti ili čestice materijala za cepanje, a ne pritisak. Da bi se postigla ova velika brzina, voda pod pritiskom teče kroz malu rupu u dragulju (obično safir, rubin ili dijamant) pričvršćenom na kraju mlaznice. Tipično rezanje koristi promjer otvora od 0,004 inča do 0,010 inča, dok posebne primjene (kao što je prskani beton) mogu koristiti veličine do 0,10 inča. Na 40.000 psi, protok iz otvora putuje brzinom od približno 2 maha, a na 60.000 psi protok prelazi 3 maha.
Različiti nakit ima različitu stručnost u rezanju vodenim mlazom. Safir je najčešći materijal opće namjene. Traju otprilike 50 do 100 sati vremena rezanja, iako primjena abrazivnog vodenog mlaza prepolovi ovo vrijeme. Rubini nisu prikladni za čisto rezanje vodenim mlazom, ali protok vode koji proizvode vrlo je pogodan za abrazivno rezanje. U procesu abrazivnog rezanja, vrijeme rezanja rubina je oko 50 do 100 sati. Dijamanti su mnogo skuplji od safira i rubina, ali vrijeme sečenja je između 800 i 2.000 sati. To čini dijamant posebno pogodnim za 24-satni rad. U nekim slučajevima, dijamantski otvor se takođe može ultrazvučno očistiti i ponovo koristiti.
U abrazivnoj mašini za mlaz vode, mehanizam uklanjanja materijala nije sam tok vode. Suprotno tome, protok ubrzava abrazivne čestice da korodiraju materijal. Ove mašine su hiljadama puta snažnije od mašina za rezanje čistom vodenim mlazom i mogu da režu tvrde materijale kao što su metal, kamen, kompozitni materijali i keramika.
Abrazivna struja je veća od struje čistog vodenog mlaza, sa prečnikom između 0,020 inča i 0,050 inča. Mogu rezati hrpe i materijale debljine do 10 inča bez stvaranja zona pod utjecajem topline ili mehaničkog naprezanja. Iako se njihova snaga povećala, sila rezanja abrazivne struje je još uvijek manja od jedne funte. Gotovo sve operacije abrazivnog mlaza koriste uređaj za mlaz i lako se mogu prebaciti sa upotrebe jedne glave na upotrebu sa više glava, a čak se i abrazivni vodeni mlaz može pretvoriti u mlaz čiste vode.
Abraziv je tvrd, posebno odabran i granuliran pijesak-obično granat. Različite veličine rešetke su pogodne za različite poslove. Glatka površina se može postići sa 120 mesh abrazivima, dok su se abrazivi od 80 mesh pokazali prikladnijim za primjenu opće namjene. Brzina abrazivnog rezanja od 50 mesh je veća, ali je površina nešto grublja.
Iako su vodeni mlaznici lakši za rukovanje od mnogih drugih mašina, cijev za miješanje zahtijeva pažnju operatera. Potencijal ubrzanja ove cijevi je poput cijevi puške, s različitim veličinama i različitim vijekom trajanja. Dugotrajna cijev za miješanje je revolucionarna inovacija u rezanju abrazivnim vodenim mlazom, ali je cijev i dalje vrlo krhka - ako glava za rezanje dođe u kontakt sa učvršćenjem, teškim predmetom ili ciljnim materijalom, cijev se može kočiti. Oštećene cijevi se ne mogu popraviti, tako da smanjenje troškova zahtijeva minimiziranje zamjene. Moderne mašine obično imaju funkciju automatskog otkrivanja sudara kako bi se spriječili sudari s cijevi za miješanje.
Razmak između cijevi za miješanje i ciljanog materijala je obično 0,010 inča do 0,200 inča, ali operater mora imati na umu da će razmak veće od 0,080 inča uzrokovati glazuru na vrhu rezanog ruba dijela. Podvodno rezanje i druge tehnike mogu smanjiti ili eliminirati ovu glazuru.
U početku je cijev za miješanje bila napravljena od volframovog karbida i imala je vijek trajanja od četiri do šest sati rezanja. Današnje jeftine kompozitne cijevi mogu dostići vijek trajanja rezanja od 35 do 60 sati i preporučuju se za grubo sečenje ili obuku novih operatera. Kompozitna cementirana karbidna cijev produžava svoj vijek trajanja na 80 do 90 sati rezanja. Visokokvalitetna kompozitna cijev od cementnog karbida ima vijek trajanja rezanja od 100 do 150 sati, pogodna je za precizan i svakodnevni rad i pokazuje najpredvidljivije koncentrično trošenje.
Pored obezbeđivanja kretanja, alatne mašine sa vodenim mlazom moraju da sadrže i metodu pričvršćivanja radnog komada i sistem za sakupljanje i sakupljanje vode i ostataka iz operacija obrade.
Stacionarne i jednodimenzionalne mašine su najjednostavniji vodeni mlaznici. Stacionarni vodeni mlaznici se obično koriste u vazduhoplovstvu za obrezivanje kompozitnih materijala. Operater unosi materijal u potok kao tračna pila, dok hvatač sakuplja potok i krhotine. Većina stacionarnih vodenih mlaznica su čisti vodeni mlaznici, ali ne svi. Mašina za rezanje je varijanta stacionarne mašine, u kojoj se proizvodi poput papira ubacuju kroz mašinu, a vodeni mlaz reže proizvod na određenu širinu. Mašina za poprečno sečenje je mašina koja se kreće duž ose. Često rade sa mašinama za rezanje kako bi napravili šare poput mreže na proizvodima kao što su automati kao što su kolačići. Mašina za rezanje seče proizvod na određenu širinu, dok mašina za poprečno sečenje poprečno seče proizvod koji se uvlači ispod njega.
Operateri ne bi trebali ručno koristiti ovu vrstu abrazivnog vodenog mlaza. Izrezani predmet je teško pomicati određenom i stalnom brzinom i izuzetno je opasno. Mnogi proizvođači neće čak ni citirati mašine za ova podešavanja.
XY stol, koji se naziva i mašina za sečenje ravnom pločom, najčešća je dvodimenzionalna mašina za rezanje vodenim mlazom. Mlaznice čiste vode režu zaptivke, plastiku, gumu i penu, dok abrazivni modeli režu metale, kompozite, staklo, kamen i keramiku. Radni sto može biti mali kao 2 × 4 stope ili veliki do 30 × 100 stopa. Obično se upravljanjem ovim alatnim mašinama obavlja CNC ili PC. Servo motori, obično sa povratnom spregom zatvorene petlje, osiguravaju integritet položaja i brzine. Osnovna jedinica uključuje linearne vodilice, kućišta ležajeva i kuglične vijke, dok mosna jedinica uključuje i ove tehnologije, a sabirni rezervoar uključuje materijalni nosač.
XY radni stolovi se obično isporučuju u dva stila: portalni radni stol sa srednjim šinama uključuje dvije osnovne vodilice i most, dok konzolni radni stol koristi bazu i kruti most. Oba tipa mašina uključuju neki oblik podešavanja visine glave. Ova mogućnost podešavanja Z-ose može biti u obliku ručne poluge, električnog zavrtnja ili potpuno programabilnog servo vijka.
Otvor na XY radnom stolu je obično rezervoar za vodu napunjen vodom, koji je opremljen rešetkama ili letvicama za podupiranje radnog komada. Proces rezanja polako troši ove nosače. Zamka se može čistiti automatski, otpad se skladišti u kontejneru, ili može biti ručno, a operater redovno lopatama lopatom baca konzervu.
Kako se povećava udio predmeta koji gotovo da nemaju ravnih površina, mogućnosti pet osa (ili više) su ključne za moderno rezanje vodenim mlazom. Na sreću, lagana glava rezača i niska sila trzanja tokom procesa rezanja daju dizajnerskim inženjerima slobodu koju nema glodanje sa velikim opterećenjem. Petoosno rezanje vodenim mlazom u početku je koristilo sistem šablona, ali su se korisnici ubrzo okrenuli programabilnim petoosnim kako bi se riješili troškova šablona.
Međutim, čak i sa namenskim softverom, 3D rezanje je komplikovanije od 2D rezanja. Kompozitni repni dio Boeinga 777 je ekstreman primjer. Prvo, operater postavlja program i programira fleksibilno "pogostick" osoblje. Mostna dizalica transportuje materijal dijelova, a opružna šipka se odvrne na odgovarajuću visinu i dijelovi se fiksiraju. Posebna osa Z koja se ne seče koristi kontaktnu sondu za precizno pozicioniranje dijela u prostoru i točke uzorka kako bi se dobila ispravna elevacija i smjer dijela. Nakon toga, program se preusmjerava na stvarnu poziciju dijela; sonda se uvlači kako bi napravila prostor za Z-os glave za rezanje; Program radi kako bi kontrolirao svih pet osa kako bi reznu glavu držao okomito na površinu koju treba rezati i kako bi radio po potrebi Putujte preciznom brzinom.
Abrazivi su potrebni za rezanje kompozitnih materijala ili bilo kojeg metala većeg od 0,05 inča, što znači da izbacivač treba spriječiti da seče opružnu šipku i ležište alata nakon rezanja. Posebno hvatanje tačaka je najbolji način da se postigne petoosno rezanje vodenim mlazom. Testovi su pokazali da ova tehnologija može zaustaviti mlazni avion od 50 konjskih snaga ispod 6 inča. Okvir u obliku slova C povezuje hvatač sa Z-osom zgloba kako bi pravilno uhvatio loptu kada glava skrati cijeli obim dijela. Hvatač tačke takođe zaustavlja abraziju i troši čelične kuglice brzinom od oko 0,5 do 1 funtu na sat. U ovom sistemu, mlaz se zaustavlja disperzijom kinetičke energije: nakon što mlaz uđe u zamku, naiđe na sadržanu čeličnu kuglu, a čelična kugla se rotira kako bi potrošila energiju mlaza. Čak i kada je vodoravno i (u nekim slučajevima) naopako, hvatač mjesta može raditi.
Nisu svi petoosni dijelovi jednako složeni. Kako se veličina dijela povećava, podešavanje programa i provjera položaja dijela i tačnosti rezanja postaju složeniji. Mnoge radnje svakodnevno koriste 3D mašine za jednostavno 2D rezanje i složeno 3D rezanje.
Operateri bi trebali biti svjesni da postoji velika razlika između tačnosti dijela i tačnosti kretanja stroja. Čak i mašina sa skoro savršenom preciznošću, dinamičkim kretanjem, kontrolom brzine i odličnom ponovljivošću možda neće moći da proizvede "savršene" delove. Preciznost gotovog dela je kombinacija greške procesa, greške mašine (XY performanse) i stabilnosti radnog komada (stabilnost učvršćenja, ravnosti i temperature).
Prilikom rezanja materijala debljine manje od 1 inča, tačnost vodenog mlaza je obično između ±0,003 do 0,015 inča (0,07 do 0,4 mm). Preciznost materijala debljine više od 1 inča je unutar ±0,005 do 0,100 inča (0,12 do 2,5 mm). XY stol visokih performansi dizajniran je za linearnu tačnost pozicioniranja od 0,005 inča ili više.
Potencijalne greške koje utiču na točnost uključuju greške kompenzacije alata, greške u programiranju i kretanje mašine. Kompenzacija alata je vrijednost koja se unosi u kontrolni sistem kako bi se uzela u obzir širina rezanja mlaza, odnosno količina putanje rezanja koja se mora proširiti da bi završni dio dobio ispravnu veličinu. Kako bi izbjegli potencijalne greške u radu visoke preciznosti, operateri bi trebali izvršiti probne rezove i razumjeti da kompenzacija alata mora biti podešena tako da odgovara učestalosti trošenja cijevi za miješanje.
Greške u programiranju najčešće se javljaju zato što neke XY kontrole ne prikazuju dimenzije na programu obrade, što otežava otkrivanje nedostatka podudarnosti dimenzija između programa obrade i CAD crteža. Važni aspekti kretanja mašine koji mogu dovesti do grešaka su jaz i ponovljivost u mehaničkoj jedinici. Servo podešavanje je takođe važno, jer nepravilno podešavanje servo uređaja može uzrokovati greške u prazninama, ponovljivosti, vertikalnosti i brbljanju. Mali dijelovi dužine i širine manje od 12 inča ne zahtijevaju toliko XY stolova kao veliki dijelovi, pa je mogućnost grešaka u kretanju mašine manja.
Abrazivi čine dvije trećine operativnih troškova sistema za mlaz vode. Ostali uključuju struju, vodu, zrak, brtve, nepovratne ventile, otvore, cijevi za miješanje, ulazne filtere za vodu i rezervne dijelove za hidraulične pumpe i cilindre visokog pritiska.
Rad punom snagom se u početku činio skupljim, ali je povećanje produktivnosti premašilo cijenu. Kako se brzina protoka abraziva povećava, brzina rezanja će se povećati i cijena po inču će se smanjiti sve dok ne dostigne optimalnu tačku. Za maksimalnu produktivnost, operater bi trebao pokretati reznu glavu pri najvećoj brzini rezanja i maksimalnom snagom za optimalnu upotrebu. Ako sistem od 100 konjskih snaga može pokrenuti samo glavu od 50 konjskih snaga, onda pokretanje dvije glave na sistemu može postići ovu efikasnost.
Optimiziranje abrazivnog rezanja vodenim mlazom zahtijeva pažnju na specifičnu situaciju pri ruci, ali može pružiti izvrsno povećanje produktivnosti.
Nije mudro sjeći zračni zazor veći od 0,020 inča jer se mlaz otvara u otvoru i grubo seče niže nivoe. Blisko slaganje listova materijala može to spriječiti.
Mjerite produktivnost u smislu cijene po inču (tj. broja dijelova koje sistem proizvodi), a ne cijene po satu. U stvari, brza proizvodnja je neophodna za amortizaciju indirektnih troškova.
Vodeni mlaznici koji često probijaju kompozitne materijale, staklo i kamenje trebali bi biti opremljeni kontrolerom koji može smanjiti i povećati pritisak vode. Vakuumska pomoć i druge tehnologije povećavaju vjerovatnoću uspješnog probijanja lomljivih ili laminiranih materijala bez oštećenja ciljanog materijala.
Automatizacija rukovanja materijalom ima smisla samo kada rukovanje materijalom čini veliki dio troškova proizvodnje dijelova. Abrazivne mašine za vodeni mlaz obično koriste ručno istovar, dok sečenje ploča uglavnom koristi automatizaciju.
Većina sistema za mlaz vode koristi običnu vodu iz slavine, a 90% operatera na vodeni mlaz ne radi nikakve pripreme osim omekšavanja vode prije slanja vode u ulazni filter. Korištenje reverzne osmoze i deionizatora za pročišćavanje vode može biti primamljivo, ali uklanjanje iona olakšava vodi da apsorbira ione iz metala u pumpama i visokotlačnim cijevima. Može produžiti vijek trajanja otvora, ali je cijena zamjene cilindra visokog pritiska, nepovratnog ventila i završnog poklopca mnogo veća.
Podvodno sečenje smanjuje zaleđivanje površine (takođe poznato kao „zamagljivanje“) na gornjoj ivici abrazivnog rezanja vodenim mlazom, dok takođe značajno smanjuje buku mlaza i haos na radnom mestu. Međutim, ovo smanjuje vidljivost mlaza, pa se preporučuje korištenje elektroničkog praćenja performansi kako bi se otkrila odstupanja od vršnih uvjeta i zaustavio sistem prije bilo kakvog oštećenja komponente.
Za sisteme koji koriste različite veličine abrazivnih sita za različite poslove, koristite dodatni prostor za skladištenje i doziranje za uobičajene veličine. Mali (100 lb) ili veliki (500 do 2.000 lb) transport u rasutom stanju i povezani ventili za doziranje omogućavaju brzo prebacivanje između veličine mreže sita, smanjujući vrijeme zastoja i gnjavažu, uz povećanje produktivnosti.
Separator može efikasno rezati materijale debljine manje od 0,3 inča. Iako ove ušice obično mogu osigurati drugo brušenje slavine, mogu postići brže rukovanje materijalom. Tvrđi materijali će imati manje etikete.
Mašina sa abrazivnim vodenim mlazom i kontrolom dubine rezanja. Za prave dijelove, ovaj proces u nastajanju može pružiti uvjerljivu alternativu.
Sunlight-Tech Inc. je koristio Microlution laserske centre za mikromašinsku obradu i mikroglodanje kompanije GF Machining Solutions za proizvodnju delova sa tolerancijama manjim od 1 mikrona.
Rezanje vodenim mlazom zauzima mjesto u oblasti proizvodnje materijala. Ovaj članak govori o tome kako vodeni mlaznici rade za vašu trgovinu i razmatra proces.
Vrijeme objave: Sep-04-2021