Technologie Vodního Paprsku

Vlastnosti Ovlivňující Přesnost Součásti

Existuje zřetelný rozdíl mezi přesností součásti a přesností, s jakou je stroj schopen se pohybovat.

Part Accuracy

Jednoduše řečeno, zakoupení stroje s přesností 0,000000000000254 mm, s dokonalým dynamickým pohybem, perfektním řízením rychlosti a precizní opakovatelností neznamená, že budete řezat dokonalé součásti.

Bude to však znamenat, že jste vynaložili spoustu peněz na super přesný stroj. Přesnost vyrobené součásti je dána kombinací chyby technologického procesu (řezání vodním paprskem) + chyby stroje (kvalita stolu XY) + stability obrobku (upnutí, rovinnost, stálost při měnící se teplotě).

Následuje popis chyb součásti, které by se vyskytly, i kdyby byl systém řezání vodním paprskem dokonalý. Vodní paprsek má vlastnosti, které značně ovlivňují přesnost součásti. Na zvládnutí těchto vlastností se dodavatelé systémů řezání vodním paprskem zaměřují jíž mnoho let.

Zjednodušeně řečeno, velmi přesný stroj s vysokou opakovatelností je schopen vyloučit pohyb stroje z rovnice přesnosti součásti, ale nepotlačí další chyby součásti (chyby upnutí a vlastní chyby vodního paprsku).

Při řezání materiálů do tloušťky 25,4 mm běžný systém řezání vodním paprskem vyrobí součást zpravidla s přesností +/– 0,07 až 0,4 mm. Stroj vybavený technologií Dynamic Waterjet řeže součásti s přesností +/– 0,0254 mm.

Z materiálů o tloušťce převyšující 25,4 mm stroje řežou součásti s přesností +/– 0,12 až 2,5 mm. Velmi kvalitní stůl XY je konstruován pro lineární polohovou přesnost asi 0,127 mm nebo vyšší.

Kde tedy vlastně vznikají nepřesnosti součásti?

Ohyb nebo „zpoždění vodního paprsku“

Když systémy řezání vodním paprskem nebo jiným typem paprsku (laser, plazma) řežou materiál, paprsek se ohýbá směrem dozadu (proti směru pohybu), když řezný výkon začíná klesat. Důsledky: zvětšený úkos, problémy ve vnitřních rozích a vychylování z oblouků.

Chybu zpoždění lze zmenšit zvýšením řezného výkonu nebo snížením řezné rychlosti.

Zvýšený úkos

Úkos ve tvaru V vznikne při řezání vysokou rychlostí. Úkos lze snížit na minimum nebo vyloučit snížením rychlosti nebo zvýšením řezného výkonu.

Problémy ve vnitřních rozích

When Během řezání vnitřního rohu vysokou rychlostí se paprsek může zaříznou do součásti při opouštění rohu. Toto je obrázek otvoru při pohledu od výstupní (nebo spodní) strany, který zůstane po řezání čtvercové součásti.

Vychýlení z oblouků

Během řezání vysokou rychlostí po obloukové nebo kruhové dráze zpožděný paprsek vytvoří kužel. Obrázek přehnaně zobrazuje tuto chybu.

Upnutí

I když vodní paprsek působí svislou silou max. 2,2 N při řezání velmi kvalitní součásti a silou max. 22,2 N při hrubém řezání, materiál musí být správně upnut, aby vyrobené součásti byly přesné.

Součást se během řezání nebo děrování nesmí pohybovat a nesmí vibrovat. Tyto chyby se můžete pokusit odstranit spojením obrobku na tupo s okrajem zachycovače, nebo zarážkou z plné tyče připevněnou k lištám stolu. Během řezání prvního výrobku očekávejte vibrace nebo pohyb.

Nestabilita materiálu

Některé materiály, např. plasty, mohou být velmi citlivé na teplotní změny. Jedná se o tepelnou roztažnost. Tyto materiály se při mírném zvýšení teploty roztahují a při snížení teploty se smršťují. Během řezání vodním paprskem se materiál nerozpálí, ale může se zahřát.

Dávejte také pozor na vzduchové mezery v odlitcích, protože paprsek má snahu se ve vzduchových mezerách otevřít.

Řezání abrazivním vodním paprskem (AWJ) nezpůsobí deformaci v tabulovém materiálu. Uvolní však pnutí. Jestliže pracujete s materiálem se zastřiženými okraji tloušťky

Problémy s čerpadlem

Kromě běžných problémů s čerpadlem, jako je zajištění dodávky vody o nastaveném tlaku, mohou mít vliv na přesnost stroje také další problémy. Je-li čerpadlo vybaveno dvěma nebo více intenzifikátory, vykonávají tyto intenzifikátory zdvih vždy zároveň? Jestliže ano, podívejte se na součást a hledejte na hraně řezu svislé stopy, které odpovídají frekvenci zdvihů.

Zkontrolujte ventily, zda jsou v dobrém provozním stavu.

Tlak vody v trysce

Řezná rychlost může klesnou na nulu v případě nadměrného poklesu tlaku (přes 172 barů) ve vysokotlakém potrubí mezi čerpadlem a hlavou.

Zkontrolujte, zda potrubní filtr, umístěný zpravidla blízko hlavy, není nadměrně zanesený.

Jestliže jste provedli změny na potrubí (změna trasy, výměna velkého potrubí za malé, apod.), zkontrolujte, zda jste tím nezvýšili tlakovou ztrátu. Jakákoli tlaková ztráta mezi čerpadlem a hlavou musí být snížena na minimum. Tlak rovná se řezná rychlost a řezná rychlost rovná se peníze.

Chyba kompenzace systému řezání

Kompenzace systému řezání je hodnota zadaná do řídicího systému, která bere v úvahu řeznou šířku paprsku. Ve skutečnosti nastavujete hodnotu, o kterou zvětšujete dráhu řezu, aby hotová součást měla správnou velikost.

Než začnete s velmi přesnou výrobou s tolerancí hotové součásti lepší než +/– 0,127 mm, vyřežte nejdříve zkušební vzorek a ujistěte se, že jste kompenzaci systému řezání nastavili správně. Mnoho tvarů bylo vyřezáno špatně podle dobrých výkresů, protože operátor nenastavil lepší kompenzaci systému řezání.

Chyba programování

Chyba programování je často nejobtížněji zjistitelná ze všech chyb ovlivňujících přesnost součásti. Naprogramované rozměry součásti neodpovídají dokonale rozměrům na originálním výkresu CAD nebo na ručně nakresleném výkresu.

Naprogramované součásti, které jsou graficky zobrazeny na obrazovce řídicího systému XY, zpravidla neuvádějí rozměry. Proto tuto chybu nemusíte zjistit. Když všechno ostatní selže, zkontrolujte dvakrát, zda rozměry naprogramované součásti přesně souhlasí s rozměry na originálním výkresu.

Velikost zrna abrazivního materiálu

Zrna abrazivního materiálu mají zpravidla velikosti 120, 80 a 50 (stejně jako u brusného papíru používaného k opracování dřeva). Různé velikosti zrna nemají významný vliv na přesnost součásti. Větší vliv mají na povrchovou úpravu a celkovou řeznou rychlost. Jemnější abraziva (větší číslo velikosti zrna) řežou pomaleji a vytváření hladší povrchy.

Pohyb stroje

Polohová přesnost a dynamický pohyb jsou vlastnosti, které mají vliv na přesnost součásti. Existuje mnoho parametrů charakterizujících pohyb stroje. Některé z nich jsou uvedeny dále:

Vůle v mechanické jednotce (změny směru, existují vůle v převodech nebo ve šroubu při změně smyslu otáčení motoru?), opakovatelnost – vrací se stroj zpět stále do stejného místa? Je důležité seřídit servopohon. Nesprávné seřízení je příčinou vzniku vůle a chyb pravoúhlosti a opakovatelnosti. Může také způsobit chvění stroje (vibrace při vyšším kmitočtu) během pohybu.

Polohová přesnost je důležitá, rovněž tak přímost, rovinnost a rovnoběžnost lineárních vedení. Malá součást s délkou a šířkou max. 305 mm nezabere na stole XY tolik místa jako větší součásti.

Měření velké součásti, např. 1,229 m x 1,229 m, bude značně ovlivněno provozními vlastnostmi stroje. V případě malé součásti nebude mít polohová přesnost nebo přímost vedení významný dopad na toleranci hotové součásti, protože u malé součásti budou chyby stroje skryty. U velkých součástí se tyto chyby projeví více.

Nezapomeňte, že vlastnosti pohybu stroje neodpovídají přímo toleranci hotové součásti. Drahý super přesný stroj, přesnost lineární polohy, např. +/– 0,0254 mm po celé dráze, nevyrobí automaticky hotovou součást s tolerancí +/– 0,0254 mm, protože existují jiné faktory ovlivňující přesnost součásti (viz výše).