Вирізання Water Jet може бути простішим методом обробки, але він оснащений потужним ударом і вимагає від оператора, щоб підтримувати обізнаність про знос та точність декількох деталей.
Найпростіший різання струменя води-це процес різання струменів води високого тиску в матеріали. Ця технологія зазвичай доповнює інші технології обробки, такі як фрезер, лазер, EDM та плазма. У процесі водного струменя не утворюється жодних шкідливих речовин або пари, і не утворюється зона, що постраждала від тепла, або механічне напруження. Водні струмені можуть розрізати ультратонкі деталі на камені, склі та металі; швидко просвердлити отвори в титані; вирізати їжу; і навіть вбити збудників напоїв та занурення.
Усі машини Water Jet мають насос, який може тиснути на воду для доставки до ріжучої головки, де вона перетворюється на надзвуковий потік. Існує два основні типи насосів: насоси на основі прямого приводу та насоси на основі підсилювань.
Роль прямого приводного насоса схожа на роль очищувача високого тиску, а трициліндровий насос приводить три плунжери безпосередньо з електродвигуна. Максимальний безперервний робочий тиск на 10% до 25% нижче, ніж подібні бустерні насоси, але це все ще зберігає їх від 20 000 до 50 000 фунтів на кв. Дюйм.
Насоси на основі інтенсифікатора складають більшість насосів ультрасвисокого тиску (тобто насоси понад 30 000 фунтів на кв. Дюйм). Ці насоси містять дві рідини, один для води, а другий - для гідравліки. Фільтр вхідного водного входу спочатку проходить через 1 -мікронний картриджний фільтр, а потім 0,45 мкмронний фільтр, щоб смоктати звичайну водопровідну воду. Ця вода потрапляє в бустерний насос. Перед тим, як він потрапляє в бустерний насос, тиск підсилювального насоса підтримується приблизно на 90 фунтів на дюйм. Тут тиск збільшується до 60 000 фунтів на кв. Дюйм. Перед тим, як вода нарешті виходить з насоса і досягає ріжучої головки через трубопровід, вода проходить через амортизатор. Пристрій може придушити коливання тиску, щоб покращити консистенцію та усунути імпульси, які залишають позначки на заготовці.
У гідравлічному ланцюзі електродвигун між електродвигунами витягує масло з нафтового бака і тисне на нього. Нафта під тиском стікає до колектора, а клапан колектора по черзі вводить гідравлічну олію з обох боків бісквітного та плунжера, щоб генерувати дію штриху підсилювача. Оскільки поверхня плунжера менша, ніж у бісквіту, тиск масла «посилює» тиск води.
Підсилювач-це зворотно-поступальний насос, що означає, що бісквіт і плунжер доставляє воду високого тиску з одного боку підсилювача, а вода низького тиску наповнює іншу сторону. Рециркуляція також дозволяє гідравлічній олії охолонути, коли вона повертається в бак. Зворотний клапан гарантує, що вода низького тиску та високого тиску може текти лише в одному напрямку. Циліндри високого тиску та кінцеві ковпачки, які інкапсулюють компоненти плунжера та бісквіту, повинні відповідати особливим вимогам, щоб протистояти силам процесу та циклів постійного тиску. Вся система призначена для поступового виходу з ладу, і витік буде надходити до спеціальних «зливних отворів», які можуть контролювати оператор з метою кращого планування регулярного обслуговування.
Спеціальна труба високого тиску транспортує воду до ріжучої головки. Труба також може забезпечити свободу руху для ріжучої головки, залежно від розміру труби. Нержавіюча сталь - це матеріал вибору для цих труб, і є три загальні розміри. Сталеві труби діаметром 1/4 дюйма досить гнучкі для підключення до спортивного обладнання, але не рекомендуються для транспортування води на великі відстані. Оскільки цю трубку легко зігнути, навіть у рулон, довжина від 10 до 20 футів може досягти руху X, Y і Z. Більші 3/8-дюймові труби 3/8 дюйма зазвичай несуть воду від насоса до дна рухомого обладнання. Хоча це може бути зігнутим, він, як правило, не підходить для обладнання для руху трубопроводів. Найбільша труба, розміром 9/16 дюймів, найкраще для транспортування води високого тиску на великі відстані. Більший діаметр допомагає зменшити втрату тиску. Труби такого розміру дуже сумісні з великими насосами, оскільки велика кількість води високого тиску також має більший ризик втрати потенційного тиску. Однак труби такого розміру не можуть бути зігнуті, а арматура потрібно встановити в кутах.
Машина для різання чистого водного струменя - це найдавніша машина для різання водного струменя, і її історію можна простежити ще до початку 1970 -х. Порівняно з контактом або інгаляцією матеріалів, вони виробляють менше води на матеріалах, тому вони підходять для виробництва таких продуктів, як автомобільні інтер'єри та одноразові памперси. Рідина дуже тонка-0,004 дюйма до діаметром 0,010 дюймів і забезпечує надзвичайно детальну геометрії з дуже невеликою втратою матеріалу. Сила різання надзвичайно низька, а кріплення зазвичай проста. Ці машини найкраще підходять для 24-годинної роботи.
Розглядаючи ріжучу головку для чистої машини для водяного струму, важливо пам’ятати, що швидкість потоку - це мікроскопічні фрагменти або частинки сльозогінного матеріалу, а не тиск. Щоб досягти цієї високої швидкості, вода під тиском протікає через невеликий отвір у дорогоцінному камені (як правило, сапфіру, рубін або алмаз), закріплений в кінці насадки. Типове різання використовує діаметр отвору від 0,004 дюйма до 0,010 дюймів, тоді як спеціальні програми (наприклад, розпилений бетон) можуть використовувати розміри до 0,10 дюйма. При 40 000 фунт / кв.дюйм потік від отвору подорожує зі швидкістю приблизно Маха 2, а при 60 000 фунтів на кв. Дюйм перевищує Mach 3.
Різні ювелірні вироби мають різну експертизу в різанні Watejet. Сапфір-це найпоширеніший матеріал загального призначення. Вони тривають приблизно від 50 до 100 годин скорочення, хоча в ці часи абразивне застосування Waterjet. Рубіни не підходять для чистого різання водяного струму, але потік води, який вони виробляють, дуже підходить для абразивного різання. В процесі абразивного різання час різання рубінів становить приблизно від 50 до 100 годин. Діаманти набагато дорожчі, ніж сапфір і рубіни, але час різання становить від 800 до 2000 годин. Це робить алмаз особливо придатним для 24-годинної роботи. У деяких випадках алмазний отвір також може бути ультразвуковим очищенням та повторним використанням.
У абразивній машині Waterjet механізм видалення матеріалу - це не сам потік води. І навпаки, потік прискорює абразивні частинки для роз’їзду матеріалу. Ці машини в тисячі разів потужніші, ніж чисті машини для різання водяного струму, і можуть вирізати жорсткі матеріали, такі як метал, камінь, композитні матеріали та кераміка.
Абразивний потік більший, ніж потік чистого водного струменя, діаметр між 0,020 дюйма і 0,050 дюйма. Вони можуть вирізати стек та матеріали товщиною до 10 дюймів, не створюючи зон, постраждалих від тепла, або механічного напруження. Хоча їх сила зросла, сила різання абразивного потоку ще менше одного фунта. Практично всі абразивні операції з реактивними речовинами використовують пристрій для реактивного струму і можуть легко переходити від одно голови в багатоголівному використанні, і навіть абразивний струмінь води може бути перетворений на чистий водяний струмінь.
Абразивний складний, спеціально вибраний і за розміром пісок-зазвичай. Різні розміри сітки підходять для різних робочих місць. Гладку поверхню можна отримати з 120 сітчастими абразивами, тоді як 80 сітчастих абразивів виявились більш придатними для застосувань загального призначення. 50 сітчастих абразивних швидкості різання швидша, але поверхня трохи більш груба.
Хоча водяні струмені простіші в експлуатації, ніж багато інших машин, трубка для змішування вимагає уваги оператора. Потенціал прискорення цієї трубки схожий на гвинтівку, з різними розмірами та різним терміном заміни. Довговічна змішувальна трубка-це революційна інновація в абразивному різанні струменя води, але трубка все ще дуже крихка-якщо ріжуча головка контактує з кріпленням, важким предметом або цільовим матеріалом, трубка може гальмувати. Пошкоджені труби не можуть бути відремонтовані, тому зменшення витрат вимагає мінімізації заміни. Сучасні машини зазвичай мають автоматичну функцію виявлення зіткнення для запобігання зіткнень із змішувальною трубкою.
Відстань розділення між змішувальною трубкою та цільовим матеріалом зазвичай становить 0,010 дюймів до 0,200 дюймів, але оператор повинен пам’ятати, що поділ, що перевищує 0,080 дюймів, спричинить заморожування у верхній частині вирізаного краю частини. Підводне різання та інші методи можуть зменшити або усунути цю глазур.
Спочатку змішувальна трубка була виготовлена з карбіду вольфраму і мала лише термін служби від чотирьох -шести годинницьких годин. Сьогоднішні дешеві композитні труби можуть досягти ріжучого терміну від 35 до 60 годин і рекомендуються для грубого різання або навчання нових операторів. Композитна цементована карбідна трубка продовжує термін служби до 80 до 90 годин різання. Високоякісна композитна цементована карбідна трубка має тривожне життя від 100 до 150 годин, підходить для точності та щоденної роботи, і демонструє найбільш передбачуваний концентричний знос.
Окрім надання руху, верстат для Water Jet також повинен включати метод закріплення заготовки та систему для збору та збору води та сміття від операцій з обробкою.
Стаціонарні та одновимірні машини-найпростіші водяні вождя. Стаціонарні водні струмені зазвичай використовуються в аерокосмічному просторі для обрізання композитних матеріалів. Оператор подає матеріал у крик, як група, а ловець збирає крик та сміття. Більшість стаціонарних водяних вождів - це чисті водяки, але не всі. Машина для розрізання - це варіант стаціонарної машини, в якій такі продукти, як папір, подаються через машину, а водний реактивний струмінь розрізає продукт на певну ширину. Перехресна машина - це машина, яка рухається по осі. Вони часто працюють з розрізними машинами, щоб зробити сітчасті візерунки на таких продуктах, як торгові автомати, такі як тістечки. Машина розрізання врізає продукт на певну ширину, тоді як перехресна машина перехресно вирізає продукт під ним.
Оператори не повинні вручну використовувати цей тип абразивного водяного струму. Важко перемістити об'єкт зрізання з певною та послідовною швидкістю, і це надзвичайно небезпечно. Багато виробників навіть не цитують машини для цих налаштувань.
Стіл XY, який також називається машинкою для різання, є найпоширенішою двовимірною машиною для різання водяного струму. Чисті водні струмені вирізають прокладки, пластмас, гуму та піну, а абразивні моделі вирізали метали, композити, скло, камінь та кераміку. Верховник може бути на 2 × 4 фути або до 30 × 100 футів. Зазвичай контроль цих верстатів обробляється ЧПУ або ПК. Сервомотори, як правило, із зворотним зв'язком із закритим циклом, забезпечують цілісність положення та швидкості. Основна одиниця включає лінійні путівники, корпуси підшипників та кульові гвинтові накопичувачі, тоді як міст також включає ці технології, а резервуар для збору включає в себе матеріальну підтримку.
XY Workbenches зазвичай буває у двох стилях: Середній козловий робочий стіл включає дві базові направляючі рейки та міст, тоді як консольна верстка використовує базу та жорсткий міст. Обидва типи машин включають певну форму коригування висоти голови. Ця регулювання осі Z може мати форму ручного кривошипа, електричного гвинта або повністю програмованого сервоприводу.
Відстійник на XY Workbench, як правило, є резервуаром для води, наповненою водою, який обладнаний решітками або рейками для підтримки заготовки. Процес різання споживає ці опори повільно. Пастку можна очистити автоматично, відходи зберігаються в контейнері, або вона може бути вручну, а оператор регулярно засуває банку.
У міру збільшення частки предметів, майже не збільшуються плоскі поверхні, можливості п'яти осі (або більше) є важливими для сучасного різання водяного струму. На щастя, легка головка різаки та низька сила віддачі під час ріжучого процесу забезпечують інженерів-дизайну свободу, яку фрезерування високого навантаження не має. П'яти осі різання Waterjet спочатку використовував систему шаблону, але користувачі незабаром звернулися до програмованої п'яти-осі, щоб позбутися вартості шаблону.
Однак, навіть за допомогою спеціального програмного забезпечення, 3D -різання складніше, ніж 2D різання. Композитна хвостова частина Boeing 777 - крайній приклад. По -перше, оператор завантажує програму та програмує гнучкий персонал «Pogostick». Над головою кран транспортує матеріал деталей, а пружинна смуга відкручена до відповідної висоти, а деталі фіксуються. Спеціальна вісь Z не використовує контактний зонд для точного розміщення деталі в просторі, а також зразка, щоб отримати правильну висоту та напрямок. Після цього програма перенаправляється на фактичну позицію частини; зонд втягується, щоб звільнити місце для осі Z-ріжучої головки; Програма працює для управління всіма п’ятьма осейами, щоб тримати ріжучу головку перпендикулярно поверхнею, яка повинна бути вирізана, і для роботи, як це потрібно, з точною швидкістю.
Абразиви необхідні для вирізання композиційних матеріалів або будь -якого металу, що перевищує 0,05 дюйма, а це означає, що ежектору потрібно запобігти різанню пружинної смуги та русла інструментів після різання. Спеціальне захоплення точки-це найкращий спосіб досягти п'яти осі різання водяного струму. Випробування показали, що ця технологія може зупинити літак-струмінь на 50 кінських сил нижче 6 дюймів. Рамка C-подібної форми з'єднує ловця до зап'ястя в осі Z, щоб правильно ловити м'яч, коли голова обрізає всю окружність деталі. Ловець точки також припиняє стирання і споживає сталеві кульки зі швидкістю приблизно від 0,5 до 1 фунта на годину. У цій системі струмінь зупиняється дисперсією кінетичної енергії: Після того, як струмінь потрапляє в пастку, він стикається з вміщеною сталевою кулею, а сталева куля обертається, щоб споживати енергію струменя. Навіть коли горизонтально і (в деяких випадках) догори ногами, ловот плями може працювати.
Не всі п’яти осі частини однаково складні. Зі збільшенням розміру частини коригування програми та перевірка положення частини та точності різання стають складнішими. Багато магазинів використовують 3D -машини для простого 2D різання та складного 3D -різання щодня.
Оператори повинні усвідомлювати, що між точністю частини та точністю руху машини існує велика різниця. Навіть машина з майже ідеальною точністю, динамічним рухом, контролем швидкості та чудовою повторюванню може не мати можливості створити «ідеальні» частини. Точність готової частини - це поєднання помилки процесу, помилки машини (XY Performance) та стабільність заготовки (кріплення, площина та стабільність температури).
При різанні матеріалів товщиною менше 1 дюйма точність струменя води зазвичай становить від ± 0,003 до 0,015 дюймів (0,07 до 0,4 мм). Точність матеріалів товщиною понад 1 дюйм становить ± 0,005 до 0,100 дюймів (0,12 до 2,5 мм). Високопродуктивна таблиця XY розроблена для лінійної точності позиціонування 0,005 дюйма або вище.
Потенційні помилки, що впливають на точність, включають помилки компенсації інструментів, помилки програмування та рух машини. Компенсація інструменту-це вхід вартості в систему управління, щоб врахувати ширину різання струменя, тобто кількість шляху різання, який повинен бути розширений для того, щоб кінцева частина отримала правильний розмір. Щоб уникнути потенційних помилок у високоточній роботі, оператори повинні виконувати пробні скорочення та розуміти, що компенсація інструменту повинна бути відрегульована відповідно до частоти змішування зносу трубки.
Помилки програмування найчастіше трапляються через те, що деякі елементи керування XY не відображають розміри програми деталі, що ускладнює виявлення відсутності розмірної відповідності між програмою деталі та кресленням CAD. Важливими аспектами руху машини, які можуть вводити помилки, є розрив та повторюваність у механічній одиниці. Також важлива коригування сервоприводу, оскільки неправильне коригування сервоприводу може спричинити помилки в прогалинах, повторюваності, вертикальності та балаканинах. Невеликі деталі з довжиною і шириною менше 12 дюймів не потребують стільки таблиць XY, як великі частини, тому можливість помилок руху машини менша.
Абразиви становлять дві третини експлуатаційних витрат на системи Waterjet. Інші включають живлення, воду, повітря, ущільнювачі, зворотні клапани, отвори, змішування труб, фільтри для входу води та запчастини для гідравлічних насосів та циліндри високого тиску.
Спочатку повна енергетична операція здавалася дорожчою, але підвищення продуктивності перевищувало вартість. Зі збільшенням швидкості потоку абразивного потоку збільшиться швидкість різання, а вартість на дюйм зменшиться, поки вона не досягне оптимальної точки. Для максимальної продуктивності оператор повинен запускати ріжучу головку з найшвидшою швидкістю різання та максимальною кінською силою для оптимального використання. Якщо система на 100 кінських сил може запустити лише на 50 кінських сил, то запуск дві голови в системі може досягти цієї ефективності.
Оптимізація абразивного різання водяного струму потребує уваги до конкретної ситуації, що знаходиться під рукою, але може забезпечити відмінне підвищення продуктивності праці.
Нерозумно вирізати повітряний зазор, що перевищує 0,020 дюймів, оскільки струмінь відкривається в зазорі і приблизно знижує нижчі рівні. Тісно складання матеріальних листів може запобігти цьому.
Виміряйте продуктивність з точки зору вартості за дюйм (тобто кількість деталей, виготовлених системою), а не вартість за годину. Насправді, для амортизації непрямих витрат необхідне швидке виробництво.
Водяні вождя, які часто пробивають композитні матеріали, скло та каміння, повинні бути обладнані контролером, який може знизити та підвищувати тиск води. Вакуумна допомога та інші технології збільшують ймовірність успішного проколювання крихких або ламінованих матеріалів, не пошкоджуючи цільовий матеріал.
Автоматизація поводження з матеріалами має сенс лише тоді, коли обробка матеріалів становить значну частину виробничих витрат деталей. Абразивні машини для Water Jet зазвичай використовують ручне вивантаження, тоді як різання пластини в основному використовує автоматизацію.
Більшість систем Water Jet використовують звичайну водопровідну воду, а 90% операторів Waterjet не роблять жодних препаратів, крім пом'якшення води, перш ніж відправляти воду в впускний фільтр. Використання зворотного осмосу та деіонізаторів для очищення води може бути спокусливим, але видалення іонів полегшує воду для поглинання іонів з металів у насосах та трубах високого тиску. Він може продовжити термін експлуатації отвору, але вартість заміни циліндра високого тиску, зворотного клапана та кришки кінця значно вище.
Підводне різання зменшує поверхневу глазур (також відомий як "заливка") на верхньому краю абразивного різання водяного струму, а також значно зменшує шум реактивного струму та хаос на робочому місці. Однак це зменшує видимість струменя, тому рекомендується використовувати електронний моніторинг продуктивності для виявлення відхилень від пікових умов та зупинити систему до будь -якого пошкодження компонентів.
Для систем, які використовують різні розміри абразивних екранів для різних завдань, будь ласка, використовуйте додаткове зберігання та вимірювання для загальних розмірів. Невеликі (100 фунтів) або великі (від 500 до 2000 фунтів) об'ємні транспортування та пов'язані з цим клапани вимірювання забезпечують швидке перемикання між розмірами сітки екрану, скорочуючи час простою та клопоту, одночасно збільшуючи продуктивність.
Сепаратор може ефективно розрізати матеріали товщиною менше 0,3 дюйма. Незважаючи на те, що ці килими зазвичай можуть забезпечити друге шліфування крана, вони можуть досягти більш швидкої обробки матеріалів. Більш важкі матеріали матимуть менші етикетки.
Машина з абразивним водним струменем і контролює глибину різання. Для правильних частин цей зароджений процес може забезпечити переконливу альтернативу.
Sunlight-Tech Inc. використовував GF Marking Solutions 'Microly Laser MicroMachining та мікромлінг-центри для виробництва деталей з допусками менше 1 мкм.
Різання Water Jet займає місце в галузі виробництва матеріалів. У цій статті розглядається, як працюють Waterjets для вашого магазину та розглядають процес.
Час посади: вересень-04-2021