Les professionnels se demandent souvent quelles sont les capacités de découpe au jet d'eau CNC. Certaines questions courantes sont : qu'est-ce que le jet d'eau CNC, ses types, les différents matériaux qui subissent ce processus, et ses performances. Cet article explorera toutes ces réponses et plus encore.
Qu'est-ce qu'un jet d'eau CNC ?
Jet d'eau CNC est une machine de découpe automatisée basée sur la technologie de découpe au jet d'eau qui utilise la force d'une eau fortement pressurisée pour couper les matériaux.
Le jet d'eau est contrôlé par la technologie de Contrôle Numérique par Ordinateur (CNC). Les programmes CNC sont pré-écrits pour la pièce en question à l'avance. Le jet d'eau CNC est un procédé de découpe industriel entièrement automatisé et de haute précision.
Pour couper des matériaux tendres, la force de l'eau est suffisante. Cependant, pour les matériaux durs, la force de l'eau peut entraîner un processus de coupe plus lent. Par conséquent, un matériau abrasif est ajouté au flux d'eau pour accélérer l'action de coupe. Le processus est alors appelé découpe au jet d'eau abrasif. La CNC peut contrôler à la fois la découpe au jet d'eau pure et abrasive.
Comment fonctionne une machine de découpe au jet d'eau CNC ?
La découpe au jet d'eau CNC est un processus en plusieurs étapes. Les étapes impliquées sont :
1. Conception de la pièce
Une conception technique de la pièce est créée avant de la découper. Pour des coupes simples en ligne droite, cette étape peut être sautée. Cependant, une conception graphique détaillée avec les mesures est requise pour les pièces complexes. La conception graphique est réalisée dans un logiciel de Conception Assistée par Ordinateur (CAO).
2. Conversion de la conception en CAM
Une machine de jet d'eau CNC ne comprend pas la conception graphique. Elle comprend le langage CAM (g-code et m-code). Par conséquent, la conception CAO est convertie en CAM dans un logiciel de Fabrication Assistée par Ordinateur (FAO). Le fichier CAM est chargé dans les panneaux de contrôle de la machine.
3. Mise en place de la machine
L'opérateur commence la mise en place de la machine pour les opérations. La pièce est fixée sur la table de travail. Tous les réglages nécessaires sont sélectionnés et les vérifications préliminaires sont effectuées.
4. Démarrage de la machine
Le processus de démarrage de la machine se déroule selon le modèle particulier de la machine de jet d'eau CNC. Le démarrage inclut la génération de pression dans la pompe hydraulique. La pompe hydraulique fournit de l'huile hydraulique sous pression d'environ 50 psi à l'intensificateur. L'intensificateur augmente la pression hydraulique jusqu'à 50 000 psi et plus.
5. Exécution de la découpe au jet d'eau
Une fois la pression prête, l'opérateur de coupe démarre. La tête de découpe au jet d'eau se déplace autour de la pièce tout en forçant le flux d'eau à haute pression. Le G-code du fichier CAM contrôle le mouvement. Le flux d'eau est très étroit, avec une épaisseur inférieure à un cheveu humain.
6. Démontage de la pièce
Une fois l'usinage terminé, la pièce est démontée de la machine. Si la pièce nécessite un usinage supplémentaire, l'opérateur la remonte sur la table de travail. Sinon, la pièce est envoyée pour un usinage secondaire.
Quelles sont les pièces d'une machine de découpe à jet d'eau CNC
La machine de découpe à jet d'eau CNC se compose de pièces de qualité industrielle capables de supporter les forces d'érosion ultra-élevées en jeu. Les différents composants des machines de découpe à jet d'eau sont :
Contrôleur CNC
Le contrôleur CNC est le cerveau de la machine. Il lit les commandes fournies par le logiciel et les réglages effectués par l'opérateur. L'interprétation combinée est envoyée à la tête de coupe de la machine.
Pompe haute pression
Une pompe haute pression crée la force nécessaire pour l'action de coupe. Elle est composée d'une pompe hydraulique et d'un intensificateur. La pompe hydraulique génère une faible pression qui est amplifiée par l'intensificateur. Le coût du jet d'eau dépend fortement de cette pièce. Les pompes haute pression disposent de plusieurs réglages pour ajuster la pression selon les besoins de la pièce.
Tête de coupe
La tête de coupe est l'ensemble qui déplace le flux d'eau autour de la table de travail. Une buse présente dans la tête de coupe concentre le flux d'eau. Il y a une chambre de mélange avant la buse dans la découpe abrasive par jet d'eau. La chambre de mélange mélange le matériau abrasif avec le flux d'eau.
Trémie abrasive
Le but d'une trémie abrasive est de stocker et d'alimenter le matériau abrasif dans la chambre de mélange. Une trémie abrasive de bonne qualité peut fournir le matériau abrasif de manière uniforme. Les trémies abrasives peuvent généralement stocker suffisamment de matériau pour plusieurs heures de découpe au jet d'eau.
Gantry
Le portique est le système de pont dans la machine de découpe à jet d'eau. Il soutient la tête de coupe et les parties mobiles de la machine. Le système de pont du portique supporte le mouvement de la tête de coupe selon les axes X, Y et Z.
Table de coupe
La table de coupe offre une base stable pour le montage de la pièce. La pièce est maintenue fermement sur la table de coupe. Les coupeuses à jet d'eau modernes disposent de la fonction de coupe sous l'eau. La pièce peut être immergée sous l'eau pour une coupe silencieuse et sans éclaboussures.
Système de filtration de l'eau
Le système de filtration de l'eau purifie l'eau et élimine tout débris. Cela prolonge la durée de vie des composants utilisés dans la machine de découpe à jet d'eau. Un système de filtration comprend généralement un adoucisseur pour corriger la dureté de l'eau. Le système de filtration doit être conçu en fonction du type de source d'eau utilisée.
Panneau de contrôle
Le panneau de contrôle offre un moyen pour l'opérateur d'interagir avec la machine. Divers réglages de la machine à jet d'eau peuvent être sélectionnés via le panneau de contrôle. Les panneaux de contrôle sont également équipés d'un écran pour visualiser les informations pertinentes.
Logiciel
Les machines à jet d'eau sont équipées d'un logiciel qui sert de langage entre le contrôleur, l'opérateur et la machine. La fonctionnalité du logiciel peut varier en fonction de la machine. Chaque machine de découpe Techni Waterjet est livrée avec un logiciel gratuit. Le logiciel contient de nombreuses formes de découpe de base préchargées dans le système.
Différents types de machines de découpe à jet d'eau CNC
Les machines de découpe à jet d'eau CNC sont disponibles dans de nombreuses configurations différentes. L'utilisation d'un type particulier dépend des exigences de l'opération. Ces différents types de machines sont :
Découpe à jet d'eau unidimensionnelle
La découpe à jet d'eau unidimensionnelle peut également être considérée comme une découpe à un seul axe. Dans cette méthode, les têtes de découpe à jet d'eau ne peuvent se déplacer que dans une seule direction. Cette méthode est utilisée pour des coupes linéaires droites. En général, cette technique est appliquée au traitement des matières premières.
Découpe à jet d'eau bidimensionnelle
La découpe à jet d'eau bidimensionnelle est également connue sous le nom de découpe à 2 axes. La tête de coupe peut se déplacer sur l'axe X et l'axe Y. Ces machines peuvent réaliser des coupes linéaires ainsi que circulaires. Cependant, elles ne peuvent pas créer de surfaces inclinées ou de coupes courbes dans le plan vertical.
Découpe à jet d'eau à 3 axes
Une machine de découpe à jet d'eau à 3 axes peut déplacer la tête de coupe sur l'axe X, l'axe Y et l'axe Z. L'axe X correspond au mouvement de gauche à droite sur la table de travail. L'axe Y correspond au mouvement de haut en bas sur la table de travail. L'axe Z est le mouvement vertical perpendiculaire à la table de travail.
Découpe à jet d'eau à 4 axes
Une machine de découpe à jet d'eau à 4 axes peut se déplacer dans l'axe linéaire X, Y et Z. De plus, elle peut également se déplacer dans l'axe rotatif A. L'axe A est l'axe circulaire autour de l'axe X. La découpe à jet d'eau à 4 axes peut réaliser des coupes courbes et usiner cinq côtés de la pièce.
Découpe à jet d'eau à 5 axes
Une machine de découpe à jet d'eau à 5 axes est l'option la plus performante parmi les différents types. Elle peut couper linéairement dans l'axe X, Y et Z. De plus, la tête de coupe peut également se déplacer dans deux des axes A, B et C. L'axe A tourne autour de l'axe X, l'axe B tourne autour de l'axe Y, et l'axe C tourne autour de l'axe Z. Les coupeurs à 5 axes peuvent créer des pièces linéaires, courbes et inclinées. Elle peut également réaliser des pièces avec des caractéristiques et géométries internes.
Quels matériaux un jet d'eau CNC peut-il couper ?
La découpe au jet d'eau peut couper pratiquement n'importe quel matériau, sauf le diamant et le verre trempé. Certains des matériaux courants soumis au processus de découpe au jet d'eau sont :
Métaux
Les métaux et alliages métalliques subissent généralement le processus de découpe au jet d'eau. Parmi les métaux couramment utilisés avec cette technique, on trouve :
Acier inoxydable (tous grades)
Aluminium
Acier au carbone
Acier doux
Acier outil
Cuivre
Laiton
Fer
Chrome
Nickel
Titane
Platine
Or
Verre
Le verre peut être délicat à couper avec des moyens traditionnels. Cependant, la découpe à jet d'eau peut percer et couper en douceur tout type de verre avec facilité. Quelques exemples courants sont :
Verre simple
Verre dépoli
Verre renforcé
Miroirs
Vaisselle en verre
Pierre
La découpe à jet d'eau de pierre et de carreaux est une application très courante de cette méthode. Elle est fréquemment utilisée pour les plans de travail de cuisine, les revêtements de sol, le bardage et d'autres domaines. Parmi les pierres et carreaux couramment découpés par la méthode CNC à jet d'eau, on trouve :
Marbre
Granite
Carreaux
Porcelaine
Silestone
Caesarstone
Composites
Les métaux composites sont fabriqués en fusionnant plusieurs matériaux. Les composites peuvent être des matériaux difficiles à couper avec des procédés conventionnels. Cependant, la découpe à jet d'eau peut facilement les couper. Parmi les composites couramment découpés au jet d'eau, on trouve :
Fibre de verre
Plastiques renforcés de fibres
Fibre de carbone
Plastiques
La découpe au jet d'eau offre de nombreux avantages lors de la découpe des plastiques. La découpe CNC au jet d'eau est une méthode de découpe à froid. Par conséquent, les plastiques ne dégagent pas de fumées toxiques lorsqu'ils sont découpés au jet d'eau. Certains des plastiques couramment découpés au jet d'eau sont :
ABS
Styrène
Polyéthylène
LHDP
UHDP
Nylon
Caoutchouc
La découpe CNC au jet d'eau montre également des performances exceptionnelles lors de la découpe du caoutchouc. Bien que les caoutchoucs soient des matériaux souples, les procédés de découpe conventionnels génèrent de la chaleur, ce qui peut durcir le caoutchouc. Cependant, le jet d'eau ne pose pas ce problème. Il peut couper n'importe quel caoutchouc avec une précision extrême.
Produits en papier
La découpe CNC au jet d'eau est courante dans l'industrie papetière. Elle s'applique au papier, aux ramettes de papier et aux produits à base de papier comme le carton. En raison de la douceur des produits en papier, la découpe au jet d'eau pure suffit à accomplir la tâche.
Bois
La découpe CNC au jet d'eau du bois est généralement utilisée dans l'industrie du meuble. Le processus de découpe au jet d'eau peut créer des formes complexes à partir du bois, telles que des sculptures. La découpe au jet d'eau peut également couper du contreplaqué sans provoquer de délamination.
Quelle est l'épaisseur maximale de la découpe CNC au jet d'eau pour différents matériaux ?
Le jet d'eau peut couper la plupart des matériaux jusqu'à 61 cm d'épaisseur. La gamme d'épaisseur maximale de découpe au jet d'eau varie en fonction du type de matériau. Par exemple, il peut couper des métaux durs et des alliages jusqu'à une épaisseur de 30 à 45 cm (selon la machine). Il peut couper des matériaux souples plusieurs fois cette épaisseur.
L'épaisseur maximale ne signifie pas que la machine à jet d'eau est limitée à cette valeur. Théoriquement, le processus de découpe au jet d'eau peut couper n'importe quelle épaisseur de n'importe quel matériau. Cependant, le temps de coupe augmente considérablement au-delà d'une certaine épaisseur. De plus, des matériaux plus épais entraînent une vitesse de coupe plus lente. L'épaisseur maximale est la valeur après laquelle la vitesse et le temps de coupe peuvent devenir ingérables.
Quelle est la précision de la découpe CNC au jet d'eau ?
La découpe CNC au jet d'eau peut avoir une tolérance aussi faible que ± 0,05 mm. Cela fait de la découpe CNC au jet d'eau l'une des méthodes de découpe les plus précises. La tolérance exacte du processus de découpe au jet d'eau dépend du matériau particulier découpé. Maintenir la machine et effectuer correctement la configuration peut augmenter la précision de la découpe au jet d'eau.
Applications de la découpe CNC au jet d'eau
La découpe CNC au jet d'eau est utilisée dans de nombreux secteurs et industries. Certains de ces domaines sont :
Aéronautique : La découpe au jet d'eau peut créer les pièces de niche requises dans l'industrie aéronautique. La haute précision de la technologie de découpe au jet d'eau en fait une option attrayante pour le secteur aéronautique.
Automobile : L'industrie automobile repose sur le processus de découpe au jet d'eau pour créer des pièces précises et cohérentes. Cela inclut tout, des châssis de voiture aux composants du moteur.
Médecine : La machine de découpe au jet d'eau fabrique des équipements chirurgicaux et d'autres dispositifs médicaux. Le jet d'eau réalise des coupes propres et hygiéniques, ce qui entraîne une forte demande dans le secteur de la santé.
Électronique : La faible épaisseur de la découpe au jet d'eau la rend idéale pour l'industrie électronique. Elle s'applique couramment à la découpe de pièces de cadres pour des produits électroniques comme les téléphones et smartphones.
Art : La personnalisation offerte par la découpe au jet d'eau la rend idéale pour la découpe de produits artistiques. Par exemple, la découpe au jet d'eau peut créer des sculptures et des installations architecturales.
Signalisation : Le jet d'eau offre une finition de surface lisse au matériau ainsi qu'une qualité de bord supérieure. L'industrie de la signalisation utilise ces qualités pour créer des logos de marque, des plaques signalétiques, des panneaux, et plus encore.
Alimentation et Boissons : La découpe au jet d'eau est une technologie sans contact. La haute hygiène du procédé la rend idéale pour la découpe de produits alimentaires et dans le secteur de l'emballage alimentaire.
Avantages de la découpe CNC au jet d'eau
Le processus de découpe CNC au jet d'eau offre de nombreux avantages inégalés par d'autres techniques de découpe. Certains de ces avantages sont :
Zones sans chaleur : Les zones affectées par la chaleur sont causées par un chauffage localisé dû à la friction de coupe. L'eau est un refroidissant en soi. Par conséquent, la découpe au jet d'eau ne provoque pas de zones affectées par la chaleur.
Préservation de l'intégrité du matériau : L'intégrité du matériau reste intacte en raison de l'absence de zones chaudes. Il n'y a pas de marques de brûlure sur la surface du matériau.
Précision : Le flux étroit d'eau entraîne un processus de coupe très précis. La découpe au jet d'eau offre une précision supérieure à celle des méthodes de coupe alternatives.
Qualité du bord : La découpe au jet d'eau possède une qualité de bord supérieure. Cela résulte de l'érosion du matériau qui se produit au niveau des particules. Les pièces découpées au jet d'eau ne nécessitent pas de finition secondaire.
Découpe sans contact : La découpe au jet d'eau ne nécessite pas que l'outil entre en contact avec la pièce. Le flux à haute pression suffit pour réaliser l'incision. Cela réduit l'usure de l'outil et nécessite moins de changements d'outil fréquents.
Coûts : La découpe au jet d'eau maintient le coût d'exploitation gérable. La découpe au jet d'eau pure est un procédé très économique. La découpe abrasive au jet d'eau a comme principal coût opérationnel l'abrasif.
Polyvalent : La machine de découpe au jet d'eau est l'option la plus polyvalente. Elle peut traiter tous les matériaux de découpe, quelle que soit leur forme ou leur composition. Cela inclut les métaux, non-métaux, céramiques, composites, verre, papier, etc.
Quel est le coût d'une machine CNC de découpe au jet d'eau ?
Le coût moyen d'une bonne machine CNC de découpe au jet d'eau est de $100 000. Vous pouvez trouver des modèles moins chers à partir de $50 000. Cependant, ces modèles manqueront de la qualité et des fonctionnalités nécessaires pour tout travail. Par conséquent, si vous achetez une nouvelle machine CNC de découpe au jet d'eau, $100 000 peut être un bon investissement initial. Le coût exact d'une machine CNC de découpe au jet d'eau peut varier en fonction de plusieurs facteurs.
Quelle est la durée de vie prévue d'une machine CNC de découpe au jet d'eau ?
Les machines de découpe au jet d'eau peuvent facilement durer plus de 25 ans. Cependant, certaines pièces de la machine ont une durée de vie plus courte et nécessitent un remplacement fréquent. Ces pièces incluent la buse, les joints, les valves, les tubes et d'autres composants traitant le flux à haute pression.
Quelles sont les considérations de sécurité pour une machine CNC de découpe au jet d'eau ?
Une machine de découpe à jet d'eau CNC est un outil industriel. Les forces qu'elle génère peuvent couper les matériaux les plus durs. Par conséquent, elle nécessite des considérations de sécurité extrêmes. Aucun tissu humain ne doit se trouver sous la machine lors des opérations de l'équipement. La machine doit être utilisée uniquement par des professionnels qualifiés. L'opérateur doit suivre une formation à la sécurité sur la machine avant de l'utiliser.
Calendrier d'entretien pour la machine de découpe à jet d'eau CNC
Suivre le bon processus d'entretien pour la découpeur à jet d'eau peut garantir une opération de haute qualité et une longue durée de vie de l'équipement. Certaines considérations importantes pour l'entretien sont :
Vérifier le degré d'usure des pièces telles que la buse avant l'utilisation. Une buse usée peut entraîner des coupes de mauvaise qualité.
Vider le régulateur de filtre pneumatique de la machine chaque semaine.
Libérer les gaz accumulés dans la machine à jet d'eau chaque semaine. L'accumulation de vapeur d'eau peut être un problème courant dans un outil de découpe à jet d'eau.
Nettoyer régulièrement le filtre à eau. La fréquence dépend du type de matériaux que vous coupez.
Graissez les différents roulements de la machine une fois par an.
Comment choisir une machine à jet d'eau CNC ?
Consulter un guide d'achat détaillé pour la machine à jet d'eau peut aider à prendre une décision éclairée. Certains des facteurs importants à considérer lors du choix d'un nouveau jet d'eau sont :
Pression de la pompe : La pression de la pompe dépend du type de matériaux que vous souhaitez couper. La vitesse de coupe requise joue également un rôle crucial dans ce choix.
Découpe à jet d'eau abrasif vs. pure : La découpe à jet d'eau pure peut être moins coûteuse pour les matériaux mous. Cependant, les matériaux durs nécessitent la technologie de jet d'eau abrasif.
Valeur de la marque : Il est préférable de choisir une marque réputée, même si cela vous coûte un peu plus cher. Les machines avec une bonne qualité de fabrication peuvent éviter les temps d'arrêt et les pertes opérationnelles.
Pièces de rechange : Assurez-vous que les pièces de rechange pour la machine sont disponibles lorsque nécessaire.
La série G2 de Techni Waterjet est souvent considérée comme la meilleure par les professionnels dans de nombreux secteurs différents. Ces machines offrent une qualité de construction robuste et les fonctionnalités des machines à jet d'eau qui sont deux fois plus chères. Les machines sont livrées avec un logiciel gratuit contenant des programmes préchargés pour des formes de coupe de base.
Quelle est la différence entre la découpe laser CNC et la découpe à jet d'eau CNC ?
Les machines laser CNC et à jet d'eau CNC utilisent toutes deux la commande numérique par ordinateur. Cependant, il existe de vastes différences entre la découpe laser CNC et la découpe à jet d'eau CNC. Le processus de jet d'eau est considérablement supérieur à la découpe laser. Un laser utilise des rayons lumineux à haute énergie pour faire fondre le matériau. Cela entraîne des effets thermiques indésirables sur le matériau. Les matériaux peuvent nécessiter une finition secondaire en raison de marques de brûlure.
Cependant, le processus de jet d'eau ne crée aucun effet indésirable. De plus, le jet d'eau peut couper pratiquement tous les matériaux. Les lasers CNC ont des lacunes dans ce domaine. Des matériaux comme les plastiques libèrent des fumées toxiques lorsqu'ils sont chauffés. Cela peut endommager les tubes laser, rendant la découpe laser CNC inutilisable.
Notes de fin
Le jet d'eau CNC est une technologie révolutionnaire pour couper des matériaux durs et mous. La précision et la polyvalence du procédé sont très incomparables. De plus, étant un procédé de découpe à froid, une machine à jet d'eau est une option plus attrayante que des alternatives telles que la découpe au plasma.
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