Fachleute fragen sich oft nach den Fähigkeiten von CNC-Wasserstrahlschneiden. Einige häufige Fragen sind, was ist CNC-Wasserstrahl, seine Arten, die verschiedenen Materialien, die diesem Prozess unterzogen werden, und seine Leistung. Dieser Artikel wird all diese Antworten und mehr erkunden.
Was ist ein CNC-Wasserstrahl?
CNC-Wasserstrahl ist eine automatisierte Schneidemaschine, die auf Wasserstrahlschneidtechnologie basiert und die Kraft von hochdruckisiertem Wasser zum Schneiden von Materialien nutzt.
Der Wasserstrahl wird mit Computer Numerical Control (CNC)-Technologie gesteuert. CNC-Programme sind vorab für das jeweilige Teil geschrieben. CNC-Wasserstrahl ist ein vollständig automatisierter, hochpräziser industrieller Schneidprozess.
Zum Schneiden weicher Materialien ist die Kraft des Wassers ausreichend. Für harte Materialien kann die Kraft des Wassers jedoch zu einem langsameren Schneidprozess führen. Daher wird abrasive Substanz dem Wasserstrahl hinzugefügt, um die Schneidwirkung zu beschleunigen. Dieser Prozess wird dann als Schleppwasserstrahlschneiden bezeichnet. CNC kann sowohl reines als auch abrasives Wasserstrahlschneiden steuern.
Wie funktioniert ein CNC-Wasserstrahlschneider?
CNC-Wasserstrahlschneiden ist ein mehrstufiger Prozess. Die beteiligten Schritte sind:
1. Das Entwerfen des Teils
Ein technisches Design des Teils wird vor dem Schneiden erstellt. Für einfache Schnitte in gerader Linie kann dieser Schritt übersprungen werden. Für komplexe Teile ist jedoch ein detailliertes grafisches Design mit den Maßen erforderlich. Das grafische Design wird in Computer Aided Design (CAD)-Software erstellt.
2. Umwandlung des Designs in CAM
Eine CNC-Wasserstrahlschneidemaschine versteht kein grafisches Design. Sie versteht CAM-Sprache (G-Code und M-Code). Daher wird das CAD-Design in CAM in Computer Aided Manufacturing (CAM)-Software umgewandelt. Die CAM-Datei wird in die Steuerungspanels der Maschine geladen.
3. Maschinenaufbau
Der Bediener beginnt mit dem Einrichten der Maschine für die Operationen. Das Werkstück wird auf der Arbeitsplatte gespannt. Alle notwendigen Einstellungen werden ausgewählt und Vorprüfungen durchgeführt.
4. Maschinenstart
Der Startprozess der Maschine erfolgt je nach Modell des CNC-Wasserstrahlschneiders. Der Start umfasst die Erzeugung von Druck in der Hydraulikpumpe. Die Hydraulikpumpe liefert druckbehandeltes Hydrauliköl von etwa 50 psi an den Intensifier. Der Intensifier erhöht den hydraulischen Druck auf 50.000 psi und mehr.
5. Durchführung des Wasserstrahlschneidens
Sobald der Druck bereit ist, startet der Schneidoperator. Der Wasserstrahlschneidkopf bewegt sich um das Werkstück, während der Hochdruckstrahl Wasser gezwungen wird. Der G-Code der CAM-Datei steuert die Bewegung. Der Wasserstrahl ist sehr schmal mit einer Dicke von weniger als einem menschlichen Haar.
6. Abmontage des Teils
Sobald die Bearbeitung abgeschlossen ist, wird das Teil aus der Maschine entfernt. Falls das Teil weitere Bearbeitungsschritte erfordert, montiert der Bediener es erneut auf die Arbeitsplatte. Andernfalls wird das Teil zur Nachbearbeitung geschickt.
Was sind die Teile eines CNC-Wasserstrahlschneiders
CNC-Wasserstrahlschneidmaschinen bestehen aus industrietauglichen Komponenten, die den extrem hohen Erosionskräften standhalten können. Die verschiedenen Komponenten von Wasserstrahlschneidmaschinen sind:
CNC-Controller
Der CNC-Controller ist das Gehirn der Maschine. Er liest die vom Softwareprogramm bereitgestellten Befehle und die vom Bediener vorgenommenen Einstellungen. Die kombinierte Interpretation wird an den Schneidkopf der Maschine gesendet.
Hochdruckpumpe
Eine Hochdruckpumpe erzeugt die notwendige Kraft für die Schneidaktion. Es ist eine Baugruppe aus einer Hydraulikpumpe und einem Verstärker. Die Hydraulikpumpe erzeugt einen kleinen Druck, der vom Verstärker verstärkt wird. Die Kosten der Wasserstrahlschneidmaschine hängen stark von diesem Teil ab. Hochdruckpumpen verfügen über mehrere Einstellungen, um den Druck entsprechend den Anforderungen des Teils anzupassen.
Schneidkopf
Der Schneidkopf ist die Baugruppe, die den Wasserstrahl um die Arbeitsfläche bewegt. Eine Düse im Schneidkopf fokussiert den Wasserstrahl. Beim abrasiven Wasserstrahlschneiden befindet sich vor der Düse eine Mischkammer. Die Mischkammer vermischt das abrasive Material mit dem Wasserstrahl.
Abrasivbehälter
Der Zweck eines abrasiven Behälters ist es, das abrasive Material zu lagern und in die Mischkammer zuzuführen. Ein hochwertiger abrasiver Behälter kann das abrasive Material gleichmäßig liefern. Abrasivbehälter können in der Regel genug Material für Stunden des Wasserstrahlschneidens speichern.
Gantry
Das Gantry ist das Brückensystem in der Wasserstrahlschneidmaschine. Es bietet Unterstützung für den Schneidkopf und die beweglichen Teile der Maschine. Das Gantry-Brückensystem unterstützt die Bewegung des Schneidkopfs in X-, Y- und Z-Achse.
Schneidetisch
Der Schneidetisch bietet eine stabile Basis für die Montage des Werkstücks. Das Werkstück wird sicher auf dem Schneidetisch gehalten. Moderne Wasserstrahlschneider verfügen über die Funktion des Unterwasser-Schneidens. Das Werkstück kann unter Wasser getaucht werden, um geräuschloses und spritzfreies Schneiden zu ermöglichen.
Wasserfiltrationssystem
Das Wasserfiltrationssystem reinigt das Wasser und entfernt alle Ablagerungen. Dies verlängert die Lebensdauer der in der Wasserstrahlschneidmaschine verwendeten Komponenten. Ein Wasserfiltrationssystem umfasst in der Regel einen Weichmacher, um die Wasserhärte zu regulieren. Das Filtersystem sollte entsprechend der Wasserquelle, die Sie verwenden, ausgelegt sein.
Bedienfeld
Das Bedienfeld bietet eine Möglichkeit für den Bediener, mit der Maschine zu interagieren. Verschiedene Einstellungen der Wasserstrahlschneidemaschine können über das Bedienfeld ausgewählt werden. Bedienfelder sind auch mit einem Display ausgestattet, um relevante Informationen anzuzeigen.
Software
Wasserstrahlschneidemaschinen werden mit einer Software geliefert, die als Sprache zwischen dem Controller, dem Bediener und der Maschine fungiert. Die Funktionalität der Software kann je nach Maschine variieren. Jede Techni Waterjet-Schneidemaschine wird mit kostenloser Software geliefert. Die Software enthält viele vorinstallierte Grundformen für den Schnitt im System.
Verschiedene Arten von CNC-Wasserstrahlschneidemaschinen
CNC-Wasserstrahlschneidemaschinen sind in vielen verschiedenen Konfigurationen erhältlich. Die Verwendung eines bestimmten Typs hängt von den Anforderungen des Betriebs ab. Diese verschiedenen Maschinentypen sind:
Eindimensionaler Wasserstrahlschneider
Eindimensionaler Wasserstrahlschneider kann auch als Ein-Achs-Schneiden bezeichnet werden. Bei dieser Methode können die Wasserstrahlschneidköpfe nur in eine Richtung bewegt werden. Diese Methode wird für gerade lineare Schnitte verwendet. Im Allgemeinen wird diese Technik bei der Verarbeitung von Rohmaterialien angewendet.
Zweidimensionaler Wasserstrahlschneider
Zweidimensionaler Wasserstrahlschneider ist auch bekannt als 2-Achs-Wasserstrahlschneiden. Der Schneidkopf kann sich auf der X-Achse und Y-Achse bewegen. Diese Maschinen können lineare sowie kreisförmige Schnitte ausführen. Sie können jedoch keine geneigten Oberflächen oder gekrümmten Schnitte in der vertikalen Ebene erstellen.
3-Achs-Wasserstrahlschneiden
3-Achs-Wasserstrahlschneidemaschine kann den Schneidkopf in der X-Achse, Y-Achse und Z-Achse bewegen. Die X-Achse ist die Bewegung nach links und rechts über die Arbeitsfläche. Die Y-Achse ist die Bewegung nach oben und unten über die Arbeitsfläche. Die Z-Achse ist die vertikale Bewegung senkrecht zur Arbeitsfläche.
4-Achs-Wasserstrahlschneiden
4-Achs-Wasserstrahlschneider kann sich in der linearen X-Achse, Y-Achse und Z-Achse bewegen. Zusätzlich kann er sich auch in der rotierenden A-Achse bewegen. Die A-Achse ist die kreisförmige Achse um die X-Achse. 4-Achs-Wasserstrahlschneiden kann gebogene Schnitte ausführen und fünf Seiten des Werkstücks bearbeiten.
5-Achs-Wasserstrahlschneiden
Eine 5-Achs-Wasserstrahlschneidemaschine ist die leistungsfähigste Option unter den verschiedenen Typen. Sie kann linear in der X-Achse, Y-Achse und Z-Achse schneiden. Zusätzlich kann sich der Schneidkopf auch in zwei der A-, B- und C-Achsen bewegen. Die A-Achse rotiert um die X-Achse, die B-Achse rotiert um die Y-Achse und die C-Achse rotiert um die Z-Achse. 5-Achs-Schneider können lineare, gebogene und geneigte Teile erstellen. Sie können auch Teile mit internen Merkmalen und Geometrien fertigen.
Welche Materialien kann ein CNC-Wasserstrahl schneiden?
Der Wasserstrahlschneidprozess kann nahezu jedes Material durchschneiden, außer Diamanten und gehärtetem Glas. Einige der gängigen Materialien, die im Wasserstrahlschneidprozess verarbeitet werden, sind:
Metalle
Metalle und Metalllegierungen werden häufig im Wasserstrahlschneidprozess verarbeitet. Einige der gängigen Metalle, die diese Technik nutzen, sind:
Edelstahl (alle Sorten)
Aluminium
Kohlenstoffstahl
Weichstahl
Werkzeugstahl
Kupfer
Messing
Eisen
Chrom
Nickel
Titan
Platin
Gold
Glas
Glas kann empfindlich sein, um es mit herkömmlichen Mitteln zu schneiden. Wasserstrahlschneiden kann jedoch jede Art von Glas mühelos durchbohren und glatt schneiden. Einige gängige Beispiele sind:
Einfaches Glas
Mattiertes Glas
Verstärktes Glas
Spiegel
Glaswaren
Stein
Wasserstrahlschneiden von Stein und Fliesen ist eine sehr häufige Anwendung der Methode. Es findet häufig Anwendung bei Küchenarbeitsplatten, Bodenbelägen, Verkleidungen und anderen Bereichen. Einige der gängigen Steine und Fliesen, die mit CNC-Wasserstrahlschneiden geschnitten werden, sind:
Marmor
Granit
Fliesen
Porzellan
Silestone
Caesarstone
Verbundstoffe
Faserverbundwerkstoffe werden durch Verschmelzen mehrerer Materialien hergestellt. Verbundstoffe können für herkömmliche Schneidverfahren zäh sein. Wasserstrahlschneiden kann sie jedoch problemlos schneiden. Einige der gängigen Verbundstoffe, die mit Wasserstrahlschneiden geschnitten werden, sind:
Fiberglas
Faserverstärkte Kunststoffe
Kohlenstofffaser
Kunststoffe
Wasserstrahlschneiden bietet viele Vorteile beim Schneiden von Kunststoffen. CNC-Wasserstrahlschneiden ist eine kalte Schneidmethode. Daher setzen Kunststoffe beim Schneiden mit Wasserstrahl keine giftigen Dämpfe frei. Einige der gängigen Kunststoffe, die mit Wasserstrahl geschnitten werden, sind:
ABS
Styrol
Polyethylen
LHDP
UHDP
Nylon
Gummi
CNC-Wasserstrahlschneiden zeigt auch außergewöhnliche Leistungen beim Schneiden von Gummi. Während Gummi ein weiches Material ist, erzeugen herkömmliche Schneidverfahren Hitze, die dazu führen kann, dass das Gummi aushärtet. Das Wasserstrahlschneiden verursacht dieses Problem jedoch nicht. Es kann jedes Gummi mit extremer Präzision schneiden.
Papierprodukte
CNC-Wasserstrahlschneiden ist in der Papierindustrie üblich. Es gilt für Papier, Papierrollen und papierbasierte Produkte wie Karton. Aufgrund der Weichheit der Papierprodukte reicht reines Wasserstrahlschneiden aus, um die Aufgabe zu erfüllen.
Holz
CNC-Wasserstrahlschneiden von Holz wird meist in der Möbelindustrie eingesetzt. Das Wasserstrahlschneiden kann komplexe Formen aus Holz erstellen, wie Schnitzereien. Wasserstrahlschneiden kann auch Sperrholz ohne Delaminationsprobleme schneiden.
Was ist die maximale Dicke beim CNC-Wasserstrahlschneiden für verschiedene Materialien?
Wasserstrahl kann die meisten Materialien bis zu einer Dicke von 61 cm schneiden. Die maximale Dicke beim Wasserstrahlschneiden variiert je nach Materialart. Zum Beispiel kann es harte Metalle und Legierungen bis zu einer Dicke von 30 bis 45 cm schneiden (je nach Maschine). Es kann weiche Materialien vielfach in dieser Dicke schneiden.
Die maximale Dicke bedeutet nicht, dass eine Wasserstrahlmaschine auf diesen Wert beschränkt ist. Theoretisch kann der Wasserstrahlschneidprozess jede Dicke eines beliebigen Materials schneiden. Allerdings steigt die Schneidzeit bei einer bestimmten Dicke erheblich an. Zudem führen dickere Materialien zu langsameren Schnittgeschwindigkeiten. Die maximale Dicke ist der Wert, nach dem die Schnittgeschwindigkeit und -zeit unpraktisch werden können.
Wie genau ist das CNC-Wasserstrahlschneiden?
Beim CNC-Wasserstrahlschneiden kann die Toleranz bis zu ± 0,05 mm betragen. Dies macht das CNC-Wasserstrahlschneiden zu einer der genauesten Schneidmethoden. Die genaue Toleranz des Wasserstrahlschneidprozesses hängt vom jeweiligen Material ab. Die Wartung der Maschine und die richtige Einrichtung können die Präzision des Wasserstrahlschneidens erhöhen.
Anwendungen des CNC-Wasserstrahlschneidens
CNC-Wasserstrahlschneiden wird in vielen verschiedenen Branchen und Sektoren eingesetzt. Einige dieser Bereiche sind:
Luft- und Raumfahrt: Wasserstrahlschneiden kann die Nischenbauteile erstellen, die in der Luft- und Raumfahrtindustrie benötigt werden. Die hohe Präzision der Wasserstrahltechnologie macht sie zu einer attraktiven Option für den Luft- und Raumfahrtsektor.
Automobilindustrie: Die Automobilbranche ist auf den Wasserstrahlschneidprozess angewiesen, um präzise und gleichmäßige Teile herzustellen. Dies umfasst alles von Fahrzeugrahmen bis zu Motorenkomponenten.
Medizin: Die Wasserstrahlschneidemaschine fertigt chirurgische Geräte und andere medizinische Instrumente. Wasserstrahlschneiden sorgt für saubere und hygienische Schnitte, was in der Gesundheitsbranche eine große Nachfrage erzeugt.
Elektronik: Die schmale Dicke des Wasserstrahlschneidens macht es ideal für den Einsatz in der Elektronikindustrie. Es wird häufig zum Schneiden von Rahmenteilen für elektronische Produkte wie Telefone und Smartphones verwendet.
Kunst: Die durch Wasserstrahlschneiden angebotene Anpassungsfähigkeit macht es ideal für das Schneiden von Kunstprodukten. Zum Beispiel kann Wasserstrahlschneiden Skulpturen und architektonische Installationen erstellen.
Beschilderung: Wasserstrahl sorgt für eine glatte Oberflächenbeschaffenheit des Materials sowie eine überlegene Kantengeometrie. Die Beschilderungsbranche nutzt diese Eigenschaften zur Herstellung von Markenlogos, Namensschildern, Schildern und mehr.
Lebensmittel und Getränke: Wasserstrahlschneiden ist eine kontaktlose Technologie. Die hohe Hygiene des Prozesses macht es ideal zum Schneiden von Lebensmitteln und im Bereich der Lebensmittelverpackung.
Vorteile des CNC-Wasserstrahlschneidens
Der CNC-Wasserstrahlschneidprozess bietet viele Vorteile, die mit anderen Schneidtechniken unübertroffen sind. Einige dieser Vorteile sind:
Keine hitzeaffekten Zonen: Hitzeaffekte Zonen entstehen durch lokale Erwärmung aufgrund von Schneidreibung. Wasser ist ein Kühlmittel an sich. Daher verursacht das Wasserstrahlschneiden keine hitzeaffekten Zonen.
Erhaltung der Materialintegrität: Die Materialintegrität bleibt aufgrund des Fehlens von Hitzzonen intakt. Es gibt keine Brandspuren auf der Materialoberfläche.
Präzision: Der schmale Wasserstrahl führt zu einem äußerst präzisen Schneidprozess. Wasserstrahlschneiden ist genauer als alternative Schneidmethoden.
Kantenqualität: Wasserstrahlschneiden weist eine überlegene Kantenqualität auf. Dies ist das Ergebnis der Materialerosion auf Partikelniveau. Wasserstrahlschneideteile benötigen keine Nachbearbeitung.
Kontaktloses Schneiden: Wasserstrahlschneiden erfordert keinen Kontakt des Werkzeugs mit dem Werkstück. Der Hochdruckstrahl reicht aus, um die Schnittlinie zu erzeugen. Dies reduziert den Werkzeugverschleiß und erfordert weniger häufige Werkzeugwechsel.
Kosten: Wasserstrahlschneiden hält die Betriebskosten überschaubar. Reines Wasserstrahlschneiden ist ein sehr kostengünstiges Verfahren. Das abrasive Wasserstrahlschneiden hat die Kosten für das Schleifmittel als primären Betriebskostenfaktor.
Vielseitigkeit: Wasserstrahlschneider ist die vielseitigste Schneidoption. Es kann alle Schneidmaterialien unabhängig von ihrer Form oder Beschaffenheit verarbeiten. Dazu gehören Metalle, Nichtmetalle, Keramik, Verbundstoffe, Glas, Papier usw.
Was kostet eine CNC-Wasserstrahlschneidmaschine?
Die durchschnittlichen Kosten einer guten CNC-Wasserstrahlschneidmaschine liegen bei $100.000. Günstigere Modelle beginnen bei $50.000. Diese Modelle fehlen jedoch die Qualität und Funktionen, die für jeden Auftrag erforderlich sind. Daher kann der Kauf einer neuen Wasserstrahlschneidmaschine für $100.000 eine gute Anfangsinvestition sein. Die genauen Kosten einer CNC-Wasserstrahlschneidmaschine können je nach mehreren Faktoren variieren.
Wie lange hält eine CNC-Wasserstrahlschneidmaschine voraussichtlich?
Wasserstrahlschneidmaschinen können leicht über 25 Jahre halten. Einige Teile der Maschine haben jedoch eine kürzere Lebensdauer und müssen häufig ersetzt werden. Zu diesen Teilen gehören die Düse, Dichtungen, Ventile, Schläuche und andere Komponenten, die mit dem Hochdruckstrahl in Kontakt kommen.
Welche Sicherheitsvorkehrungen sind bei einer CNC-Wasserstrahlschneidmaschine zu beachten?
Eine CNC-Wasserstrahlschneidemaschine ist ein Industriewerkzeug. Die Kräfte, die sie erzeugt, können das härteste Material schneiden. Daher sind extreme Sicherheitsvorkehrungen erforderlich. Kein menschliches Gewebe sollte während des Betriebs der Maschine in die Nähe kommen. Die Maschine sollte nur von qualifizierten Fachleuten bedient werden. Der Bediener benötigt eine Sicherheitsschulung für die Maschine, bevor er sie benutzt.
Wartungsplan für CNC-Wasserstrahlschneidemaschine
Das Befolgen des richtigen Wartungsprozesses für Wasserstrahlschneider kann zu hochwertigem Betrieb und langer Lebensdauer der Ausrüstung führen. Einige der wichtigen Wartungsaspekte sind:
Überprüfen Sie den Verschleißgrad von Teilen wie Düse vor dem Betrieb. Eine abgenutzte Düse kann zu schlechten Schnittqualität führen.
Entleeren Sie den pneumatischen Filterregler der Maschine jede Woche.
Lassen Sie die im Wasserstrahlgerät aufgebauten Gase jede Woche entweichen. Die Ansammlung von Wasserdampf kann ein häufiges Problem bei Wasserstrahlschneidwerkzeugen sein.
Reinigen Sie regelmäßig den Wasserfilter. Die Häufigkeit hängt von der Art der Materialien ab, die Sie schneiden.
Fetten Sie die verschiedenen Lager der Maschine einmal im Jahr.
Wie wählt man eine CNC-Wasserstrahlschneidemaschine aus?
Das Durchgehen eines detaillierten Kaufratgebers für Wasserstrahlschneider kann bei einer informierten Entscheidung helfen. Einige der wichtigen Faktoren bei der Auswahl eines neuen Wasserstrahls sind:
Pumpendruck: Der Pumpendruck hängt von der Art der Materialien ab, die Sie schneiden möchten. Die erforderliche Schnittgeschwindigkeit spielt ebenfalls eine entscheidende Rolle.
Abrasiv vs. Reiner Wasserstrahl: Reiner Wasserstrahl kann bei weichen Materialien günstiger sein. Harte Materialien erfordern jedoch die Abrasiv-Wasserstrahl-Technologie.
Markenwert: Es ist besser, eine renommierte Marke zu wählen, auch wenn es etwas mehr kostet. Maschinen mit guter Verarbeitungsqualität können Ausfallzeiten und Betriebsverluste vermeiden.
Ersatzteile: Stellen Sie sicher, dass die Ersatzteile für die Maschine bei Bedarf verfügbar sind.
Techni Waterjets G2-Serie wird von Fachleuten in vielen verschiedenen Branchen oft als die beste angesehen. Diese Maschinen verfügen über eine robuste Bauqualität und die Funktionen von Wasserstrahlschneidern, die doppelt so teuer sind. Die Maschinen werden mit einer kostenlosen Software geliefert, die vorinstallierte Programme für Grundformen enthält.
Was ist der Unterschied zwischen CNC-Laser und CNC-Wasserstrahl?
CNC-Laser und CNC-Wasserstrahl verwenden beide die Computer Numerical Control. Es gibt jedoch große Unterschiede zwischen CNC-Laser- und CNC-Wasserstrahlschneiden. Das Wasserstrahlverfahren ist deutlich besser als das Laserschneiden. Ein Laser verwendet hochenergetische Lichtstrahlen, um das Material zu schmelzen. Dies führt zu nachteiligen Hitzeeinwirkungen auf das Material. Die Materialien können eine Nachbearbeitung aufgrund von Brandspuren erfordern.
Das Wasserstrahlverfahren verursacht jedoch keine nachteiligen Effekte. Außerdem kann der Wasserstrahl durch nahezu jedes Material schneiden. CNC-Laser haben in diesem Bereich Schwächen. Materialien wie Kunststoffe setzen beim Erhitzen giftige Dämpfe frei. Dies kann die Laserröhren beschädigen und das CNC-Laserschneiden unbrauchbar machen.
Endnoten
CNC-Wasserstrahl ist eine bahnbrechende Technologie zum Schneiden harter und weicher Materialien. Die Präzision und Vielseitigkeit des Verfahrens sind äußerst unvergleichlich. Zudem ist ein Wasserstrahlschneider, da es sich um einen Kaltbearbeitungsprozess handelt, eine attraktivere Option als Alternativen wie Plasma-Schneiden.
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