Достижимые допуски с помощью водяных струй
С помощью технологии гидроабразивной резки можно изготавливать детали с очень жесткими допусками и, на сегодняшний день, некоторые станки могут создавать детали с допуском всего в ± 0,001 дюйма (0,025 мм - ± 0,002 дюйма (0,05 мм)). Достижение этих допусков требует понимания факторов, влияющих на точность гидроабразивной обработки. Допустимые отклонения сильно варьируются от производителя к производителю. БОльшая часть этих различий обусловлена нюансами в технологии контроллеров и в особенностях конструкции станков.
Точность позиционирования в сравнении с допуском
Понятие «точность позиционирования» можно определить как: насколько точно абразивная головка может быть установлена по осям X-Y на режущем столе, и, в частности, насколько точно это можно произвести. Возможность точного позиционирования режущей головки является важным первым шагом к достижению высоких допусков. При покупке станка обязательно измерьте детали, которые «вышли» со станка после процесса реза. Некоторые производители искажают информацию о допусках или указывают точность позиционирования механики станка, что не обязательно приводит к точности резки конечных деталей. Станок, который может позиционировать режущую головку с точностью до 0,001 дюйма (0,025 мм), все равно может производить детали с точностью всего до 0,005 дюйма (0,12 мм).
Что влияет на точность?
Существует ряд факторов, влияющих на допуски.
Твердость материала
Твердость материала влияет на то, насколько точно вы можете его обрабатывать. Более твердые материалы обычно имеют меньшую конусность, а конусность является важным фактором, определяющим, какие допуски вы можете выдержать. Вы можете компенсировать конусность, регулируя скорость резания или наклоняя режущую головку в направлении, противоположном направлению конусности.
Толщина материала
По мере того, как материал становится толще, все труднее контролировать поведение струи, когда она выходит из нижней части. Это приводит к «продуванию» в углах и бОльшей конусности вокруг изгибов. Толщина материала влияет как на величину конусности, так и на тип конусности. Материалы тоньше 1/8 дюйма (3 мм), как правило, имеют V-образную конусность, в то время как очень толстый материал может иметь бочкообразную конусность.
Точность позиционирования
Очевидно, что чем точнее вы сможете расположить форсунку, тем точнее сможете обработать деталь.
Управление абразивной струей
Ключевым фактором точности является программное обеспечение, а не аппаратное обеспечение. Это также относится и к скорости реза. Хорошее программное обеспечение может значительно увеличить скорость резки. Это связано с тем, что только с помощью сложного программного обеспечения станок может компенсировать “гибкий инструмент”, созданный из потока воды, воздуха и абразива.
Пределы допуска
Гидроабразивная обработка имеет определенные ограничения на допуски. Ниже приводится обсуждение основных областей, которые ограничивают точность при гидроабразивной обработке. Также обратите внимание, что "точность" – понятие относительное – гидроструя может создавать детали с допуском всего в ± 0,001 дюйма (0,025 мм), хотя ± 0,002 дюйма (0,05 мм), возможно, более реалистично в большинстве случаев.
Запаздывание струи
Поскольку гидроабразивная обработка - это «гибкий инструмент», он имеет тенденцию блуждать во время обработки. При прямолинейной резке это приводит к «запаздыванию», как показано на этом рисунке:
Обратите внимание, что струя отстает от движущегося сопла
Если режущая головка вибрирует относительно детали, которую вы режете, то деталь будет неровной. Очевидные следы также могут быть вызваны плохим закреплением материала.
Этим отставанием обычно можно пренебречь при резке по прямой, но оно становится критическим, когда приближается к повороту. Когда струя приближается к углу, появляется необходимость замедлить движение, чтобы нижняя часть струи могла догнать верхнюю и быть перпендикулярной Вашему материалу. Если сбавить скорость, то можем получить неидеальный «поворот». Если увеличить скорость струи при выходе из поворота, то струя может «отскочить» назад и испортить деталь. Большинство современных контроллеров гидроабразивной обработки автоматически компенсируют этот эффект. Разница между производителями заключается в том, насколько точно их программное обеспечение моделирует поведение струи. Если у вас уже есть гидроабразивный станок, важно убедиться, что вы пользуетесь преимуществами обновлений программного обеспечения, предлагаемых производителем. Эти обновления могут включать в себя новые модели, которые могут повысить точность вашей гидроабразивной обработки без изменения какого-либо оборудования.
Пропил
Абразивные струи имеют ширину реза, которая обычно колеблется от 0,020 " (0,5 мм) до 0,040" (1,0 мм), в зависимости от диаметра смесительной трубки. Когда скорость замедляется, чтобы сделать плавный поворот, пропил немного увеличивается. Чем толще материал, тем труднее добиться точности в углах. Большинство контроллеров автоматически компенсируют ширину пропила, но не полностью компенсируют увеличение пропила в зависимости от скорости. Ширина пропила зависит от используемой насадки. С насосами малой мощности вы получаете более узкий пропил. С насосами большой мощности вы получаете бОльший пропил. Чистые водяные струи имеют меньший пропил, чем абразивные струи.
Конус
Конусность - это разница между верхним профилем разреза и нижним профилем. Поскольку водоструйная струя быстро разрушает материал, это может происходить неравномерно, в результате чего образуется неровный край, похожий на каньон, образованный потоком.
Начало и завершение
Требуется время и расстояние, чтобы проколоть материал, прежде чем вы сможете приступить к изготовлению детали. Этот участок траектории движения инструмента называется «входом» (в начале детали) и «выходом» в конце детали, где резание продолжается при снижении давления воды. Размер входных и выходных отверстий будет зависеть от толщины и типа материала, так как вам нужно дождаться нижней части струи (где струя выходит из материала), которая будет больше отставать в более толстых материалах.
Система позиционирования
Точность системы позиционирования устанавливает практические ограничения на то, насколько точно вы можете изготавливать детали. Если станок позиционирует головку с точностью 0,001 дюйма (0,025 мм), то это предел точности вашей конечной детали.