Vannjetskjæring kan være en enklere behandlingsmetode, men den er utstyrt med en kraftig trøkk og krever at operatøren opprettholder bevisstheten om slitasje og nøyaktighet av flere deler.
Den enkleste vannstråleutskjæringen er prosessen med å kutte vannstråler med høyt trykk i materialer. Denne teknologien er vanligvis komplementær til andre prosesseringsteknologier, for eksempel fresing, laser, EDM og plasma. I vannstråleprosessen dannes ingen skadelige stoffer eller damp, og det dannes ingen varmepåvirket sone eller mekanisk stress. Vannstråler kan kutte ultra-tynne detaljer om stein, glass og metall; Bor raskt hull i titan; kutt mat; og dreper til og med patogener i drikke og fall.
Alle Waterjet -maskiner har en pumpe som kan presse vannet for levering til skjærehodet, der det konverteres til en supersonisk strøm. Det er to hovedtyper av pumper: direkte drivbaserte pumper og boosterbaserte pumper.
Rollen til den direkte drivpumpen er lik den for en høytrykksrenser, og den tresylindrede pumpen driver tre stempler direkte fra den elektriske motoren. Det maksimale kontinuerlige arbeidstrykket er 10% til 25% lavere enn lignende boosterpumper, men dette holder dem fortsatt mellom 20 000 og 50 000 psi.
Forsterkerbaserte pumper utgjør flertallet av ultrahøyt trykkpumper (det vil si pumper over 30 000 psi). Disse pumpene inneholder to væskekretser, den ene for vann og den andre for hydraulikk. Vanninntaksfilteret passerer først gjennom et 1 mikron kassettfilter og deretter et 0,45 mikronfilter for å suge inn vanlig tappevann. Dette vannet kommer inn i boosterpumpen. Før den kommer inn i boosterpumpen, opprettholdes trykket på boosterpumpen på omtrent 90 psi. Her økes trykket til 60 000 psi. Før vannet endelig forlater pumpesettet og når skjærehodet gjennom rørledningen, passerer vannet gjennom støtdemperen. Enheten kan undertrykke trykksvingninger for å forbedre konsistensen og eliminere pulser som etterlater merker på arbeidsstykket.
I den hydrauliske kretsen trekker den elektriske motoren mellom de elektriske motorene olje fra oljetanken og presser den. Den trykkede oljen strømmer til manifolden, og ventilen til manifolden injiserer vekselvis hydraulisk olje på begge sider av kjeksen og stempelmonteringen for å generere slagvirkningen til boosteren. Siden overflaten på stempelet er mindre enn kjeksen, forbedrer oljetrykket "vanntrykket.
Boosteren er en gjengjeldende pumpe, noe som betyr at kjeksen og stempelmonteringen leverer vann med høyt trykk fra den ene siden av boosteren, mens vann med lavt trykk fyller den andre siden. Resirkulering lar også den hydrauliske oljen avkjøles når den kommer tilbake til tanken. Kontrollventilen sikrer at lavtrykk og høyt trykkvann bare kan strømme i en retning. Høytrykkssylindrene og endehettene som omslutter stempel- og kjekskomponentene må oppfylle spesielle krav for å motstå kreftene i prosessen og konstante trykksykluser. Hele systemet er designet for å gradvis mislykkes, og lekkasje vil strømme til spesielle "avløpshull", som kan overvåkes av operatøren for bedre å planlegge regelmessig vedlikehold.
Et spesielt høytrykksrør transporterer vannet til skjærehodet. Røret kan også gi bevegelsesfrihet for skjærehodet, avhengig av størrelsen på røret. Rustfritt stål er det valgte materialet for disse rørene, og det er tre vanlige størrelser. Stålrør med en diameter på 1/4 tommer er fleksible nok til å koble seg til sportsutstyr, men anbefales ikke for langdistansetransport av høytrykksvann. Siden dette røret er enkelt å bøye seg, selv i en rull, kan en lengde på 10 til 20 fot oppnå X-, Y- og Z -bevegelse. Større 3/8-tommers rør 3/8 tommer fører vanligvis vann fra pumpen til bunnen av det bevegelige utstyret. Selv om det kan bøyes, er det generelt ikke egnet for bevegelsesutstyr. Det største røret, som måler 9/16 inches, er best for å transportere vann med høyt trykk over lange avstander. En større diameter bidrar til å redusere trykktapet. Rør av denne størrelsen er veldig kompatible med store pumper, fordi en stor mengde høytrykksvann også har større risiko for potensielt trykktap. Imidlertid kan rør av denne størrelsen ikke bøyes, og beslag må installeres i hjørnene.
Den rene vannstråleskjæremaskinen er den tidligste vannstråle -kuttemaskinen, og historien kan spores tilbake til begynnelsen av 1970 -tallet. Sammenlignet med kontakt eller innånding av materialer, produserer de mindre vann på materialene, så de er egnet for produksjon av produkter som bilinteriør og engangsbleier. Væsken er veldig tynn-0,004 tommer til 0,010 tommer i diameter, og gir ekstremt detaljerte geometrier med veldig lite materialtap. Skjærkraften er ekstremt lav, og fiksingen er vanligvis enkel. Disse maskinene er best egnet for 24-timers drift.
Når du vurderer et skjærehode for en ren Waterjet -maskin, er det viktig å huske at strømningshastigheten er de mikroskopiske fragmentene eller partiklene til rivematerialet, ikke trykket. For å oppnå denne høye hastigheten, strømmer trykkvann gjennom et lite hull i en perle (vanligvis en safir, rubin eller diamant) festet på slutten av dysen. Typisk skjæring bruker en åpningsdiameter på 0,004 tommer til 0,010 tommer, mens spesielle applikasjoner (for eksempel sprayet betong) kan bruke størrelser opp til 0,10 tommer. Ved 40 000 psi reiser strømmen fra åpningen med en hastighet på omtrent Mach 2, og ved 60 000 psi overstiger strømmen Mach 3.
Ulike smykker har forskjellig kompetanse innen vannjettens skjæring. Sapphire er det vanligste generelle formålet. De varer omtrent 50 til 100 timers kuttetid, selv om den slitende vannjet -applikasjonen halverer disse tider. Rubiner er ikke egnet for ren vannskjæring, men vannstrømmen de produserer er veldig egnet for slipende skjæring. I den slipende skjæreprosessen er kuttetiden for rubiner omtrent 50 til 100 timer. Diamanter er mye dyrere enn safirer og rubiner, men kuttetiden er mellom 800 og 2000 timer. Dette gjør diamanten spesielt egnet for 24-timers drift. I noen tilfeller kan diamantåpningen også rengjøres ultrasonisk og gjenbrukes.
I den slitende Waterjet -maskinen er ikke mekanismen for fjerning av materialer selve vannstrømmen. Motsatt akselererer strømmen slipende partikler for å korrodere materialet. Disse maskinene er tusenvis av ganger kraftigere enn rene vannskjæremaskiner, og kan kutte harde materialer som metall, stein, komposittmaterialer og keramikk.
Slipestrømmen er større enn den rene vannstrømmen, med en diameter mellom 0,020 tommer og 0,050 tommer. De kan kutte stabler og materialer opp til 10 tommer tykke uten å lage varmepåvirkede soner eller mekanisk stress. Selv om styrken deres har økt, er skjæringskraften til slipestrømmen fortsatt mindre enn ett kilo. Nesten alle slitende jettingoperasjoner bruker en jettingsenhet, og kan enkelt bytte fra engangsbruk til bruk av flere hode, og til og med den slipende vannstrålen kan konverteres til en ren vannstråle.
Slipende er hardt, spesialutvalgt og størrelse sand-vanlig granat. Ulike nettstørrelser er egnet for forskjellige jobber. En glatt overflate kan oppnås med 120 mesh-slipemidler, mens 80 mesh slipemidler har vist seg å være mer egnet for generelle applikasjoner. 50 mesh slipende skjærehastighet er raskere, men overflaten er litt grovere.
Selv om vannstråler er lettere å betjene enn mange andre maskiner, krever blandingsrøret operatøroppmerksomhet. Akselerasjonspotensialet til dette røret er som en riflefat, med forskjellige størrelser og forskjellige erstatningsliv. Det langvarige blandingsrøret er en revolusjonerende innovasjon innen slipende vannstråle, men røret er fremdeles veldig skjørt-hvis skjærehodet kommer i kontakt med en armatur, et tungt objekt eller målmaterialet, kan røret bremse. Skadede rør kan ikke repareres, så å holde kostnadene nede krever å minimere utskifting. Moderne maskiner har vanligvis en automatisk kollisjonsdeteksjonsfunksjon for å forhindre kollisjoner med blandingsrøret.
Separasjonsavstanden mellom blandingsrøret og målmaterialet er vanligvis 0,010 tommer til 0,200 tommer, men operatøren må huske på at en separasjon større enn 0,080 tommer vil forårsake frosting på toppen av den kuttede kanten av delen. Under vannskjæring og andre teknikker kan redusere eller eliminere denne frostingen.
Opprinnelig var blandingsrøret laget av wolframkarbid og hadde bare en levetid på fire til seks kuttetimer. Dagens komposittrør med lav kostnad kan nå et skjæringstid på 35 til 60 timer og anbefales for grov skjæring eller trening nye operatører. Det sammensatte sementerte karbidrøret forlenger levetiden til 80 til 90 kuttetimer. Det sammensatte sementerte karbidrøret av høy kvalitet har et skjæringstid på 100 til 150 timer, er egnet for presisjon og daglig arbeid, og viser det mest forutsigbare konsentriske slitasjen.
I tillegg til å gi bevegelse, må Waterjet -maskinverktøy også inneholde en metode for å sikre arbeidsstykket og et system for å samle og samle inn vann og rusk fra maskineringsoperasjoner.
Stasjonære og endimensjonale maskiner er de enkleste vannjettene. Stasjonære vannstråler brukes ofte i romfart for å trimme komposittmaterialer. Operatøren mater materialet inn i bekken som en bandsag, mens fangeren samler bekken og rusk. De fleste stasjonære vannjeter er rene vannjeter, men ikke alle. Spaltemaskinen er en variant av den stasjonære maskinen, der produkter som papir mates gjennom maskinen, og vannstrålen kutter produktet i en spesifikk bredde. En tverrgående maskin er en maskin som beveger seg langs en akse. De jobber ofte med spaltemaskiner for å lage nettlignende mønstre på produkter som salgsautomater som brownies. Spaltemaskinen skjærer produktet i en spesifikk bredde, mens den tverrgående maskinen krysser produktet som mates under det.
Operatører skal ikke manuelt bruke denne typen slitende Waterjet. Det er vanskelig å flytte kuttobjektet med en spesifikk og jevn hastighet, og det er ekstremt farlig. Mange produsenter vil ikke engang sitere maskiner for disse innstillingene.
XY-bordet, også kalt en flatbed skjæremaskin, er den vanligste todimensjonale vannjetskjæremaskinen. Rene vannstråler klipper pakninger, plast, gummi og skum, mens slipemodeller kutter metaller, kompositter, glass, stein og keramikk. Arbeidsbenken kan være så liten som 2 × 4 fot eller så stor som 30 × 100 fot. Vanligvis håndteres kontrollen av disse maskinverktøyene av CNC eller PC. Servomotorer, vanligvis med tilbakemelding av lukkede sløyfe, sikrer integriteten til posisjon og hastighet. Grunnenheten inkluderer lineære guider, lagerhus og kuleskruestasjoner, mens broenheten også inkluderer disse teknologiene, og innsamlingstanken inkluderer materialstøtte.
XY Workbenches kommer vanligvis i to stiler: Mid-Rail Gantry Workbench inkluderer to basisveiledninger og en bro, mens Cantilever Workbench bruker en base og en stiv bro. Begge maskintypene inkluderer en form for justerbarhet av hodehøyde. Denne justerbarheten i z-aksen kan ha form av en manuell sveiv, en elektrisk skrue eller en fullt programmerbar servomeskrue.
Sumpen på XY -arbeidsbenken er vanligvis en vanntank fylt med vann, som er utstyrt med grill eller lameller for å støtte arbeidsstykket. Skjæreprosessen bruker disse støttene sakte. Fellen kan rengjøres automatisk, avfallet lagres i beholderen, eller den kan være manuell, og operatøren skyver regelmessig boksen.
Ettersom andelen av elementene med nesten ingen flate overflater øker, er fem-akse (eller flere) evner viktige for moderne vannjetskjæring. Heldigvis gir det lette kutterhodet og den lave rekylekraften under skjæreprosessen designingeniører frihet som fresing med høy belastning ikke har. Femakse vannjetskjæring brukte opprinnelig et malsystem, men brukerne ble snart til programmerbare fem-akser for å bli kvitt kostnadene for mal.
Selv med dedikert programvare er imidlertid 3D -skjæring mer komplisert enn 2D -skjæring. Den sammensatte haledelen av Boeing 777 er et ekstremt eksempel. Først laster operatøren opp programmet og programmerer det fleksible "Pogostick" -personalet. Kranen transporterer materialet i delene, og fjærstangen skrues av til en passende høyde og delene er fikset. Den spesielle ikke-kuttende Z-aksen bruker en kontaktsond for å plassere delen i rommet nøyaktig, og prøvepunkter for å oppnå riktig delheving og retning. Etter det blir programmet omdirigert til den faktiske plasseringen av delen; Sonden trekker seg tilbake for å gi plass til z-aksen til skjærehodet; Programmet kjører for å kontrollere alle fem aksene for å holde skjærehodet vinkelrett på overflaten som skal kuttes, og for å fungere som nødvendig reiser med presis hastighet.
Slipemidler er pålagt å kutte komposittmaterialer eller metall som er større enn 0,05 tommer, noe som betyr at ejektoren må forhindres i å kutte fjærstangen og verktøybedet etter kutting. Spesiell poengfangst er den beste måten å oppnå fem-akset vannjetskjæring. Tester har vist at denne teknologien kan stoppe et 50 hestekrefter jetfly under 6 tommer. Den C-formede rammen kobler fangeren til z-aksen håndleddet for å fange ballen riktig når hodet trimmer hele omkretsen av delen. Poengfangeren stopper også slitasje og bruker stålkuler med en hastighet på omtrent 0,5 til 1 pund per time. I dette systemet stoppes jet av spredningen av kinetisk energi: Etter at jet kommer inn i fellen, møter den den inneholdte stålkulen, og stålkulen roterer for å konsumere jetens energi. Selv når horisontalt og (i noen tilfeller) opp ned, kan spotfangeren fungere.
Ikke alle fem-aksede deler er like kompliserte. Når størrelsen på delen øker, blir programjustering og verifisering av delposisjon og kuttnøyaktighet mer komplisert. Mange butikker bruker 3D -maskiner for enkel 2D -skjæring og kompleks 3D -skjæring hver dag.
Operatører bør være klar over at det er en stor forskjell mellom delvis nøyaktighet og maskinbevegelsesnøyaktighet. Selv en maskin med nesten perfekt nøyaktighet, dynamisk bevegelse, hastighetskontroll og utmerket repeterbarhet kan ikke være i stand til å produsere "perfekte" deler. Nøyaktigheten til den ferdige delen er en kombinasjon av prosessfeil, maskinfeil (XY -ytelse) og arbeidsstykke stabilitet (inventar, flathet og temperaturstabilitet).
Når du skjærer materialer med en tykkelse på mindre enn 1 tomme, er vannstrålens nøyaktighet vanligvis mellom ± 0,003 til 0,015 tommer (0,07 til 0,4 mm). Nøyaktigheten av materialer som er mer enn 1 tommer tykk er innenfor ± 0,005 til 0,100 tommer (0,12 til 2,5 mm). Den høye ytelsen XY-tabellen er designet for lineær posisjoneringsnøyaktighet på 0,005 inches eller høyere.
Potensielle feil som påvirker nøyaktigheten inkluderer verktøykompensasjonsfeil, programmeringsfeil og maskinbevegelse. Verktøykompensasjon er verdiinngangen i kontrollsystemet for å ta hensyn til skjærebredden på jet-det vil si, mengden av skjærebane som må utvides for at den siste delen skal få riktig størrelse. For å unngå potensielle feil i arbeid med høy presisjon, bør operatørene utføre kutt i prøvekutt og forstå at verktøykompensasjon må justeres for å samsvare med hyppigheten av blanding av rørets slitasje.
Programmeringsfeil oppstår oftest fordi noen XY -kontroller ikke viser dimensjonene på delprogrammet, noe som gjør det vanskelig å oppdage mangelen på dimensjonal matching mellom delprogrammet og CAD -tegningen. Viktige aspekter ved maskinbevegelse som kan innføre feil er gapet og repeterbarheten i den mekaniske enheten. Servojustering er også viktig, fordi feil servojustering kan forårsake feil i hull, repeterbarhet, vertikalitet og skravling. Små deler med en lengde og bredde på mindre enn 12 tommer krever ikke så mange XY -tabeller som store deler, så muligheten for maskinbevegelsesfeil er mindre.
Sliping utgjør to tredjedeler av driftskostnadene for Waterjet-systemer. Andre inkluderer kraft, vann, luft, tetninger, sjekkventiler, åpninger, blandingsrør, vanninnløpsfiltre og reservedeler for hydrauliske pumper og høytrykkssylindere.
Full strømdrift virket dyrere med det første, men økningen i produktiviteten oversteg kostnadene. Når den slipende strømningshastigheten øker, vil skjærehastigheten øke og kostnadene per tomme vil avta til den når det optimale punktet. For maksimal produktivitet bør operatøren kjøre skjærehodet med den raskeste skjærehastigheten og maksimal hestekrefter for optimal bruk. Hvis et 100 hestekrefter system bare kan kjøre et 50 hestekrefterhode, kan det å kjøre to hoder på systemet oppnå denne effektiviteten.
Optimalisering av slitende vannjetskjæring krever oppmerksomhet til den spesifikke situasjonen for hånden, men kan gi utmerkede produktivitetsøkninger.
Det er uklokt å kutte et luftgap som er større enn 0,020 tommer fordi strålen åpnes opp i gapet og omtrent kutter lavere nivåer. Å stable materialarkene tett sammen kan forhindre dette.
Mål produktivitet når det gjelder kostnad per tomme (det vil si antall deler produsert av systemet), ikke kostnad per time. Faktisk er rask produksjon nødvendig for å amortisere indirekte kostnader.
Vannjeter som ofte stikker gjennom komposittmaterialer, glass og steiner, skal være utstyrt med en kontroller som kan redusere og øke vanntrykket. Vakuumassistanse og andre teknologier øker sannsynligheten for å gjennomgå skjøre eller laminerte materialer uten å skade målmaterialet.
Automatisering av materialhåndtering gir mening bare når materialhåndtering står for en stor del av produksjonskostnadene for deler. Slipende Waterjet -maskiner bruker vanligvis manuell lossing, mens platekutting hovedsakelig bruker automatisering.
De fleste Waterjet -systemer bruker vanlig tappevann, og 90% av Waterjet -operatørene gjør ikke andre preparater enn å myke vannet før de sender vannet til innløpsfilteret. Å bruke omvendt osmose og avioner for å rense vann kan være fristende, men å fjerne ioner gjør det lettere for vannet å absorbere ioner fra metaller i pumper og høytrykksrør. Det kan forlenge åpningen av åpningen, men kostnadene for å erstatte høytrykkssylinderen, sjekkventilen og sluttdekselet er mye høyere.
Under vannskjæring reduserer overflatefrosting (også kjent som "tåke") på toppkanten av slitende vannjetskjæring, samtidig som det reduserer jet støy og kaos på arbeidsplassen. Dette reduserer imidlertid synligheten av jetflyet, så det anbefales å bruke elektronisk ytelsesovervåking for å oppdage avvik fra toppforhold og stoppe systemet før noen komponentskader.
For systemer som bruker forskjellige slipeskjermstørrelser for forskjellige jobber, bruk ekstra lagring og måling for vanlige størrelser. Liten (100 lb) eller store (500 til 2000 lb) bulk transport og tilhørende målingsventiler tillater rask bytte mellom skjermnettstørrelser, reduserer driftsstans og problem, samtidig som du øker produktiviteten.
Separatoren kan effektivt kutte materialer med en tykkelse på mindre enn 0,3 tommer. Selv om disse lugs vanligvis kan sikre en annen sliping av springen, kan de oppnå raskere materialhåndtering. Hardere materialer vil ha mindre etiketter.
Maskin med slipende vannstråle og kontrollere skjæredybden. For de rette delene kan denne begynnende prosessen gi et overbevisende alternativ.
Sunlight-Tech Inc. har brukt GF Machining Solutions 'Micolution Laser Micromachining og mikromilling-sentre for å produsere deler med toleranser mindre enn 1 mikron.
Waterjet Cutting inntar et sted innen materialproduksjon. Denne artikkelen ser på hvordan Waterjets fungerer for butikken din og ser på prosessen.
Post Time: SEP-04-2021