ウォータージェットの切断はより単純な処理方法かもしれませんが、強力なパンチが装備されており、複数の部品の摩耗と精度に対する認識を維持する必要があります。
最も単純なウォータージェット切断は、高圧ウォータージェットを材料に切断するプロセスです。このテクノロジーは通常、ミリング、レーザー、EDM、プラズマなど、他の処理技術を補完します。ウォータージェットプロセスでは、有害な物質や蒸気は形成されず、熱の影響を受けたゾーンや機械的応力は形成されません。ウォータージェットは、石、ガラス、金属の非常に薄い詳細をカットできます。チタンの穴をすばやく掘削します。食物を切る;飲み物やディップで病原体を殺します。
すべてのウォータージェットマシンには、カッティングヘッドへの配達のために水を加圧することができるポンプがあり、そこで超音速流に変換されます。ポンプには、ダイレクトドライブベースのポンプとブースターベースのポンプの2つのタイプがあります。
ダイレクトドライブポンプの役割は、高圧クリーナーの役割に似ており、3気筒ポンプは電気モーターから直接3つのプランジャーを駆動します。連続的な最大作業圧力は、同様のブースターポンプよりも10％から25％低いですが、これにより20,000〜50,000 psiが維持されます。
強化剤ベースのポンプは、超高圧ポンプの大部分を占めています（つまり、30,000 PSIを超えるポンプ）。これらのポンプには、1つは水用、もう1つは油圧用の2つの流体回路が含まれています。ウォーターインレットフィルターは、最初に1ミクロンのカートリッジフィルターを通過し、次に0.45ミクロンフィルターを通過して、通常の水道水を吸い込みます。この水はブースターポンプに入ります。ブースターポンプに入る前に、ブースターポンプの圧力は約90 psiに維持されます。ここでは、圧力が60,000 psiに増加します。水が最終的にポンプセットを離れ、パイプラインを通って切断ヘッドに到達する前に、水は衝撃吸収体を通過します。このデバイスは、圧力の変動を抑制して一貫性を改善し、ワークピースにマークを残すパルスを排除できます。
油圧回路では、電気モーターの間の電気モーターがオイルタンクから油を引き、それを加圧します。加圧されたオイルはマニホールドに流れ、マニホールドのバルブはビスケットとプランジャーアセンブリの両側に油圧油を交互に注入して、ブースターの脳卒中作用を生成します。プランジャーの表面はビスケットの表面よりも小さいため、油圧は水圧を「強化」します。
ブースターは往復ポンプです。つまり、ビスケットとプランジャーアセンブリはブースターの片側から高圧水を供給し、低圧の水は反対側を満たします。また、再循環により、油圧オイルがタンクに戻ったときに冷めることができます。チェックバルブにより、低圧と高圧の水が一方向にのみ流れることが保証されます。プランジャーコンポーネントとビスケットコンポーネントをカプセル化する高圧シリンダーとエンドキャップは、プロセスの力と一定の圧力サイクルに耐えるために特別な要件を満たす必要があります。システム全体が徐々に故障するように設計されており、漏れは定期的なメンテナンスをより適切にスケジュールするためにオペレーターが監視できる特別な「排水穴」に流れます。
特別な高圧パイプが水を切断ヘッドに輸送します。パイプは、パイプのサイズに応じて、切断ヘッドの移動の自由を提供することもできます。ステンレス鋼はこれらのパイプに最適な材料であり、3つの一般的なサイズがあります。直径1/4インチのスチールパイプは、スポーツ用品に接続するのに十分な柔軟性がありますが、高圧水の長距離輸送には推奨されません。このチューブは曲がりやすいため、ロールに入ることができるため、10〜20フィートの長さはX、Y、Zの動きを実現できます。 3/8インチの大きなパイプ3/8インチは通常、ポンプから移動装置の底に水を運びます。曲がっている可能性がありますが、一般にパイプラインモーション機器には適していません。 9/16インチの最大のパイプは、長距離にわたって高圧水を輸送するのに最適です。直径が大きいほど、圧力の損失を減らすことができます。このサイズのパイプは、大量の高圧水も潜在的な圧力損失のリスクが高いため、大きなポンプと非常に互換性があります。ただし、このサイズのパイプを曲げることはできず、角にフィッティングを設置する必要があります。
純水ジェット切断機は、最も初期のウォータージェット切断機であり、その歴史は1970年代初頭にまでさかのぼることができます。材料の接触または吸入と比較して、それらは材料の水が少ないため、自動車用インテリアや使い捨ておむつなどの製品の生産に適しています。液体は非常に薄い0.004インチから直径0.010インチであり、非常に詳細な幾何学を提供し、ほとんど物質的な損失がありません。切断力は非常に低く、固定は通常簡単です。これらのマシンは、24時間の操作に最適です。
純粋なウォータージェット機の切断頭を検討する場合、流速は圧力ではなく、引き裂き材料の微視的な断片または粒子であることを覚えておくことが重要です。この高速を達成するために、加圧水は、ノズルの端に固定された宝石（通常はサファイア、ルビー、またはダイヤモンド）の小さな穴を通り抜けます。典型的な切断では、0.004インチから0.010インチのオリフィス直径を使用しますが、特別な用途（スプレーコンクリートなど）は最大0.10インチのサイズを使用できます。 40,000 psiでは、オリフィスからの流れは約MACH 2の速度で移動し、60,000 psiでは、流れはマッハ3を超えます。
異なるジュエリーは、ウォータージェット切断の専門知識が異なります。サファイアは最も一般的な汎用材料です。それらは約50〜100時間の削減時間を維持しますが、研磨型のウォータージェットアプリケーションはこれらの時間を半分にします。ルビーは純粋なウォータージェット切断には適していませんが、それらが生成する水の流れは研磨切断に非常に適しています。研磨切断プロセスでは、ルビーの切断時間は約50〜100時間です。ダイヤモンドは、サファイアやルビーよりもはるかに高価ですが、切断時間は800〜2,000時間です。これにより、ダイヤモンドは24時間の操作に特に適しています。場合によっては、ダイヤモンドオリフィスを超音波的に洗浄して再利用することもできます。
研磨水ジェット機では、材料除去のメカニズムは水の流れそのものではありません。逆に、流れは研磨粒子を加速して材料を腐食させます。これらのマシンは、純粋なウォータージェット切断機よりも数千倍強力であり、金属、石、複合材料、セラミックなどの硬い材料を切断できます。
研磨川は、直径0.020インチから0.050インチの純水ジェットストリームよりも大きくなっています。彼らは、熱に影響を受けたゾーンや機械的ストレスを作成せずに、厚さ10インチまでスタックと材料をカットできます。それらの強度は増加していますが、研磨川の切断力はまだ1ポンド未満です。ほとんどすべての研磨噴射操作は噴射装置を使用し、単一頭の使用からマルチヘッドの使用に簡単に切り替えることができ、研磨型のウォータージェットさえも純粋なウォータージェットに変換できます。
研磨剤は硬く、特別に選択されたサイズの砂質ガーネットです。さまざまなグリッドサイズは、さまざまなジョブに適しています。 120のメッシュ研磨剤で滑らかな表面を取得できますが、80のメッシュ研磨剤は、汎用アプリケーションにより適していることが証明されています。 50メッシュ研磨剤の切断速度は速いですが、表面はわずかに粗いです。
ウォータージェットは他の多くの機械よりも操作が容易ですが、混合チューブにはオペレーターの注意が必要です。このチューブの加速の可能性は、さまざまなサイズと異なる交換寿命を持つライフルバレルのようなものです。長持ちする混合チューブは、研磨水ジェット切断の革新的な革新ですが、チューブはまだ非常に壊れやすいです。切断ヘッドが備品、重い物体、またはターゲット材料と接触すると、チューブはブレーキをかける可能性があります。破損したパイプを修理できないため、コストを抑えるには交換を最小限に抑える必要があります。最新の機械には、通常、混合チューブとの衝突を防ぐための自動衝突検出機能があります。
混合チューブとターゲット材料の間の分離距離は通常0.010インチから0.200インチですが、オペレーターは、0.080インチを超える分離が部品の切断端の上部につや消しを引き起こすことに留意する必要があります。水中切断およびその他の技術は、このつや消しを削減または排除することができます。
当初、ミキシングチューブはタングステンカーバイドで作られていて、4〜6回のカット時間のサービス寿命しかありませんでした。今日の低コストの複合パイプは、35〜60時間の切断寿命に到達することができ、大まかな切断またはトレーニングの新しいオペレーターに推奨されます。複合セメントセメント炭化物チューブは、サービス寿命を80〜90回の切断時間に延長します。高品質の複合セメントセメント炭化物チューブは、100〜150時間の切断寿命であり、精度と日常の仕事に適しており、最も予測可能な同心円状の摩耗を示しています。
動きの提供に加えて、WaterJet Machine Toolsには、加工作業から水と破片を収集して収集するためのワークピースを固定する方法も含める必要があります。
固定および1次元の機械は、最も単純なウォータージェットです。静止したウォータージェットは、一般的に航空宇宙で複合材料をトリミングするために使用されます。オペレーターは、バンドのソーのように材料を小川に供給し、キャッチャーは小川と破片を収集します。ほとんどの静止したウォータージェットは純粋なウォータージェットですが、すべてではありません。スリットマシンは、紙などの製品が機械に供給され、水ジェットが製品を特定の幅に挿入する静止した機械のバリアントです。クロスカットマシンは、軸に沿って移動する機械です。彼らはしばしばスライトマシンを使用して、ブラウニーなどの自動販売機などの製品でグリッドのようなパターンを作成します。スリットマシンは製品を特定の幅に切り込み、クロスカットマシンはその下に供給された製品をクロスカットします。
オペレーターは、このタイプの研磨水ジェットを手動で使用しないでください。カットオブジェクトを特定の一貫した速度で移動することは困難であり、非常に危険です。多くのメーカーは、これらの設定のためにマシンを引用することさえしません。
フラットベッドカッティングマシンとも呼ばれるXYテーブルは、最も一般的な2次元のウォータージェット切断機です。純粋なウォータージェットは、ガスケット、プラスチック、ゴム、泡を切断し、研磨モデルは金属、複合材、ガラス、石、および陶器をカットします。ワークベンチは、2×4フィートまたは30×100フィートという大きさです。通常、これらの工作機械の制御はCNCまたはPCによって処理されます。サーボモーターは、通常、閉ループフィードバックを備えた、位置と速度の完全性を確保します。基本ユニットには、リニアガイド、ベアリングハウジング、ボールスクリュードライブが含まれていますが、ブリッジユニットにはこれらのテクノロジーも含まれ、収集タンクには材料サポートが含まれています。
XYワークベンチには通常、2つのスタイルがあります。ミッドレールガントリーワークベンチには2つのベースガイドレールとブリッジがあり、カンチレバーワークベンチにはベースと硬い橋が使用されます。どちらのマシンタイプにも、何らかの形のヘッドハイト調整可能性が含まれています。このZ軸調整可能性は、手動クランク、電動ネジ、または完全にプログラム可能なサーボネジの形をとることができます。
XYワークベンチのサンプは、通常、水で満たされた水タンクで、ワークピースをサポートするグリルまたはスラットが装備されています。切断プロセスは、これらのサポートをゆっくりと消費します。トラップは自動的にクリーニングできます。廃棄物が容器に保管されているか、手動で貯蔵され、オペレーターは定期的に缶をシャベルに塗ります。
平らな表面がほとんどないアイテムの割合が増加するにつれて、最新のウォータージェット切断には5軸（またはそれ以上）機能が不可欠です。幸いなことに、切断プロセス中の軽量のカッターヘッドと低反動力は、設計エンジニアに高負荷フライス材にはない自由を提供します。 5軸ウォータージェット切断は最初にテンプレートシステムを使用しましたが、ユーザーはすぐにプログラム可能な5軸に頼ってテンプレートのコストを取り除きました。
ただし、専用ソフトウェアを使用しても、3D切断は2D切断よりも複雑です。ボーイング777の複合テール部分は極端な例です。まず、オペレーターはプログラムをアップロードし、柔軟な「ポゴスティック」スタッフをプログラムします。オーバーヘッドクレーンは部品の材料を輸送し、スプリングバーは適切な高さまで外れており、部品は固定されています。特別な非カットZ軸は、接触プローブを使用して部品を空間に正確に配置し、サンプルポイントを使用して正しい部分の標高と方向を取得します。その後、プログラムはパーツの実際の位置にリダイレクトされます。プローブは撤回して、切断ヘッドのZ軸のためのスペースを確保します。このプログラムは、5つの軸すべてを制御して、切断ヘッドを表面に垂直にして切断し、正確な速度で必要な移動として動作させるために実行されます。
研磨剤は、複合材料または0.05インチを超える金属を切断するために必要です。つまり、切断後にスプリングバーとツールベッドを切断するのを防ぐ必要があります。特別なポイントキャプチャは、5軸のウォータージェット切断を実現するための最良の方法です。テストでは、この技術が6インチ未満の50馬力のジェット機を止めることができることが示されています。 C字型フレームは、キャッチャーをZ軸手首に接続して、ヘッドがパーツの全周条をトリミングするとボールを正しくキャッチします。また、ポイントキャッチャーは摩耗を停止し、時速約0.5〜1ポンドの速度でスチールボールを消費します。このシステムでは、ジェットは運動エネルギーの分散によって停止されます。ジェットがトラップに入ると、含まれる鋼鉄の球に遭遇し、スチールボールが回転してジェットのエネルギーを消費します。水平方向に、場合によっては（場合によっては）逆さまになった場合でも、スポットキャッチャーは機能します。
すべての5軸部品が等しく複雑であるわけではありません。部品のサイズが大きくなると、部品の位置の調整と検証と削減精度がより複雑になります。多くのショップでは、単純な2Dカットと複雑な3Dカットに毎日3Dマシンを使用しています。
オペレーターは、部品の精度と機械の動きの精度に大きな違いがあることに注意する必要があります。ほぼ完璧な精度、動的モーション、速度制御、優れた再現性を備えたマシンでさえ、「完璧な」部品を生成することができない場合があります。完成した部分の精度は、プロセスエラー、マシンエラー（XYパフォーマンス）、およびワークの安定性（フィクスチャ、平坦性、温度の安定性）の組み合わせです。
厚さ1インチ未満の材料を切断する場合、ウォータージェットの精度は通常±0.003〜0.015インチ（0.07〜0.4 mm）です。厚さ1インチ以上の材料の精度は、±0.005〜0.100インチ（0.12〜2.5 mm）以内です。高性能XYテーブルは、0.005インチ以上の線形位置決め精度のために設計されています。
精度に影響する潜在的なエラーには、ツール補償エラー、プログラミングエラー、および機械の動きが含まれます。ツール補償は、ジェットの切断幅、つまり最終部品が正しいサイズを取得するために拡張する必要がある切断パスの量を考慮に入れるための制御システムへの値の入力です。高精度の作業における潜在的なエラーを回避するために、オペレーターは試行カットを実行し、混合チューブ摩耗の頻度に合わせてツール補償を調整する必要があることを理解する必要があります。
プログラミングエラーは、一部のXYコントロールがパーツプログラムの寸法を表示しないため、パーツプログラムとCAD図面の間の寸法マッチングの欠如を検出することを困難にするため、ほとんどの場合発生します。エラーを導入できる機械運動の重要な側面は、機械単位のギャップと再現性です。サーボ調整も重要です。これは、不適切なサーボ調整がギャップ、再現性、垂直性、おしゃべりにエラーを引き起こす可能性があるためです。長さと幅が12インチ未満の小さな部品では、大きな部品ほど多くのXYテーブルを必要としないため、機械の動き誤差の可能性は低くなります。
研磨剤は、ウォータージェットシステムの運用コストの3分の2を占めています。その他には、電力、水、空気、シール、チェックバルブ、オリフィス、混合パイプ、水の入口フィルター、油圧ポンプと高圧シリンダーのスペアパーツが含まれます。
最初はフルパワーの運用はより高価に見えましたが、生産性の向上はコストを超えました。研磨流量が増加すると、切削速度が増加し、1インチあたりのコストが最適なポイントに達するまで減少します。生産性を最大限に活用するために、オペレーターは最速で使用するために最速の切断速度と最大馬力で切断ヘッドを実行する必要があります。 100馬力のシステムが50馬力のヘッドしか動作しない場合、システムで2つのヘッドを走らせると、この効率を達成できます。
研磨型のウォータージェット切断を最適化するには、手元の特定の状況に注意が必要ですが、優れた生産性の向上を提供できます。
ジェットがギャップで開き、大まかに低いレベルを削減するため、0.020インチを超えるエアギャップを削減するのは賢明ではありません。材料シートを密接に積み重ねると、これを防ぐことができます。
1時間あたりのコストではなく、1インチあたりのコスト（つまり、システムによって製造された部品の数）の観点から生産性を測定します。実際、間接コストを償却するには、迅速な生産が必要です。
しばしば複合材料、ガラス、石を貫通するウォータージェットには、水圧を下げて上昇させることができるコントローラーを装備する必要があります。真空アシストおよびその他の技術は、ターゲット材料を損傷することなく、壊れやすい材料またはラミネート材料をうまく刺す可能性を高めます。
マテリアルハンドリングオートメーションは、部品の生産コストの大部分を材料処理する場合にのみ理にかなっています。研磨型のウォータージェット機は通常、手動のアンロードを使用しますが、プレート切断は主に自動化を使用します。
ほとんどのウォータージェットシステムは通常の水道水を使用しており、ウォータージェットオペレーターの90％は、入口フィルターに水を送る前に水を柔らかくする以外の準備をしていません。逆浸透と脱イオン剤を使用して水を精製するのは魅力的かもしれませんが、イオンを除去すると、水がポンプや高圧パイプの金属からイオンを吸収しやすくなります。オリフィスの寿命を延ばすことができますが、高圧シリンダー、チェックバルブ、エンドカバーを交換するコストははるかに高くなります。
水中切断は、研磨型のウォータージェット切断の上端にある表面の霜（「霧」とも呼ばれる）を減らし、ジェット騒音や職場の混乱を大幅に減らします。ただし、これによりジェットの可視性が低下するため、電子パフォーマンス監視を使用してピーク条件からの逸脱を検出し、コンポーネントの損傷の前にシステムを停止することをお勧めします。
さまざまなジョブに異なる研磨スクリーンサイズを使用するシステムについては、追加のストレージとメーターを使用して共通サイズに使用してください。小（100 lb）または大きな（500〜2,000 lb）バルク運搬および関連する計量バルブにより、スクリーンメッシュサイズを迅速に切り替え、ダウンタイムと手間を削減しながら生産性が向上します。
セパレーターは、厚さ0.3インチ未満の材料を効果的に切断できます。これらのラグは通常、タップの2回目の粉砕を保証できますが、より速い材料の取り扱いを実現できます。より硬い素材は、より小さなラベルを持っています。
研磨水ジェットを備えた機械と切断深度を制御します。適切な部分では、この初期のプロセスは説得力のある代替品を提供する場合があります。
Sunlight-Tech Inc.は、GF加工溶液のマイクロリューションレーザーマイクロマシニングとマイクロミリングセンターを使用して、1ミクロン未満の許容範囲の部品を生産しています。
ウォータージェット切断は、材料製造の分野の場所を占めています。この記事では、あなたの店でウォータージェットがどのように機能するかについて説明し、プロセスを調べます。
投稿時間：Sep-04-2021