Zijn 5-as waterjets werkelijk 'all-wet'? Inzichten in snijprestaties

Sinds de conceptie van abrasieve waterjetsnijden is het proces van materiaalsnijden niet alleen gebruikt in 2D (vlakke blad) toepassingen, maar ook in 3D (5-as) toepassingen. In de afgelopen 15 jaar is de toepassing van 5-as terug ontwikkeld in het vlakke blad snijgebied van waterjets waar ondernemende bedrijven beloofden dat het betere snelheden en hogere toleranties in vlakke delen zou bieden. In dit exclusieve artikel gebruiken we onze ervaring en de ervaringen van onze gebruikers om in de verschillende vormen van 5-as waterjetsnijden te duiken, wat het allemaal betekent, waar het toe past, waar het niet en hoe u kunt bepalen of 5-as snijden goed is voor u.

Wat is 5-as waterjet

Klanten en verkoopprofessionals hebben veel verschillende categorieën van waterjetsnijden samengevoegd in de aanduiding van "5-as" waterjet. Laten we deze categorie van ontwerpen voor de gebruiker opsplitsen in 4 basiscategorieën van machineontwerpen:

1. Robotgestuurd
2. Brugtype / groot formaat
3. Vlakke bladsnijden met 5-as capaciteit toegevoegd
4. Vlakke bladsnijden met afbuigcompenserende kantelkoppen toegevoegd

De eerste 2 typen "5-as waterjets" zijn toepassingsgedreven en zullen doorgaans ontworpen of geconfigureerd worden om aan de specifieke vereisten van de klant te voldoen. De laatste 2 zijn bij verre de meest voorkomende en populaire opties en zijn slechts aanpassingen op een bestaand machineontwerp aanbod om de prestaties en mogelijkheden van een anders typisch vlakke blad snijmachine te verbeteren of te verbeteren.

Robotgestuurd

Hoewel alle systemen theoretisch "robotisch (CNC) gestuurd" zijn, hebben verschillende fabrikanten een "van de plank" robotische manipulator/arm genomen en een waterjetsnijhoofd eraan bevestigd. Hoewel deze waterjetsystemen slechts een robotarm zijn met het waterjetsnijhoofd eraan bevestigd, kunnen ze zeer nuttig zijn gegeven de juiste toepassing, aangezien ze zeer bekwaam en capabel zijn gegeven de flexibiliteit van de robotische armbewegingsmogelijkheden. In moeilijk te bereiken en onhandige toepassingen kan de robotarm een groot voordeel zijn. Er zijn echter enkele grote nadelen aan deze aanpak.

Deze systemen zijn doorgaans een "teach" type robotisch bewegingssysteem dat veel meer insteltijd vereist dan een typisch vlakke blad snijssysteem en hoewel dit zeer flexibele systemen zijn die vlakke bladen van materiaal kunnen snijden, is hun hoofddoel het snijden van unieke contouren en vormen in 3 dimensies de meeste tijd. Hun opstelling, veiligheidsoverwegingen, vastzetten en programmeren kunnen moeilijk en onhandig zijn, maar dat wordt gemakkelijk wettgemaakt met hun unieke flexibiliteit en mogelijkheden als uw toepassingen grote en complexe 3D vormen 90-100% van de snijtijd zijn. Voor de meeste winkels die vormen uitsnijden uit vlakke bladen, zijn deze typen 5-as waterjetsystemen onhandig, onveilig en moeilijk te bedienen.

Deze systemen zijn doorgaans gevonden in snijtoepassingen zoals architectuur, kunstwerk, hoge productie van moeilijk te machine componenten en extreme omgevingen zoals nucleaire toepassingen.

Brugtype

Brugtype 5-as waterjetsnijsystemen zijn doorgaans machines met een articulaterende mondstuk capable van 180+/- graden beweging in een A/B-as configuratie gemonteerd op een machine met een grote reis Z-as toelaat voor genoeg bereik en mogelijkheden. Deze systemen vereisen ook een groot deel van deelvastzetting, opstelling en programmeervaardigheden en lenen zich doorgaans niet goed voor eenvoudige 2D vlakke bladsnijden, hoewel dat een mogelijke toepassing binnen zijn bereik van mogelijkheden is.

Deze systemen worden het meest gebruikt in toepassingen zoals luchtvaart, scheepsbouw en prototype winkels.

De meest voorkomende typen 5-as waterjets die gevonden zullen zijn, zijn waterjet vlakke blad snijsystemen uitgerust met een optionele 5-as kop en de meer voorkomende, althans beperkte versie, de afbuigcompenserende kop.

Afbuigcompenserende kop

Afbuigcompensatie is aangeboden onder de handelsnamen van Tilt-A-Jet (Omax Corp) en Dynamic Waterjet (Flow Corp). Deze snijkoppen bieden een beperkte hoek van beweging en zijn ontworpen om vlakke bladsnijsnelheden te verbeteren. Omdat de waterjetstroom van nature "achterblijft" achter de positie van het mondstuk terwijl de jetstroom zich door het materiaal maal, staan deze koppen toe dat het mondstuk slechts een paar graden kantelt om te compenseren voor de van nature voorkomende hoek die tijdens het waterjetproces ontstaat bij hogere snelheden. Deze bijlagen staan ook toe dat het mondstuk de jetstroom voor een komende hoek voorpositioneert en daarmee compenseert voor de stroom die achterblijft in de hoeken om hoekuitwassing te voorkomen, weer bij hogere waterjetsnijsnelheden.

Een groot effect van het waterjetsnijproces moet in overweging genomen worden bij het kiezen van deze typen compenserende koppen. Hoewel de waterjet geometrisch kan compenseren voor de van nature voorkomende afbuig en jetstroom achterblijven bij hogere snijsnelheden, kunnen deze kanteltechnologieën het natuurlijke effect van ribvorming in het materiaal niet veranderen dat ontstaat door te snel door het materiaal te bewegen. Deze "striaties" (zie foto rechts) zoals ze genoemd worden, kunnen alleen geëlimineerd worden door het snijproces te vertragen tot een acceptabel afwerkingsniveau, waar u wellicht vindt dat de deellijnvormigheid EN afwerking die vereist is, de behoefte aan deze bijlagen elimineert of aanzienlijk vermindert. Ook kwalitatieve 2-as snijsystemen zullen zeer ontwikkelde versnelling en vertraging besturingen voor hoeken hebben, waardoor de achterblijvende jetstroom in hoeken kan inhalen, hoekuitwassing elimineert, hoewel bij een iets langzamere voedsnelheid.

Voordelen:

• Vermindert of elimineert afbuig in waterjet gesneden delen
• Verhoogde snelheid terwijl geometrische nauwkeurigheid behouden blijft

Nadelen:

• Complexiteit van ontwerp
• Verhoogde insteltijd vereist voor deelproberen
• Verhoogd onderhoud en reparatie
• Bladvlakheid een vereiste.
• Exacte mondstukoffset (afstand van mondstuk tot materiaal) een vereiste.
• Elimineert NIET "striaties" die optreden bij hoge snelheid.
• Materiaaloppervlak proberen vereist

5-as kop

De optionele 5-as koppen staan toe voor additionele snijmogelijkheden op een standaard vlakke blad waterjetsysteem. Deze hebben typisch alle voordelen van de afbuigcompenserende koppen hierboven beschreven, maar voegen ook de mogelijkheid toe om complexe afbuigen te snijden. Terwijl deze bijlagen de machinecapaciteit verhogen, komen ze met een prijs, en niet alleen de aankoopprijs. 5-as snijden vereist dat de besturing de exacte afmetingen kent tussen de mondspits en het materiaaloppervlak, net als zijn neef de afbuigcompenserende kop, dit wordt gedaan via een proberingscyclus wat complexiteit aan de machine toevoegt en tijd aan de cyclus.

Kopers hebben 5-as mogelijkheden in het verleden overwogen voor veel van de verkeerde redenen. Hoewel deze systemen u de mogelijkheden geven om kenmerken te snijden zoals fasen en rechte afbuigen, zou u uw aankoop nooit moeten rechtvaardigen, of uw machine gebruiken voor deze, of enige functie die gemakkelijk op een buitenoperatie kan worden gedaan, en hier is waarom; uw waterjet opereert tegen een kost van ongeveer $30-$35 per uur - dat is puur het bedrag dat het kost om de "beest" te voeden (granaat, verbruiksartikelen, etc.). Als u een gat op een boorbank in 30 seconden kunt affaseren, zal uw kost veel goedkoper zijn dan het laten articuleren van die hoek door de waterjetkop over verschillende minuten, hetzelfde voor letselvoorbereiding afbuigen, etc. De algemene regel is: Als u het van de straal kunt afsnijden, doe het dan! Het is gewoon goedkoper.

Voordelen van 5-as

• Vermogen om scherpe hoeken van 45 graden of meer te snijden
• Kan dezelfde additionele voordelen bieden van afbuigcompenserende kop

Nadelen van 5-as

• Complexiteit van ontwerp
• Verhoogde insteltijd vereist voor deelproberen
• Verhoogde onderhouds- en reparatiekosten
• Bladvlakheid een vereiste.
• Exacte mondstukoffset (afstand van mondstuk tot materiaal) een vereiste.
• Elimineert niet "striaties" die optreden bij hoge snelheid.

Dus de oorspronkelijke vraag was: Is 5-as waterjet all wet?

Als u de juiste toepassing heeft, kan 5-as waterjetsnijden extreem winstgevend zijn. Of het nu een robotarm, portaaltype of zelfs de 5-as snijhoofdbijlage is, deze toepassingen kunnen echte geldmakers zijn voor een waterjetsnijssysteem en een waterjet job shop. Echter, de afbuigcompenserende type koppen vereisen een diepere en grondigere beoordeling, aangezien doorgaans, waar u rechte en goede geometrie nodig hebt, u ook een gladde en precisie afwerking nodig hebt en de enigste manier om dat te bereiken is om de voedsnelheid te vertragen, wat op zijn beurt rechte en schone randen produceert, waardoor het argument voor deze type koppen aanzienlijk minder geldig wordt.

Als u wilt bespreken met een van onze experts hoe een 5-as waterjetsnijssysteem voor uw toepassing kan werken, of als u wilt bespreken de capaciteit toe te voegen aan uw volgende machine, neem dan contact op met de experts bij Southern Fabricating Machinery Sales vandaag nog! Bel ons direct op 813-444-4555 of bezoek ons op het web op WWW.SOUTHERNFABSALES.COM

Op zoek naar een waterjet nu? Bekijk onze selectie van 2, 3 en 5-as waterjetsnijsystemen HIER

Bezoek onze waterjet technische referentie sectie HIER en schrijf u in om artikelen net als deze per e-mail te ontvangen wanneer gepubliceerd.

Vind u deze post leuk? U zult ook genieten van:
Waterjets 101: abrasieve waterjet bewerking
Hoe de juiste waterjetsnijmachine te kiezen
Granaat verwijderingsopties voor waterjet operators