WaterJet -skärning kan vara en enklare bearbetningsmetod, men den är utrustad med en kraftfull stans och kräver att operatören upprätthåller medvetenheten om slitage och noggrannhet hos flera delar.
Den enklaste vattenstrålskärningen är processen att skära vattenstrålar med högt tryck i material. Denna teknik kompletterar vanligtvis med andra bearbetningsteknologier, såsom fräsning, laser, EDM och plasma. I vattenstråleprocessen bildas inga skadliga ämnen eller ånga, och ingen värmepåverkad zon eller mekanisk stress bildas. Vattenstrålar kan klippa ultratunna detaljer om sten, glas och metall; borra snabbt hål i titan; Klipp mat; och till och med döda patogener i drycker och dopp.
Alla vattenmaskiner har en pump som kan trycka på vattnet för leverans till skärhuvudet, där det omvandlas till ett supersoniskt flöde. Det finns två huvudtyper av pumpar: direktdrivbaserade pumpar och boosterbaserade pumpar.
Rollen för den direkta drivpumpen liknar den för en högtrycksrengöring, och trecylindriga pumpen kör tre kolvar direkt från elmotorn. Det maximala kontinuerliga arbetstrycket är 10% till 25% lägre än liknande boosterpumpar, men detta håller dem fortfarande mellan 20 000 och 50 000 psi.
Intensifierbaserade pumpar utgör huvuddelen av ultrahöga tryckpumpar (det vill säga pumpar över 30 000 psi). Dessa pumpar innehåller två vätskekretsar, en för vatten och den andra för hydraulik. Vatteninloppsfiltret passerar först genom ett 1 Micron -patronfilter och sedan ett 0,45 mikronfilter för att suga in vanligt kranvatten. Detta vatten kommer in i boosterpumpen. Innan den kommer in i boosterpumpen upprätthålls trycket från boosterpumpen vid cirka 90 psi. Här ökas trycket till 60 000 psi. Innan vattnet äntligen lämnar pumpen inställd och når skärhuvudet genom rörledningen, passerar vattnet genom stötdämparen. Enheten kan undertrycka tryckfluktuationer för att förbättra konsistensen och eliminera pulser som lämnar märken på arbetsstycket.
I den hydrauliska kretsen drar elmotorn mellan elmotorerna olja från oljetanken och pressar den. Den trycksatta oljan flyter till grenröret, och ventilen för grenröret injicerar växelvis hydraulolja på båda sidor av kex- och kolvaggregatet för att generera strokverkan av booster. Eftersom kolvens yta är mindre än kexen, "förbättrar" oljetrycket ”vattentrycket.
Förstärkaren är en fram- och återgående pump, vilket innebär att kex- och kolvenheten levererar högtrycksvatten från ena sidan av booster, medan lågtrycksvatten fyller den andra sidan. Återcirkulationen gör att den hydrauliska oljan kan svalna när den återgår till tanken. Kontrollventilen säkerställer att lågtrycks- och högtrycksvatten endast kan rinna i en riktning. Högtryckscylindrarna och slutkåporna som kapslar in kolv- och kexkomponenterna måste uppfylla speciella krav för att motstå krafterna i processen och konstant tryckcykler. Hela systemet är utformat för att gradvis misslyckas, och läckage kommer att flyta till speciella "dräneringshål", som kan övervakas av operatören för att bättre schemalägga regelbundet underhåll.
Ett speciellt högtrycksrör transporterar vattnet till skärhuvudet. Röret kan också ge rörelsefrihet för skärhuvudet, beroende på rörets storlek. Rostfritt stål är det material som valts för dessa rör, och det finns tre vanliga storlekar. Stålrör med en diameter på 1/4 tum är tillräckligt flexibla för att ansluta till sportutrustning, men rekommenderas inte för långväga transport av högtrycksvatten. Eftersom detta rör är lätt att böja, även i en rullning, kan en längd på 10 till 20 fot uppnå x, y och z rörelse. Större 3/8-tums rör 3/8 tum bär vanligtvis vatten från pumpen till botten av den rörliga utrustningen. Även om det kan böjas är det i allmänhet inte lämpligt för rörledningsutrustning. Det största röret, som mäter 9/16 tum, är bäst för att transportera högtrycksvatten över långa avstånd. En större diameter hjälper till att minska tryckförlusten. Rör av denna storlek är mycket kompatibla med stora pumpar, eftersom en stor mängd högtrycksvatten också har en större risk för potentiell tryckförlust. Rör av denna storlek kan emellertid inte böjas, och beslag måste installeras i hörnen.
Den rena vattenstråle -skärmaskinen är den tidigaste vattenstrålskärmaskinen, och dess historia kan spåras tillbaka till början av 1970 -talet. Jämfört med kontakt eller inandning av material producerar de mindre vatten på materialen, så de är lämpliga för produktion av produkter som fordonsinredning och engångsblöjor. Vätskan är mycket tunn-0,004 tum till 0,010 tum i diameter och ger extremt detaljerade geometrier mycket lite materiell förlust. Skärkraften är extremt låg och fixeringen är vanligtvis enkel. Dessa maskiner är bäst lämpade för 24-timmars drift.
När man överväger ett skärhuvud för en ren vattenmaskin är det viktigt att komma ihåg att flödeshastigheten är de mikroskopiska fragmenten eller partiklarna i det rivande materialet, inte trycket. För att uppnå denna höga hastighet flyter tryckvatten genom ett litet hål i en pärla (vanligtvis en safir, rubin eller diamant) fixerad i slutet av munstycket. Typisk skärning använder en öppningsdiameter på 0,004 tum till 0,010 tum, medan speciella applikationer (såsom sprayad betong) kan använda storlekar upp till 0,10 tum. Vid 40 000 psi reser flödet från öppningen med en hastighet av ungefär Mach 2, och vid 60 000 psi överskrider flödet Mach 3.
Olika smycken har olika expertis inom WaterJet -skärning. Sapphire är det vanligaste materialet. De varar cirka 50 till 100 timmars skärningstid, även om applikationen för slipande vattenjethalvhalnar dessa tider. Rubies är inte lämpliga för ren vattendragning, men vattenflödet de producerar är mycket lämpligt för slipande skärning. I slipande skärningsprocessen är skärtiden för rubiner cirka 50 till 100 timmar. Diamanter är mycket dyrare än safirer och rubiner, men skärtiden är mellan 800 och 2000 timmar. Detta gör diamanten särskilt lämplig för 24-timmars drift. I vissa fall kan diamantöppningen också rengöras och återanvändas ultraljud.
I den slipande vattenmaskinen är mekanismen för avlägsnande av material inte själva vattenflödet. Omvänt accelererar flödet slipande partiklar för att korrodera materialet. Dessa maskiner är tusentals gånger mer kraftfulla än rena vattenstråle -skärmaskiner och kan klippa hårda material som metall, sten, sammansatta material och keramik.
Den slipande strömmen är större än den rena vattenstråleströmmen, med en diameter mellan 0,020 tum och 0,050 tum. De kan klippa staplar och material upp till 10 tum tjocka utan att skapa värmepåverkade zoner eller mekanisk spänning. Även om deras styrka har ökat är skärkraften i den slipande strömmen fortfarande mindre än ett pund. Nästan alla slipande jettingoperationer använder en jussenhet och kan enkelt byta från enstaka användning till flerhuvudet, och till och med slipande vattenstråle kan konverteras till en ren vattenstråle.
Slipmedel är hårt, speciellt utvalda och stora sand-vanligtvis granat. Olika rutstorlekar är lämpliga för olika jobb. En slät yta kan erhållas med 120 mesh slipmedel, medan 80 mesh slipmedel har visat sig vara mer lämpliga för allmänna applikationer. 50 mesh sliphastighet är snabbare, men ytan är något grovare.
Även om vattenstrålar är lättare att använda än många andra maskiner, kräver blandningsröret operatörens uppmärksamhet. Accelerationspotentialen för detta rör är som en gevärfat, med olika storlekar och olika ersättningsliv. Det långvariga blandningsröret är en revolutionerande innovation inom slipande vattenstrålskärning, men röret är fortfarande mycket bräckligt-om skärhuvudet kommer i kontakt med en fixtur, ett tungt föremål eller målmaterialet, kan röret broms. Skadade rör kan inte repareras, så att hålla kostnaderna ner kräver minimering av ersättningen. Moderna maskiner har vanligtvis en automatisk kollisionsdetekteringsfunktion för att förhindra kollisioner med blandningsröret.
Separationsavståndet mellan blandningsröret och målmaterialet är vanligtvis 0,010 tum till 0,200 tum, men operatören måste komma ihåg att en separation större än 0,080 tum kommer att orsaka frostning på toppen av den skurna kanten av delen. Undervattensskärning och andra tekniker kan minska eller eliminera denna frosting.
Ursprungligen var blandningsröret tillverkat av volframkarbid och hade bara en livslängd på fyra till sex skärtimmar. Dagens lågkostnadskompositrör kan nå en skärningsliv på 35 till 60 timmar och rekommenderas för grov skärning eller träning av nya operatörer. Det sammansatta cementerade karbidröret förlänger sin livslängd till 80 till 90 skärtimmar. Det högkvalitativa sammansatta cementerade karbidröret har en skärning av 100 till 150 timmar, är lämplig för precision och dagligt arbete och uppvisar det mest förutsägbara koncentriska slitage.
Förutom att tillhandahålla rörelse måste WaterJet -maskinverktyg också innehålla en metod för att säkra arbetsstycket och ett system för att samla in och samla vatten och skräp från bearbetningsoperationer.
Stationära och endimensionella maskiner är de enklaste vattenstrålarna. Stationära vattenstrålar används ofta i flyg- och rymd för att trimma kompositmaterial. Operatören matar materialet i bäcken som en bandsåg, medan catcher samlar bäcken och skräp. De flesta stationära vattenjetter är rena vattenjetter, men inte alla. Slitmaskinen är en variant av den stationära maskinen, där produkter som papper matas genom maskinen, och vattenstrålen skär produkten i en specifik bredd. En tvärgående maskin är en maskin som rör sig längs en axel. De arbetar ofta med slitsmaskiner för att göra rutnätsliknande mönster på produkter som automater som brownies. Slitmaskinen skär produkten i en specifik bredd, medan den tvärskärande maskinen korsar produkten som matas under den.
Operatörer bör inte manuellt använda denna typ av slipande vattenstråle. Det är svårt att flytta det klippta objektet med en specifik och konsekvent hastighet, och det är extremt farligt. Många tillverkare kommer inte ens att citera maskiner för dessa inställningar.
XY-tabellen, även kallad en plattklädningsmaskin, är den vanligaste tvådimensionella WaterJet-skärmaskinen. Rena vattenstrålar klipper packningar, plast, gummi och skum, medan slipande modeller skär metaller, kompositer, glas, sten och keramik. Arbetsbänken kan vara så liten som 2 × 4 fot eller så stor som 30 × 100 fot. Vanligtvis hanteras kontrollen av dessa maskinverktyg av CNC eller PC. Servomotorer, vanligtvis med återkoppling av sluten slinga, säkerställer integriteten i position och hastighet. Den grundläggande enheten inkluderar linjära guider, bärande hus och kulskruvdrivare, medan broenheten också innehåller dessa tekniker, och insamlingstanken innehåller materialstöd.
XY-arbetsbänkar finns vanligtvis i två stilar: Mid-Rail Gantry Workbench innehåller två basguidskenor och en bro, medan Cantilever Workbench använder en bas och en styv bro. Båda maskintyperna inkluderar någon form av justerbarhet i huvudhöjden. Denna z-axel justerbarhet kan ta formen av en manuell vev, en elektrisk skruv eller en helt programmerbar servokrusk.
Sumpen på XY -arbetsbänken är vanligtvis en vattentank fylld med vatten, som är utrustad med galler eller lameller för att stödja arbetsstycket. Skärprocessen förbrukar dessa stöd långsamt. Fällan kan rengöras automatiskt, avfallet lagras i behållaren, eller det kan vara manuellt och operatören strävar regelbundet burken.
När andelen föremål med nästan inga plana ytor ökar är femaxel (eller mer) kapacitet av väsentliga för modern WaterJet-skärning. Lyckligtvis ger det lätta skärhuvudet och låg rekylkraft under skärningsprocessen designtekniker som frihet som högbelastning inte har. Fem-axel WaterJet Cutting använde initialt ett mallsystem, men användare vände sig snart till programmerbar femaxel för att bli av med kostnaden för mallen.
Även med dedikerad programvara är 3D -skärning mer komplicerad än 2D -skärning. Den sammansatta svansdelen av Boeing 777 är ett extremt exempel. Först laddar operatören upp programmet och programmerar den flexibla personalen "pogostick". Över huvudkranen transporterar materialens material, och fjäderstången skruvas loss till en lämplig höjd och delarna är fixerade. Den speciella icke-skärande Z-axeln använder en kontaktsond för att exakt placera delen i rymden och provpunkter för att erhålla rätt delhöjning och riktning. Därefter omdirigeras programmet till delens faktiska position; Sonden dras tillbaka för att ge plats för skärhuvudets z-axel; Programmet körs för att kontrollera alla fem axlarna för att hålla skärhuvudet vinkelrätt mot ytan som ska skäras och för att fungera efter behov resor med exakt hastighet.
Slipmedel är skyldiga att klippa kompositmaterial eller någon metall som är större än 0,05 tum, vilket innebär att ejektorn måste förhindras från att skära fjäderstången och verktygssängen efter skärning. Special Point Capture är det bästa sättet att uppnå fem-axel WaterJet-skärning. Tester har visat att denna teknik kan stoppa ett 50-hästkraftsflygplan under 6 tum. Den C-formade ramen förbinder fångaren till z-axelhandleden för att korrekt fånga bollen när huvudet trimmar hela delens omkrets. Poängfångaren stoppar också nötning och konsumerar stålbollar med en hastighet av cirka 0,5 till 1 pund per timme. I detta system stoppas strålen av spridningen av kinetisk energi: Efter att jeten kommer in i fällan möter den den inneslutna stålkulan, och stålkulan roterar för att konsumera jetens energi. Även när horisontellt och (i vissa fall) upp och ner kan spotfångaren fungera.
Inte alla femaxeldelar är lika komplexa. När storleken på delen ökar blir programjustering och verifiering av delposition och skärningsnoggrannhet mer komplicerad. Många butiker använder 3D -maskiner för enkel 2D -skärning och komplex 3D -skärning varje dag.
Operatörer bör vara medvetna om att det finns en stor skillnad mellan delnoggrannhet och maskinrörelse noggrannhet. Till och med en maskin med nästan perfekt noggrannhet, dynamisk rörelse, hastighetskontroll och utmärkt repeterbarhet kanske inte kan producera "perfekta" delar. Noggrannheten för den färdiga delen är en kombination av processfel, maskinfel (XY -prestanda) och stabilitet i arbetsstycket (fixtur, planhet och temperaturstabilitet).
Vid skärmaterial med en tjocklek på mindre än 1 tum är vattenstrålens noggrannhet vanligtvis mellan ± 0,003 till 0,015 tum (0,07 till 0,4 mm). Materialens noggrannhet som är mer än 1 tum tjock är inom ± 0,005 till 0,100 tum (0,12 till 2,5 mm). Högpresterande XY-tabellen är utformad för linjär positioneringsnoggrannhet på 0,005 tum eller högre.
Potentiella fel som påverkar noggrannheten inkluderar verktyg för verktygskompensation, programmeringsfel och maskinrörelse. Verktygskompensation är värdeinmatningen i kontrollsystemet för att ta hänsyn till skärbredden på jet--det vill säga mängden skärväg som måste utvidgas för att den sista delen ska få rätt storlek. För att undvika potentiella fel i högprecisionsarbete bör operatörerna utföra provnedskärningar och förstå att verktygskompensationen måste justeras för att matcha frekvensen för slitage av blandningsröret.
Programmeringsfel inträffar oftast eftersom vissa XY -kontroller inte visar dimensionerna på delprogrammet, vilket gör det svårt att upptäcka bristen på dimensionell matchning mellan delprogrammet och CAD -ritningen. Viktiga aspekter av maskinrörelse som kan införa fel är klyftan och repeterbarheten i den mekaniska enheten. Servojustering är också viktig, eftersom felaktig servojustering kan orsaka fel i luckor, repeterbarhet, vertikalitet och chatter. Små delar med en längd och bredd på mindre än 12 tum kräver inte så många XY -bord som stora delar, så möjligheten till maskinrörelsesfel är mindre.
Slipmedel står för två tredjedelar av driftskostnaderna för WaterJet-system. Andra inkluderar kraft, vatten, luft, tätningar, kontrollventiler, öppningar, blandningsrör, vatteninloppsfilter och reservdelar för hydraulpumpar och högtryckscylindrar.
Full kraftverksamhet verkade dyrare till en början, men produktivitetsökningen överskred kostnaden. När den slipande flödeshastigheten ökar kommer skärhastigheten att öka och kostnaden per tum kommer att minska tills den når den optimala punkten. För maximal produktivitet bör operatören köra skärhuvudet med den snabbaste skärhastigheten och maximal hästkrafter för optimal användning. Om ett 100-hästkraftssystem bara kan köra ett 50-hästkrafthuvud, kan du köra två huvuden på systemet uppnå denna effektivitet.
Optimering av slipande vattendragning kräver uppmärksamhet på den specifika situationen, men kan ge utmärkta produktivitetsökningar.
Det är oklokt att skära ett luftgap som är större än 0,020 tum eftersom jeten öppnas i klyftan och minskar grovt lägre nivåer. Att stapla de materiella arken nära kan förhindra detta.
Mät produktiviteten vad gäller kostnad per tum (det vill säga antalet delar som tillverkas av systemet), inte kostnad per timme. Faktum är att snabb produktion är nödvändig för att amortera indirekta kostnader.
Vattenstrålar som ofta genomtränger kompositmaterial, glas och stenar bör vara utrustade med en styrenhet som kan minska och öka vattentrycket. Vakuumassistent och annan teknik ökar sannolikheten för att framgångsrikt genomtränga bräckliga eller laminerade material utan att skada målmaterialet.
Materialhanteringsautomation är bara vettig när materialhantering står för en stor del av produktionskostnaden för delar. Slipande vattenjetmaskiner använder vanligtvis manuell lossning, medan plattskärning huvudsakligen använder automatisering.
De flesta WaterJet -system använder vanligt kranvatten, och 90% av WaterJet -operatörerna gör inga andra beredningar än att mjukgöra vattnet innan du skickar vattnet till inloppsfiltret. Att använda omvänd osmos och avjoniserare för att rena vatten kan vara frestande, men att ta bort joner gör det lättare för vattnet att absorbera joner från metaller i pumpar och högtrycksrör. Det kan förlänga livslängden, men kostnaden för att ersätta högtryckscylindern, kontrollera ventilen och slutskyddet är mycket högre.
Undervattensskärning minskar ytfrostning (även känd som "dimning") på den övre kanten av slipande vattendragning, samtidigt som det minskar jetbuller och arbetsplatsens kaos kraftigt. Detta minskar emellertid synligheten för strålen, så det rekommenderas att använda elektronisk prestandaövervakning för att upptäcka avvikelser från toppförhållanden och stoppa systemet innan någon komponentskada.
För system som använder olika slipande skärmstorlekar för olika jobb, använd ytterligare lagring och mätning för vanliga storlekar. Små (100 lb) eller stora (500 till 2 000 lb) bulköverföring och relaterade mätventiler möjliggör snabb växling mellan skärmnätstorlekar, vilket minskar driftstopp och krångel, samtidigt som produktiviteten ökar.
Separatorn kan effektivt klippa material med en tjocklek på mindre än 0,3 tum. Även om dessa luggar vanligtvis kan säkerställa en andra slipning av kranen, kan de uppnå snabbare materialhantering. Hårdare material kommer att ha mindre etiketter.
Maskin med slipande vattenstråle och kontrollerar skärdjupet. För rätt delar kan denna framväxande process ge ett övertygande alternativ.
Sunlight-Tech Inc. har använt GF-bearbetningslösningarnas mikrommachining och mikromilleringscentra för att producera delar med toleranser mindre än 1 mikron.
WaterJet -skärning upptar en plats inom materialtillverkning. Den här artikeln tittar på hur WaterJets fungerar för din butik och tittar på processen.
Posttid: Sep-04-2021