Existe una clara diferencia entre la precisión de las piezas y la precisión con la cual una máquina se puede mover.
El mero hecho de comprar una máquina con una precisión de 0,00000000000001", con movimiento dinámico perfecto, control de velocidad perfecto y repetibilidad exacta no significa que usted cortará piezas perfectas.
Lo que significará, sin embargo, es que usted gastará mucho dinero en una máquina superprecisa. La precisión de la pieza terminada es una combinación de errores del proceso (el chorro de agua) + errores de la máquina (el desempeño XY) + la estabilidad de la pieza de trabajo (aparejamiento, posición plana, estabilidad con temperatura).
La siguiente sección describe los errores de las piezas que se podrían producir incluso si la máquina de chorro de agua fuera perfecta. El haz del chorro de agua tiene características que afectan en gran medida la precisión de la pieza. Controlar estas características ha sido la preocupación principal de los proveedores de sistemas de chorro de agua durante muchos años.
Para decirlo simplemente, una máquina altamente precisa y con alta capacidad de repetición puede eliminar el movimiento de la máquina de la ecuación de precisión de la pieza, pero no elimina otros errores de la pieza (como los errores de aparejamiento y los errores inherentes al chorro de agua).
Al cortar materiales de menos de 1 pulgada de grosor, una máquina de chorro de agua convencional normalmente corta piezas con una precisión de +/-0,003 a +/-0,015 pulgadas (0,07 a 0,4 mm). Una máquina equipada con Dynamic Waterjet puede cortar piezas con una precisión de +/- 0,001 pulgadas.
Para materiales de más de 1 pulgada de grosor, las máquinas producirán piezas de +/- 0,005 a 0,100 pulgadas (0,12 a 2,5 mm). Una mesa XY de alto rendimiento está diseñada para tener una precisión de aproximadamente 0,005 pulgadas de precisión posicional lineal o superior.
De modo que, ¿de dónde provienen las imprecisiones de la pieza?
Deflexión del haz o "Retraso del chorro" |
Cuando los cortadores por chorro de agua u otros tipos de haz como láser o plasma están cortando el material, el chorro se desvía hacia atrás (dirección opuesta de desplazamiento) cuando la potencia del corte comienza a decaer. Este problema causa: aumento de la conicidad, problemas en el ángulo interno y barrido fuera de arco. Reduzca este error de retraso aumentando la potencia de corte o disminuyendo la velocidad de corte.
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Aumento de la conicidad |
Al realizar cortes a altas velocidades, se produce una forma cónica en “V”. La conicidad se puede minimizar o eliminar disminuyendo la velocidad del recorrido de corte o aumentando la potencia de corte.
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Problemas en el ángulo interno |
Cuando se realiza un corte a alta velocidad en un ángulo interno, el chorro puede penetrar la pieza al salir del ángulo. La imagen es la del orificio que queda cuando se realiza un recorte cuadrado, visto desde el lado de salida (o inferior). |
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Barrido fuera de arco |
Al realizar cortes a alta velocidad en un arco o círculo el retraso del chorro produce un corte cónico. La imagen se ha exagerado para ilustrar el error. |
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Aparejamiento |
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Aunque el chorro de agua produce menos de ½ libra de fuerza vertical al cortar una pieza de alta calidad y menos de 5 libras al realizar un corte basto, se requiere un aparejamiento adecuado para producir piezas precisas. La pieza no se debe mover durante el corte o la perforación, y no debe vibrar. Para minimizar estos errores, intente apoyar la pieza de trabajo contra el borde del depósito colector o un tope de barra sólido fijado a las tablillas de la mesa. Observe si hay movimiento o vibración del material mientras se corta el primer artículo.
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Inestabilidad del material |
Algunos materiales, como los plásticos, pueden ser muy sensibles a los cambios de temperatura. Estos materiales se pueden expandir cuando se los calienta levemente o encoger cuando se los enfría; esto se denomina expansión térmica. Durante el corte por chorro de agua, el material no se calienta, pero su temperatura se puede elevar. Asimismo, se debe tener un cuidado especial con las brechas de aire en los materiales fundidos, dado que el chorro tiende a abrirse en las brechas de aire. El AWJ no produce deformación en el material en láminas. Sin embargo, alivia los esfuerzos. Si está trabajando con un material descortezado de <0,125 pulgadas de grosor y comienza su recorrido de corte fuera de la pieza, ingresa en la pieza y luego corta la pieza, es posible que observe que el material se dobla y se deforma. Evite esta deformación siempre que sea posible comenzando los recorridos de corte desde dentro del material (perfore un orificio y comience a cortar) en lugar de comenzar desde fuera del material. |
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Problemas con la bomba |
Más allá de los problemas obvios de la bomba, tales como asegurarse de que la misma está suministrando agua a la presión establecida, otros problemas también pueden afectar la precisión de la pieza. Si la bomba tiene 2 o más intensificadoras, ¿se desplazan las intensificadoras siempre al mismo tiempo? De ser así, busque en la pieza marcas verticales en el borde de corte que concuerden con el recorrido en cuanto a la frecuencia. Las válvulas de retención deben estar en buenas condiciones de funcionamiento.
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Presión de agua en la boquilla |
Se puede perder velocidad de corte si existen caídas de presión excesivas (superiores a 2 500 psi) en la tubería de alta presión tendida desde la bomba al cabezal. Asegúrese de que el filtro en línea, que generalmente está ubicado cerca del cabezal de corte, no tenga excesivos residuos acumulados. Si ha realizado algún cambio en el tendido de tubería (ha cambiado el recorrido, ha reemplazado una tubería grande por una tubería de repuesto más pequeña, etc.), asegúrese de no haber generado caídas de presión más grandes. Toda pérdida de presión desde la bomba se debe minimizar. Presión significa velocidad de corte, velocidad de corte significa dinero.
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Error de compensación del cortador |
La compensación del cortador es el valor que se ingresa en el sistema de control y que toma en cuenta el ancho del corte del chorro; en efecto, usted está configurando la magnitud en la que está agrandando el recorrido de corte de modo que la pieza final tenga el tamaño correcto. Antes de ejecutar cualquier trabajo de alta precisión, donde las tolerancias de la pieza terminada deben ser mejores que +/- 0,005 pulgadas, corte un cupón de prueba y asegúrese de que ha configurado correctamente la compensación del cortador. Muchos buenos dibujos se han cortado mal debido a que el operador no se tomó el tiempo para establecer el mejor valor de compensación del cortador.
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Error de programación |
A menudo, el error más difícil de detectar de todos los errores de precisión de la pieza es un error de programación donde la dimensión del programa de la pieza no concuerda perfectamente con la dimensión del dibujo original hecho en CAD o a mano. Los programas de piezas que aparecen gráficamente en la pantalla de un control XY generalmente no muestran las dimensiones. Por lo tanto, este error puede pasar inadvertido. Cuanto todo lo demás falla, vuelva a verificar que las dimensiones del programa de la pieza concuerden exactamente con las del dibujo original.
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Tamaño de grano del material abrasivo |
Los tamaños típicos de grano del material abrasivo son 120, 80 y 50 (similares a los del papel de lija que se utiliza para trabajar la madera). Los distintos tamaños de grano no tienen un impacto significativo en la precisión de la pieza. Tienen un mayor impacto en el acabado de la superficie y en la velocidad de corte general. Los materiales abrasivos más finos (número de grano más grande) producen cortes más lentos y superficies más lisas.
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Movimiento de la máquina |
Las características de movimiento dinámico y precisión posicional de una máquina afectan la precisión de la pieza. Hay varios aspectos relacionados con el desempeño de movimiento de la máquina. Algunos de ellos son: Contragolpe en la unidad mecánica (cambios en la dirección, ¿hay juego en los engranajes o tornillo cuando el motor cambia de sentido horario a sentido antihorario?), repetibilidad, ¿volverá la máquina cerca del mismo punto una y otra vez? La afinación del servomotor es importante. Una afinación inadecuada puede provocar contragolpe, encuadre, errores de repetibilidad y puede hacer que la máquina vibre o se sacuda a alta frecuencia cuando se mueve. La precisión posicional es importante, así como la orientación recta, la posición plana y el paralelismo de los carriles lineales. Las piezas pequeñas, de menos de 12 pulgadas de largo y ancho, no requieren tanto de la mesa XY como las piezas más grandes. Una pieza grande que mide, por ejemplo, 4x4 pies, se verá enormemente afectada por el desempeño de la máquina. Una pieza pequeña no sufrirá la precisión posicional o la orientación recta del carril como un impacto importante sobre la tolerancia de la pieza terminada, simplemente porque la pieza pequeña enmascara los errores de la máquina. Las piezas grandes exponen dichos errores de forma más evidente. Recuerde que una característica del movimiento de la máquina no se corresponde directamente con la tolerancia de la pieza terminada. Una máquina cara de superprecisión (precisión de posición lineal de, por ejemplo, +/- 0,001 pulgada sobre el recorrido completo), no genera automáticamente una pieza terminada de +/- 0,001 pulgada; sigue habiendo otros factores de precisión de la pieza (ver más arriba). |
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