Dokładność wykonania elementów różni się nieznacznie od precyzji przemieszczenia podzespołów urządzenia.
Zakup urządzenia o precyzji 0,000000000000254 mm z doskonale funkcjonującymi podzespołami mechanicznymi, regulacją prędkości i odpowiednią powtarzalnością nie gwarantuje wykonania idealnych części.
To jednak oznacza wydatek dużej kwoty na superdokładne urządzenie. Na dokładności wykonania gotowych części wpływa błąd procesu (system cięcia strumieniem wody) + błąd urządzenia (wydajność XY) + stabilność obrabianego przedmiotu (mocowanie, płaskość, stabilność temperaturowa).
W tej sekcji opisano błędy części, które mogą występować nawet w przypadku prawidłowego funkcjonowania urządzenia do cięcia strumieniem wody. Charakterystyki strumienia wody w znacznym stopniu wpływają na dokładność wykonania części. Kontrolowanie tych charakterystyk było przez wiele lat podstawowym celem dostawców systemów cięcia strumieniem wody.
Mówiąc prosto, w przypadku urządzenia zapewniającego wysoki poziom precyzji i powtarzalności można usunąć składnik błędu urządzenia z równania dokładności wykonania elementów, jednak nie można pominąć pozostałych składników (błędy mocowania i strumienia wody).
W przypadku cięcia materiałów o grubości mniejszej niż 1 cal konwencjonalne urządzenie do cięcia strumieniem wody zazwyczaj wykonuje części z dokładnością ±0,07–0,4 mm. Urządzenie wyposażone w system Dynamic Waterjet może wycinać części z dokładnością ±0,03 mm.
W przypadku materiałów o grubości większej niż 1 cal urządzenia wykonują części z dokładnością ±0,127–2,5 mm. Bardzo wydajny stół XY zapewnia dokładność ustawienia liniowego co najmniej 0,127 mm.
Jaka jest więc przyczyna błędów?
Odchylenie wiązki („opóźnienie strumienia”) |
Strumień wody lub inna wiązka (np. laser lub plazma) przecinająca materiał jest odchylana wstecz (w kierunku przeciwnym do przesunięcia) przy spadku mocy cięcia. Ten problem jest przyczyną: zwiększenia skosu, problemów z narożami wewnętrznymi i deformacja łuków. Aby ograniczyć to opóźnienie, można zwiększyć moc lub zwolnić prędkość cięcia.
|
|
Zwiększony skos |
Skos w kształcie „V” występuje przy dużych prędkościach cięcia. Aby zminimalizować lub wyeliminować skos, można zmniejszyć prędkość lub zwiększyć moc cięcia.
|
|
Problemy z narożami wewnętrznymi |
Podczas wycinania naroża wewnętrznego z dużą prędkością strumień może wykonać niepożądane nacięcie w części na końcowym odcinku naroża. |
|
Deformacja łuków |
W przypadku cięcia z dużą prędkością wzdłuż łuku lub okręgu opóźnienie strumienia powoduje deformację stożka. Na obrazie przedstawiono znaczną deformację, aby zilustrować ten błąd. |
|
Mocowanie |
|
Strumień wody wywiera pionową siłę poniżej 0,227 kg podczas wycinania części o wysokiej jakości o poniżej 2,27 kg w przypadku zgrubnego cięcia, jednak prawidłowe mocowanie jest niezbędne do prawidłowego wykonania części. Część nie powinna poruszać się lub wibrować podczas cięcia lub wykonywania otworów. Aby zminimalizować te błędy, należy docisnąć obrabiany przedmiot do krawędzi chwytacza lub elementu oporowego przymocowanego do płyt stołu. Należy sprawdzić, czy występują wibracje lub przemieszczenie materiału podczas wycinania pierwszej części.
|
|
Niestabilność materiału |
Niektóre materiały, takie jak tworzywa sztuczne, mogą być bardzo wrażliwe na zmiany temperatury. Rozszerzalność cieplna może powodować zmianę objętości tych materiałów po nieznacznym ogrzaniu lub ochłodzeniu. Podczas cięcia strumieniem wody materiał nie jest gorący, jednak może być ciepły. Ponadto należy zwrócić szczególną uwagę na szczeliny w materiale odlewu, ponieważ strumień wykazuje tendencję do otwierania w szczelinach. AWJ nie powoduje deformacji arkuszy materiału. Powoduje jednak ograniczenie naprężeń mechanicznych. W przypadku wycinania w materiale o grubości
|
|
Problemy z pompami |
Oprócz typowych zagadnień związanych z pompami, takich jak doprowadzenie wody pod zaprogramowanym ciśnieniem, inne czynniki również wpływają na dokładność wykonania części. Jeżeli pompa jest wyposażona w kilka multiplikatorów, czy są one uaktywniane równocześnie? Jeżeli tak, należy sprawdzić, czy na krawędzi części widoczne są rysy zgodne z częstością impulsów. Zawory zwrotne powinny być zawsze w prawidłowym stanie technicznym.
|
|
Ciśnienie wody w dyszy |
Nadmierny spadek ciśnienia (większy niż 2500 psi) w przewodzie wysokiego ciśnienia na odcinku od pompy do głowicy może spowodować zatrzymanie cięcia. Należy upewnić się, że zbyt duża ilość osadów nie znajduje się we wbudowanym filtrze, zazwyczaj znajdującym się w pobliżu głowicy. Jeżeli wprowadzono zmiany w układzie przewodów (zmiana ułożenia, zastąpienie segmentu przewodem o mniejszej średnicy itp.), należy upewnić się, że nie jest to przyczyną znacznych spadków ciśnienia. Należy minimalizować spadek ciśnienia na odcinku pompy. Ciśnienie zapewnia prędkośc cięcia, która jest źródłem dochodu.
|
|
Błąd kompensacji urządzenia tnącego |
Kompensacja urządzenia tnącego jest wartością wprowadzaną do systemu sterowania w celu uwzględnienia szerokości strumienia tnącego. Ta wartość określa więc rozszerzenie ścieżki cięcia w celu uzyskania prawidłowych wymiarów gotowej części. Przed wykonaniem zadania z dużą precyzją w przypadku tolerancji gotowych części lepszych niż ±0,127 mm, należy wyciąć egzemplarz próbny i skonfigurować prawidłową kompensację urządzenia tnącego. W przypadku wielu prawidłowych rysunków wykonano wadliwe części, ponieważ operator nie ustalił optymalnej wartości kompensacji cięcia.
|
|
Błąd programowania |
Często podczas ustalania przyczyn niedostatecznej dokładności najtrudniej jest zidentyfikować błąd programowania powodujący, że wymiary części uwzględnione w programie nie są całkowicie zgodne z wymiarami oryginalnego rysunku CAD lub szkicu odręcznego. Na obrazie graficznym zaprogramowanych części, wyświetlanym na ekranie modułu sterowania XY, wymiary zazwyczaj nie są uwzględniane. Ten błąd może więc zostać przeoczony. Jeżeli wszystkie inne metody zawiodą, należy dokładnie sprawdzić, czy zaprogramowane wymiary części są zgodne z oryginalnym rysunkiem.
|
|
Granulacja ścierniwa |
Typowa granulacja ścierniwa to 120, 80 i 50 (podobnie do papieru ściernego używanego do obróbki drewna). Granulacja ścierniwa nie wpływa w znacznym stopniu na dokładność wykonania elementów. W większym stopniu wpływa na wykończenie powierzchni i ogólną prędkość cięcia. Drobniejsze cząstki ścierniwa (większa granulacja) powodują wolniejsze cięcie i umożliwiają uzyskanie gładszych powierzchni.
|
|
Przemieszczenie podzespołów urządzenia |
Charakterystyki precyzji i dynamiki pozycjonowania podzespołów urządzenia wpływają na dokładność wykonania części. Należy uwzględnić wiele aspektów przemieszczenia podzespołów urządzenia. Przykłady: Luz podzespołu mechanicznego (zmiana kierunku, nachylenie kół zębatych lub śrub po zmianie kierunku obrotu silnika), powtarzalność (urządzenie jest cyklicznie ustawiane w tym samym położeniu). Dostosowanie serwomotorów jest ważne. Nieprawidłowe dostosowanie powoduje luz, prostokątność, błędy powtarzalności i drgania urządzenia (wibrowanie z wysoką częstotliwością) podczas przemieszczania podzespołów. Precyzja ustawienia jest ważna, podobnie jak prostoliniowość, płaskość i równoległość prowadnic. W przypadku małych części o długości i szerokości mniejszej niż 0,31 m wymagania dotyczące stołów XY są mniej restrykcyjne niż dla większych części. Pomiary dużych części (np. 1,3 m x 1,3 m) są w znacznym stopniu zależne od wydajności urządzenia. W przypadku małych części precyzja ustawienia lub prostoliniowość prowadnic nie wpływa w znacznym stopniu na tolerancję gotowej części po prostu dlatego, że maskowane są błędy urządzenia. Duże części podkreślają znaczenie błędów tego typu. Należy pamiętać, że charakterystyki ruchu podzespołów urządzenia nie są bezpośrednio związane z tolerancją gotowej części. Kosztowne, bardzo precyzyjne urządzenie (dokładność ustawienia liniowego na przykład ±0,03 mm) przy pełnym przesunięciu) nie gwarantuje wykonania części z dokładnością ±0,03 mm, ponieważ należy uwzględnić inne czynniki (zob. powyżej). |
|