Vatnsskurður er kannski einfaldari vinnsluaðferð, en hún er búin öflugum kýli og krefst þess að rekstraraðilinn sé meðvitaður um slit og nákvæmni margra hluta.
Einfaldasta vatnsþotaskurðarferlið er að skera háþrýstivatnsþotur í efni. Þessi tækni er venjulega viðbót við aðrar vinnslutækni, svo sem fræsingu, leysigeisla, rafstuðning og plasma. Í vatnsþotaferlinu myndast engin skaðleg efni eða gufa, og ekkert hitaáhrifasvæði eða vélrænt álag myndast. Vatnsþotur geta skorið örsmá smáatriði á steini, gleri og málmi; borað fljótt göt í títan; skorið matvæli; og jafnvel drepið sýkla í drykkjum og sósum.
Allar vatnsþrýstivélar eru með dælu sem getur þrýst á vatnið til að það dælist í skurðarhausinn, þar sem það er breytt í ofurhljóðstraum. Það eru tvær megingerðir af dælum: dælur með beinni drifkrafti og dælur með hvata.
Hlutverk beindrifsdælunnar er svipað og hjá háþrýstihreinsi, og þriggja strokka dælan knýr þrjár stimpilrásir beint frá rafmótornum. Hámarks samfelldur vinnuþrýstingur er 10% til 25% lægri en hjá svipuðum hvatadælum, en þetta heldur þeim samt á bilinu 20.000 og 50.000 psi.
Dælur sem byggja á þrýstingsaukningu eru meirihluti ofurháþrýstidæla (þ.e. dælur yfir 30.000 psi). Þessar dælur innihalda tvær vökvarásir, eina fyrir vatn og hina fyrir vökvakerfi. Vatnsinntakssían fer fyrst í gegnum 1 míkron rörlykjusíu og síðan 0,45 míkron síu til að sjúga inn venjulegt kranavatn. Þetta vatn fer inn í hvatadæluna. Áður en það fer inn í hvatadæluna er þrýstingurinn í hvatadælunni haldið við um 90 psi. Þar er þrýstingurinn aukinn í 60.000 psi. Áður en vatnið loksins fer úr dælusettinu og nær skurðarhausnum í gegnum leiðsluna fer vatnið í gegnum höggdeyfinn. Tækið getur bælt niður þrýstingssveiflur til að bæta samræmi og útrýma púlsum sem skilja eftir sig merki á vinnustykkinu.
Í vökvakerfinu dregur rafmótorinn, milli rafmótoranna, olíu úr olíutankinum og þrýstir á hann. Þrýstiolían rennur að dreifingargreininni og loki dreifingargreinarinnar sprautar til skiptis vökvaolíu á báðar hliðar kex- og stimpilsamstæðunnar til að mynda slagvirkni hvata. Þar sem yfirborð stimpilsins er minna en yfirborð kexsins „eykur“ olíuþrýstingurinn vatnsþrýstinginn.
Hvetjarinn er stimpildæla, sem þýðir að kex- og stimpilsamstæðan dælir háþrýstingsvatni frá annarri hlið hvatans, en lágþrýstingsvatn fyllir hina hliðina. Endurhringrásin gerir einnig vökvaolíunni kleift að kólna þegar hún fer aftur í tankinn. Bakstreymislokinn tryggir að lágþrýstings- og háþrýstingsvatn geti aðeins runnið í eina átt. Háþrýstingsstrokkanir og endalokin sem umlykja stimpil- og kexíhlutina verða að uppfylla sérstakar kröfur til að þola krafta ferlisins og stöðuga þrýstingshringrás. Allt kerfið er hannað til að bila smám saman og leki mun renna í sérstök „frárennslishol“ sem rekstraraðilinn getur fylgst með til að skipuleggja reglulegt viðhald betur.
Sérstök háþrýstipípa flytur vatnið að skurðarhausnum. Pípan getur einnig veitt skurðarhausnum hreyfifrelsi, allt eftir stærð pípunnar. Ryðfrítt stál er valið efni fyrir þessar pípur og það eru þrjár algengar stærðir. Stálpípur með þvermál 1/4 tommu eru nógu sveigjanlegar til að tengjast íþróttabúnaði en eru ekki ráðlagðar fyrir langar vegalengdir á háþrýstivatni. Þar sem þetta rör er auðvelt að beygja, jafnvel í rúllu, getur lengd 10 til 20 fet náð X-, Y- og Z-hreyfingu. Stærri 3/8 tommu pípur flytja venjulega vatn frá dælunni að botni hreyfanlegs búnaðar. Þó að hægt sé að beygja þær henta þær almennt ekki fyrir flutningsbúnað í leiðslum. Stærsta pípan, sem mælist 9/16 tommur, er best til að flytja háþrýstivatn langar vegalengdir. Stærra þvermál hjálpar til við að draga úr þrýstingstapi. Pípur af þessari stærð eru mjög samhæfar stórum dælum, því mikið magn af háþrýstivatni hefur einnig meiri hættu á hugsanlegu þrýstingstapi. Hins vegar er ekki hægt að beygja pípur af þessari stærð og þarf að setja upp tengihluti í hornunum.
Vatnsþotaskurðarvélin er elsta vatnsþotaskurðarvélin og sögu hennar má rekja aftur til snemma á áttunda áratugnum. Í samanburði við snertingu við eða innöndun efna framleiða þær minna vatn á efnunum, þannig að þær eru hentugar til framleiðslu á vörum eins og bílainnréttingum og einnota bleyjum. Vökvinn er mjög þunnur - 0,004 tommur til 0,010 tommur í þvermál - og veitir afar nákvæmar rúmfræði með mjög litlu efnistapi. Skurðkrafturinn er afar lágur og festingin er venjulega einföld. Þessar vélar henta best til 24 tíma notkunar.
Þegar skurðhaus fyrir hreina vatnsþrýstivél er skoðaður er mikilvægt að hafa í huga að flæðishraðinn er örsmáar agnir eða brot úr rifefninu, ekki þrýstingurinn. Til að ná þessum mikla hraða rennur þrýstivatn í gegnum lítið gat á gimsteini (venjulega safír, rúbín eða demant) sem er festur við enda stútsins. Algeng skurðaraðferð notar op með þvermál upp á 0,004 tommur til 0,010 tommur, en sérstök forrit (eins og úðasteypa) geta notað stærðir allt að 0,10 tommur. Við 40.000 psi fer flæðið frá opinu á um það bil Mach 2 hraða, og við 60.000 psi fer flæðið yfir Mach 3.
Mismunandi skartgripir hafa mismunandi sérþekkingu í vatnsþrýstiskurði. Safír er algengasta efnið til almennra nota. Þeir endast í um það bil 50 til 100 klukkustundir af skurðartíma, þó að slípiefni með vatnsþrýstibúnaði helmingi þennan tíma. Rúbínar henta ekki fyrir hreina vatnsþrýstiskurð, en vatnsflæðið sem þeir framleiða hentar mjög vel fyrir slípiskurð. Í slípiskurðarferlinu er skurðartími rúbína um 50 til 100 klukkustundir. Demantar eru mun dýrari en safírar og rúbínar, en skurðartíminn er á milli 800 og 2.000 klukkustundir. Þetta gerir demantinn sérstaklega hentugan til 24 klukkustunda notkunar. Í sumum tilfellum er einnig hægt að hreinsa demantsopið með ómskoðun og endurnýta það.
Í vatnsþrýstivélinni er það ekki vatnsflæðið sjálft sem fjarlægir efni. Hins vegar flýtir vatnsflæðið fyrir slípiefnum sem tæra efnið. Þessar vélar eru þúsund sinnum öflugri en hreinar vatnsþrýstivélar og geta skorið hörð efni eins og málm, stein, samsett efni og keramik.
Slípistraumurinn er stærri en hreinn vatnsstraumur, með þvermál á milli 0,020 tommur og 0,050 tommur. Þeir geta skorið stafla og efni allt að 10 tommu þykkt án þess að skapa hitaáhrifasvæði eða vélrænt álag. Þótt styrkur þeirra hafi aukist er skurðkraftur slípistraumsins enn minni en eitt pund. Næstum allar slípistútunaraðgerðir nota þotubúnað og auðvelt er að skipta úr notkun með einum haus yfir í notkun með mörgum hausum, og jafnvel slípistútuna er hægt að breyta í hreinan vatnsstraum.
Slípiefnið er hart, sérstaklega valið og stórt sandkorn - oftast granat. Mismunandi stærðir af grindum henta fyrir mismunandi verkefni. Slétt yfirborð er hægt að fá með 120 möskva slípiefni, en 80 möskva slípiefni hafa reynst hentugra fyrir almennar notkunar. Skurðurhraði 50 möskva slípiefnis er hraðari, en yfirborðið er aðeins hrjúfara.
Þó að vatnsþotur séu auðveldari í notkun en margar aðrar vélar, þá krefst blöndunarrörið athygli notandans. Hröðunargeta þessa rörs er eins og riffilhlaup, með mismunandi stærðum og mismunandi endingartíma. Langvarandi blöndunarrörið er byltingarkennd nýjung í slípiefnisskurði með vatnsþota, en rörið er samt mjög brothætt - ef skurðarhausinn kemst í snertingu við festingu, þungan hlut eða efnið sem skurðarrörið er ætlað að brotna. Ekki er hægt að gera við skemmdar rör, þannig að til að halda kostnaði niðri þarf að lágmarka endurnýjun. Nútímavélar eru venjulega með sjálfvirka árekstrarskynjun til að koma í veg fyrir árekstra við blöndunarrörið.
Fjarlægðin milli blöndunarrörsins og efnisins sem á að nota er venjulega á bilinu 0,010 til 0,200 tommur, en notandinn verður að hafa í huga að fjarlægð sem er meiri en 0,080 tommur veldur því að frost myndast efst á skurðbrún hlutarins. Skurður undir vatni og aðrar aðferðir geta dregið úr eða útrýmt þessari frostmyndun.
Í upphafi var blöndunarrörið úr wolframkarbíði og hafði aðeins endingartíma í fjórar til sex skurðarstundir. Ódýrar samsettar pípur í dag geta náð skurðartíma í 35 til 60 klukkustundir og eru ráðlagðar fyrir grófa skurð eða þjálfun nýrra notenda. Samsett sementað karbítrör lengir endingartíma sinn í 80 til 90 skurðarstundir. Hágæða samsett sementað karbítrör hefur skurðartíma í 100 til 150 klukkustundir, hentar fyrir nákvæmni og dagleg vinnu og sýnir fyrirsjáanlegustu sammiðja slit.
Auk þess að veita hreyfingu verða vatnsþrýstivélar einnig að innihalda aðferð til að festa vinnustykkið og kerfi til að safna og safna vatni og rusli frá vinnsluaðgerðum.
Kyrrstæðar og einvíðar vélar eru einföldustu vatnsþoturnar. Kyrrstæðar vatnsþotur eru almennt notaðar í geimferðum til að snyrta samsett efni. Rekstraraðili færir efnið í lækinn eins og bandsög, á meðan gríparinn safnar læknum og ruslinu. Flestar kyrrstæðar vatnsþotur eru hreinar vatnsþotur, en ekki allar. Rifvélin er afbrigði af kyrrstæðu vélinni, þar sem vörur eins og pappír eru fóðraðar í gegnum vélina og vatnsþotan sker vöruna í ákveðna breidd. Þversniðsvél er vél sem hreyfist eftir ás. Þær vinna oft með rifvélum til að búa til ristalaga mynstur á vörum eins og sjálfsölum eins og brownies. Rifvélin sker vöruna í ákveðna breidd, á meðan þversniðsvélin sker vöruna sem er fóðruð fyrir neðan hana.
Notendur ættu ekki að nota þessa tegund af slípiefni handvirkt. Það er erfitt að færa skurðhlutinn á ákveðnum og jöfnum hraða og það er afar hættulegt. Margir framleiðendur munu ekki einu sinni gefa upp tilboð í vélar fyrir þessar stillingar.
XY-borðið, einnig kallað flatbed skurðarvél, er algengasta tvívíddar vatnsþotaskurðarvélin. Hrein vatnsþota skera þéttingar, plast, gúmmí og froðu, en slípiefni skera málma, samsett efni, gler, stein og keramik. Vinnuborðið getur verið eins lítið og 2 × 4 fet eða allt að 30 × 100 fet. Venjulega er stjórnun þessara véla með CNC eða tölvu. Servómótorar, venjulega með lokaðri lykkju, tryggja heilleika staðsetningar og hraða. Grunneiningin inniheldur línulegar leiðbeiningar, leguhús og kúluskrúfudrif, en brúareiningin inniheldur einnig þessa tækni og söfnunartankurinn inniheldur efnisstuðning.
XY vinnubekkir eru venjulega fáanlegir í tveimur gerðum: miðlínu vinnubekkurinn með gantry-teinum inniheldur tvær grunnleiðarteina og brú, en cantilever vinnubekkurinn notar grunn og stífa brú. Báðar vélargerðirnar eru með einhvers konar hæðarstillingu á höfði. Þessi stilling á Z-ásnum getur verið með handvirkri sveif, rafmagnsskrúfu eða fullkomlega forritanlegri servóskrúfu.
Botnvatnsgeymirinn á XY vinnuborðinu er venjulega vatnstankur fylltur með vatni, sem er búinn grindum eða rimlum til að styðja við vinnustykkið. Skurðarferlið notar þessa stuðninga hægt. Hægt er að þrífa gildruna sjálfkrafa, úrganginn er geymdur í ílátinu, eða það getur verið handvirkt, og rekstraraðilinn mokar reglulega úr dósinni.
Þar sem hlutfall hluta með nánast engum sléttum fleti eykst, eru fimm ása (eða fleiri) eiginleikar nauðsynlegir fyrir nútíma vatnsþrýstiskurð. Sem betur fer veitir léttur skurðarhaus og lágt bakslag við skurðarferlið hönnuðum frelsi sem fræsun með miklu álagi hefur ekki. Fimm ása vatnsþrýstiskurður notaði upphaflega sniðmátakerfi, en notendur sneru sér fljótlega að forritanlegum fimm ása skurði til að losna við kostnað við sniðmát.
Hins vegar, jafnvel með sérstökum hugbúnaði, er þrívíddarskurður flóknari en tvívíddarskurður. Samsetti halahluti Boeing 777 er öfgafullt dæmi. Fyrst hleður rekstraraðilinn upp forritinu og forritar sveigjanlegan „pogostick“ stöng. Yfirhafnarkraninn flytur efnið úr hlutunum og fjaðurstöngin er skrúfuð af í viðeigandi hæð og hlutarnir eru festir. Sérstakur Z-ás sem sker ekki notar snertiskynjara til að staðsetja hlutinn nákvæmlega í geimnum og sýnir punkta til að fá rétta hæð og stefnu hlutarins. Eftir það er forritið beint aftur á raunverulega staðsetningu hlutarins; skynjarinn dregur sig til baka til að rýma fyrir Z-ás skurðarhaussins; forritið keyrir til að stjórna öllum fimm ásunum til að halda skurðarhausnum hornrétt á yfirborðið sem á að skera og til að starfa eftir þörfum. Ferðast á nákvæmum hraða.
Slípiefni eru nauðsynleg til að skera samsett efni eða hvaða málm sem er stærra en 0,05 tommur, sem þýðir að koma þarf í veg fyrir að útkastarinn skeri fjöðrastöngina og verkfærabeðið eftir skurð. Sérstök punktagreining er besta leiðin til að ná fimmása vatnsþrýstiskurði. Prófanir hafa sýnt að þessi tækni getur stöðvað 50 hestafla þotu undir 6 tommur. C-laga ramminn tengir gríparann við Z-ásinn til að grípa kúluna rétt þegar höfuðið snyrtir allan ummál hlutarins. Punktagreinirinn stöðvar einnig núning og neytir stálkúlna á hraða sem er um 0,5 til 1 pund á klukkustund. Í þessu kerfi er þotan stöðvuð með dreifingu hreyfiorku: eftir að þotan fer inn í gildruna lendir hún í stálkúlunni sem er inni í henni og stálkúlan snýst til að neyta orku þotunnar. Jafnvel þegar hún er lárétt og (í sumum tilfellum) á hvolfi getur punktagreinirinn virkað.
Ekki eru allir fimmása hlutar jafn flóknir. Þegar stærð hlutarins eykst verður forritastilling og staðfesting á staðsetningu hlutarins og nákvæmni skurðar flóknari. Margar verkstæði nota þrívíddarvélar fyrir einfalda 2D skurð og flókna 3D skurð á hverjum degi.
Rekstraraðilar ættu að vera meðvitaðir um að mikill munur er á nákvæmni hluta og nákvæmni í hreyfingu vélarinnar. Jafnvel vél með næstum fullkomna nákvæmni, kraftmikla hreyfingu, hraðastýringu og framúrskarandi endurtekningarhæfni getur hugsanlega ekki framleitt „fullkomna“ hluti. Nákvæmni fullunninna hluta er sambland af ferlisvillu, vélvillu (XY-afköstum) og stöðugleika vinnustykkisins (festingu, flatneskju og hitastigsstöðugleika).
Þegar skorið er efni sem er minna en 1 tomma þykkt er nákvæmni vatnsþotunnar venjulega á bilinu ±0,003 til 0,015 tommur (0,07 til 0,4 mm). Nákvæmni efna sem eru þykkari en 1 tomma er á bilinu ±0,005 til 0,100 tommur (0,12 til 2,5 mm). Háþróaða XY-borðið er hannað fyrir línulega staðsetningarnákvæmni upp á 0,005 tommur eða meira.
Möguleg villur sem hafa áhrif á nákvæmni eru meðal annars villur í verkfærabótum, forritunarvillur og hreyfingar vélarinnar. Verkfærabót er gildið sem sett er inn í stjórnkerfið til að taka tillit til skurðbreiddar þotunnar - það er að segja, magn skurðarleiðarinnar sem þarf að stækka til þess að lokahlutinn fái rétta stærð. Til að forðast hugsanleg villur í nákvæmnivinnu ættu rekstraraðilar að framkvæma prufuskurði og skilja að verkfærabót verður að vera stillt til að passa við slit á blöndunarrörinu.
Forritunarvillur eiga sér oftast stað vegna þess að sumar XY-stýringar sýna ekki víddir í hlutaforritinu, sem gerir það erfitt að greina skort á víddarsamsvörun milli hlutaforritsins og CAD-teikningarinnar. Mikilvægir þættir í hreyfingu vélarinnar sem geta valdið villum eru bil og endurtekningarhæfni í vélrænu einingunni. Servóstilling er einnig mikilvæg, því óviðeigandi servóstilling getur valdið villum í bilum, endurtekningarhæfni, lóðréttu og titringi. Lítil hlutar sem eru minni en 12 tommur að lengd og breidd þurfa ekki eins mörg XY-borð og stórir hlutar, þannig að líkurnar á villum í hreyfingu vélarinnar eru minni.
Slípiefni standa undir tveimur þriðju hluta rekstrarkostnaðar vatnsþrýstikerfa. Aðrir kostnaður felur í sér orku, vatn, loft, þéttingar, bakstreymisloka, op, blöndunarrör, vatnsinntakssíur og varahluti fyrir vökvadælur og háþrýstistrokka.
Fullt afl virtist dýrara í fyrstu, en aukningin í framleiðni fór fram úr kostnaðinum. Þegar rennslishraði slípiefnisins eykst eykst skurðhraðinn og kostnaður á tommu lækkar þar til hann nær kjörpunkti. Til að hámarka framleiðni ætti rekstraraðilinn að keyra skurðarhausinn á hraðasta skurðhraða og hámarks hestöflum til að nýta hann sem best. Ef 100 hestafla kerfi getur aðeins keyrt 50 hestafla haus, þá er hægt að ná þessari skilvirkni með því að keyra tvo hausa á kerfinu.
Að hámarka vatnsþrýstiskurð með slípiefni krefst athygli á hverju tilviki fyrir sig, en getur leitt til framúrskarandi framleiðniaukningar.
Það er óskynsamlegt að skera loftbil sem er stærra en 0,020 tommur því að stúturinn opnast í bilinu og sker gróft neðri hæðir. Að stafla efnisblöðunum þétt saman getur komið í veg fyrir þetta.
Mælið framleiðni út frá kostnaði á tommu (þ.e. fjölda hluta sem kerfið framleiðir), ekki kostnaði á klukkustund. Reyndar er hröð framleiðsla nauðsynleg til að afskrifa óbeinan kostnað.
Vatnsþotur sem oft stinga í gegnum samsett efni, gler og steina ættu að vera búnar stjórntæki sem getur dregið úr og aukið vatnsþrýsting. Lofttæmisaðstoð og önnur tækni auka líkurnar á að stinga í gegnum brothætt eða lagskipt efni án þess að skemma efnið.
Sjálfvirkni efnismeðhöndlunar er aðeins skynsamleg þegar efnismeðhöndlun er stór hluti af framleiðslukostnaði hluta. Slípivélar með vatnsþrýstibúnaði nota venjulega handvirka losun en plötuskurður notar aðallega sjálfvirkni.
Flest vatnsþrýstikerfi nota venjulegt kranavatn og 90% vatnsþrýstikerfisnotenda gera engar aðrar undirbúningar en að mýkja vatnið áður en það er sent í inntakssíuna. Að nota öfuga himnuflæði og afjónunarkerfi til að hreinsa vatn getur verið freistandi, en að fjarlægja jónir auðveldar vatninu að taka upp jónir úr málmum í dælum og háþrýstilögnum. Það getur lengt líftíma opsins, en kostnaðurinn við að skipta um háþrýstistrokk, bakstreymisloka og endalok er mun hærri.
Neðansjávarskurður dregur úr yfirborðsfroðu (einnig þekkt sem „þokumyndun“) á efri brún slípivatnsskurðar, en dregur einnig verulega úr hávaða frá þotunni og ringulreið á vinnustað. Þetta dregur þó úr sýnileika þotunnar, þannig að mælt er með því að nota rafræna afköstavöktun til að greina frávik frá hámarksskilyrðum og stöðva kerfið áður en nokkur skemmd verður á íhlutum.
Fyrir kerfi sem nota mismunandi stærðir af sigti fyrir mismunandi verkefni, vinsamlegast notið viðbótargeymslu og mælingar fyrir algengar stærðir. Lítil (100 lb) eða stór (500 til 2.000 lb) magnflutningskerfi og tengdir mælilokar gera kleift að skipta hratt á milli möskvastærða sigti, sem dregur úr niðurtíma og fyrirhöfn og eykur framleiðni.
Aðskiljarinn getur á áhrifaríkan hátt skorið efni með þykkt minni en 0,3 tommur. Þó að þessir festingar geti venjulega tryggt aðra slípun á krananum, geta þeir náð hraðari meðhöndlun efnis. Harðari efni munu hafa minni merkimiða.
Vél með slípiefnisvatnsþrýsti og stjórnaðu skurðardýptinni. Fyrir réttu hlutana gæti þessi nýja aðferð verið sannfærandi valkostur.
Sunlight-Tech Inc. hefur notað Microlution leysir-örvinnslu- og örfræsingarstöðvar GF Machining Solutions til að framleiða hluti með vikmörkum minni en 1 míkron.
Vatnsþrýstiskurður gegnir mikilvægu hlutverki í framleiðslu efnis. Þessi grein fjallar um hvernig vatnsþrýstiskurður virkar fyrir verslunina þína og ferlið er skoðað.
Birtingartími: 4. september 2021