Professionals often wonder about the capabilities of CNC waterjet cutting. Some common queries are what is CNC waterjet, its types, the different materials that undergo this process, and its performance. This article will explore all these answers and more.
What is a CNC Waterjet?
CNC waterjet is an automated cutting machine based on waterjet cutting technology that uses the force of highly pressurized water for material cutting.
The waterjet is controlled with Computer Numerical Control (CNC) technoogy. CNC programs are pre-written for the particular part beforehand. CNC waterjet is a fully automated, high-precision industrial cutting process.
For cutting soft materials, the force of the water is sufficient. However, for hard materials, the force of the water can lead to a slower cutting process. Therefore, abrasive material is added to the water stream to speed up the cutting action. The process is then called abrasive water jet cutting. CNC can control both pure and abrasive water jet cutting.
How Does a CNC Waterjet Cutter Work?
CNC waterjet cutting is a multistage process. The steps involved are:
1. Designing the Part
An engineering design of the part is created before cutting it. For simple cuts in a straight line, this step can be skipped. However, a detailed graphical design with the measurements is required for complex parts. The graphical design is made in Computer Aided Design (CAD) software.
2. Converting Design to CAM
A CNC waterjet machine does not understand graphical design. It understands CAM language (g-code and m-code). Therefore, the CAD design is converted to CAM in Computer Aided Manufacturing (CAM) software. The CAM file is loaded to the machine control panels.
3. Machine Setup
The operator starts the machine setup for the operations. The workpiece is clamped on the worktable. All the necessary settings are selected and preliminary checks are done.
4. Machine Startup
The machine startup process takes place according to the particular CNC waterjet model. Startup includes the generation of pressure in the hydraulic pump. The hydraulic pump provides pressurized hydraulic oil of around 50 psi to the intensifier. The intensifier increases the hydraulic pressure to 50,000 psi and even more.
5. Execution of Waterjet Cutting
Once the pressure is ready, the cutting operator starts. The water jet cutting head moves around the part while forcing the high-pressure stream of water. The G-code of the CAM file controls the movement. The stream of water is very narrow with a thickness less than a human hair.
6. Unmounting of Part
Once the machining is completed, the part is unmounted from the machine. If the part requires any further machining, the operator mounts it on the worktable again. Otherwise, the part is sent for secondary machining.
What are the Parts of a CNC Waterjet Cutter
CNC waterjet cutting machine comprises of industrial-grade parts that can handle the ultra-high erosion forces at play. The various components of water jet cutting machines are:
ЧПУ-контроллер
The CNC controller is the brain behind the machine. It reads the commands provided by the software and the settings made by the operator. The combined interpretation is sent to the machine cutting head.
High-pressure Pump
A high-pressure pump creates the necessary force required for the cutting action. It is an assembly of a hydraulic pump and intensifier. The hydraulic pump creates a small pressure which is amplified by the intensifier. The cost of the water jet heavily relies on this part. High-pressure pumps come under multiple settings to adjust the pressure according to part requirements.
Cutting Head
The cutting head is the assembly that moves the stream of water around the work table. A nozzle present in the cutting head focuses the stream of water. There is a mixing chamber before the nozzle in abrasive water jet cutting. The mixing chamber mixes the abrasive material with the water stream.
Abrasive Hopper
The purpose of an abrasive hopper is to store and feed the abrasive material to the mixing chamber. A good quality abrasive hopper can deliver the abrasive material uniformly. Abrasive hoppers can generally store enough material for hours of waterjet cutting.
Балка (гантри)
The gantry is the bridge system in the waterjet cutting machine. It provides support to the cutting head and mobile parts of the machine. The gantry bridge system supports the cutting head movement in the X-axis, Y-axis, and Z-axis.
Cutting Table
The cutting table provides a stable base for mounting the workpiece. The workpiece is held securely on the cutting table. Modern waterjet cutters have the feature of underwater cutting. The workpiece can be submerged underwater to provide noiseless and splatter-free cutting.
Water Filtration System
The water filtration system purifies the water and removes any debris from it. This prolongs the life of the components used in the waterjet cutting machine. A water filtration system usually includes a softener for fixing the hardness of the water. The filtration system should be designed based on the type of water source you will use.
Control Panel
The control panel provides a medium for the operator to interact with the machine. Various settings of the waterjet machine can be selected through the control panel. Control panels also come with a display for viewing relevant information.
Software
Waterjet machines come with a software that acts as the language between the controller, the operator, and the machine. The functionality of the software can vary based on the machine. Every Techni Waterjet cutting machine comes with complimentary software. The software contains many basic cutting shapes preloaded in the system.
Different Types of CNC Water Jet Cutting Machines
cURL Too many subrequests.
cURL Too many subrequests.
cURL Too many subrequests.
cURL Too many subrequests.
cURL Too many subrequests.
cURL Too many subrequests.
cURL Too many subrequests.
cURL Too many subrequests.
cURL Too many subrequests.
cURL Too many subrequests.
cURL Too many subrequests.
cURL Too many subrequests.
cURL Too many subrequests.
Металлы
cURL Too many subrequests.
cURL Too many subrequests.
Алюминий
Углеродистая сталь
Мягкая сталь
cURL Too many subrequests.
Медь
Латунь
Железо
Хром
Никель
Титан
Платина
Золото
Стекло
Стекло может быть хрупким для традиционной резки. Однако водоструйная резка может легко пробивать и плавно резать любой тип стекла. Некоторые распространённые примеры:
Простое стекло
Матированное стекло
Армированное стекло
Зеркала
Стеклянная посуда
Камень
Водоструйная резка камня и плитки — очень распространённое применение этого метода. Он часто используется для кухонных столешниц, напольных покрытий, облицовки и других областей. Некоторые из распространённых камней и плитки, обрабатываемых методом ЧПУ водоструйной резки, включают:
Мрамор
Гранит
Плитка
Фарфор
Силистоун
Цезарстоун
Композиты
Композитные металлы изготавливаются путем сплавления нескольких материалов вместе. Композиты могут быть трудными материалами для традиционных процессов резки. Однако резка водяной струей легко справляется с ними. Некоторые из распространенных композитов, которые режут с помощью водяной струи:
стекловолокно
Пластики с армированием из волокон
Углеродное волокно
Пластики
Резка водяной струей предоставляет множество преимуществ при резке пластмасс. ЧПУ водяная струя — это холодный метод резки. Поэтому пластмассы не выделяют токсичных паров при резке водяной струей. Некоторые из распространенных пластмасс, подвергающихся резке водяной струей:
ABS
Стирол
Полиэтилен
LHDP
UHDP
Нейлон
Резина
Резка резины с помощью ЧПУ водяной струи также демонстрирует исключительную производительность. Хотя резина — мягкий материал, традиционные методы резки создают тепло, которое может привести к затвердеванию резины. Однако водяная струя не вызывает таких проблем. Она может резать любую резину с высокой точностью.
Бумажные изделия
Резка ЧПУ водяной струей широко применяется в бумажной промышленности. Это относится к бумаге, бумажным пачкам и изделиям на бумажной основе, таким как картон. Из-за мягкости бумажных изделий достаточно чистой резки водяной струей для выполнения задачи.
Дерево
Резка дерева ЧПУ водяной струей обычно применяется в мебельной промышленности. Процесс резки водяной струей может создавать сложные формы из дерева, такие как резьба. Водяная струя также может резать фанеру без возникновения проблем с расслоением.
Какова максимальная толщина резки ЧПУ водяной струей для различных материалов?
Водяная струя может резать большинство материалов толщиной до 24 дюймов. Максимальная толщина резки водяной струей варьируется в зависимости от типа материала. Например, она может резать твердые металлы и сплавы толщиной от 12 до 18 дюймов (в зависимости от машины). Мягкие материалы можно резать на толщину, многократно превышающую эту.
Максимальная толщина не означает, что машина водяной струи ограничена этим значением. Теоретически процесс резки водяной струей может резать любой материал любой толщины. Однако время резки значительно увеличивается при превышении определенной толщины. Кроме того, более толстые материалы приводят к снижению скорости резки. Максимальная толщина — это значение, после которого скорость и время резки становятся непрактичными.
Насколько точна резка ЧПУ водяной струей?
Резка ЧПУ водяной струей может иметь допуск всего ± 0,002 дюйма. Это делает резку ЧПУ водяной струей одним из самых точных методов резки. Точный допуск процесса резки водяной струей зависит от конкретного материала. Правильное обслуживание машины и настройка могут повысить точность резки водяной струей.
Применение резки ЧПУ водяной струей
Резка с помощью ЧПУ водяной струей используется во многих различных отраслях и секторах. Некоторые из этих областей:
Аэрокосмическая промышленность: Резка водяной струей может создавать специализированные детали, необходимые в аэрокосмической отрасли. Высокая точность технологии резки водяной струей делает её привлекательным вариантом для аэрокосмического сектора.
Автомобильная промышленность: Автомобильная отрасль полагается на процесс резки водяной струей для создания точных и однородных деталей. Это включает всё — от каркасов автомобилей до компонентов двигателя.
Медицина: Машина для резки водяной струей изготавливает хирургическое оборудование и другие медицинские приборы. Водяная струя создаёт чистые и гигиеничные разрезы, что приводит к высокому спросу в здравоохранении.
Электроника: Узкая толщина резки водяной струей делает её идеальной для использования в электронной промышленности. Обычно применяется для резки рамочных деталей для электронных продуктов, таких как телефоны и смартфоны.
Искусство: Индивидуализация, предлагаемая резкой водяной струей, делает её идеальной для создания художественных изделий. Например, резка водяной струей может создавать скульптуры и архитектурные инсталляции.
Вывески: Водяная струя обеспечивает гладкую поверхность материала вместе с превосходным качеством кромки. Индустрия вывесок использует эти качества для создания логотипов брендов, табличек, знаков и прочего.
Пищевая промышленность и напитки: Резка водяной струей — это бесконтактная технология. Высокий уровень гигиены процесса делает её идеальной для резки пищевых продуктов и в секторе упаковки продуктов питания.
Преимущества резки водяной струей с ЧПУ
Процесс резки водяной струей с ЧПУ предоставляет множество преимуществ, которые невозможно превзойти другими методами резки. Некоторые из этих преимуществ:
Отсутствие зон термического воздействия: Зоны термического воздействия возникают из-за локального нагрева при трении во время резки. Вода сама по себе является охлаждающим средством. Поэтому резка водяной струей не вызывает зон термического воздействия.
Сохранение целостности материала: Целостность материала сохраняется благодаря отсутствию зон нагрева. На поверхности материала нет следов ожогов.
Точность: Узкая струя воды обеспечивает очень высокоточный процесс резки. Резка водяной струей обладает большей точностью, чем альтернативные методы резки.
Качество кромки: Резка водяной струей обеспечивает превосходное качество кромки. Это результат эрозии материала на уровне частиц. Детали, вырезанные водяной струей, не требуют дополнительной обработки.
Бесконтактная резка: Резка водяной струей не требует контакта инструмента с заготовкой. Высоконапорная струя достаточно сильна для выполнения разреза. Это снижает износ инструмента и уменьшает частоту его замены.
Затраты: Резка водяной струей позволяет контролировать операционные расходы. Чистая резка водяной струей — очень недорогой процесс. Абразивная резка водяной струей имеет основным операционным расходом стоимость абразива.
Универсальность: Резак водяной струей — самый универсальный вариант резки. Он может обрабатывать любые материалы независимо от их формы и вида. Это включает металлы, неметаллы, керамику, композиты, стекло, бумагу и др.
Какова стоимость станка для резки водяной струей с ЧПУ?
Средняя стоимость хорошего станка для резки водяной струей с ЧПУ составляет 1ТП4Т100 000. Можно найти более дешёвые модели, начиная с 1ТП4Т50 000. Однако эти модели будут уступать по качеству и функционалу, необходимым для любой работы. Поэтому при покупке нового станка для резки водяной струей с ЧПУ 1ТП4Т100 000 может быть хорошей первоначальной инвестицией. Точная стоимость станка для резки водяной струей с ЧПУ может варьироваться в зависимости от нескольких факторов.
Каков ожидаемый срок службы станка для резки водяной струей с ЧПУ?
Машины для гидроабразивной резки могут легко служить более 25 лет. Однако некоторые части машины имеют более короткий срок службы и требуют частой замены. К таким частям относятся сопло, уплотнения, клапаны, трубки и другие компоненты, работающие с потоком высокого давления.
Какие меры безопасности необходимо учитывать при работе с ЧПУ гидроабразивной машиной?
ЧПУ гидроабразивная машина — это промышленный инструмент. Силы, которые она генерирует, могут резать самые твердые материалы. Поэтому требуется особое внимание к безопасности. Ни одна часть человеческого тела не должна находиться под машиной во время работы оборудования. Машина должна эксплуатироваться только квалифицированными специалистами. Оператор должен пройти обучение по технике безопасности перед использованием машины.
График технического обслуживания ЧПУ гидроабразивной машины
Соблюдение правильного процесса обслуживания гидроабразивного резака обеспечивает высокое качество работы и долгий срок службы оборудования. Некоторые важные моменты технического обслуживания:
Проверяйте степень износа таких деталей, как сопло, перед началом работы. Изношенное сопло может привести к низкому качеству реза.
Сливайте конденсат из пневматического фильтра-регулятора машины каждую неделю.
Еженедельно выпускайте накопившиеся газы из гидроабразивной машины. Накопление водяного пара — распространенная проблема в гидроабразивных резаках.
Регулярно очищайте водяной фильтр. Частота очистки зависит от типа обрабатываемых материалов.
Смазывайте различные подшипники машины один раз в год.
Как выбрать ЧПУ гидроабразивную машину?
Изучение подробного руководства по выбору гидроабразивной машины поможет принять обоснованное решение. Некоторые важные факторы при выборе новой гидроабразивной машины:
Давление насоса: давление насоса зависит от типа материалов, которые вы хотите резать. Также важна требуемая скорость резки.
Гидроабразивная резка с абразивом и без: гидроабразивная резка без абразива может быть дешевле для мягких материалов. Однако твердые материалы требуют технологии резки с абразивом.
Репутация бренда: лучше выбрать известный бренд, даже если это стоит немного дороже. Машины с хорошим качеством сборки помогут избежать простоев и потерь в работе.
Запасные части: убедитесь, что запасные части для машины доступны при необходимости.
Серия G2 от Techni Waterjet часто считается лучшей профессионалами в различных отраслях. Эти машины обладают прочной конструкцией и функциями гидроабразивных машин, которые обычно встречаются в моделях вдвое дороже. Машины поставляются с бесплатным программным обеспечением с предустановленными программами для базовых форм резки.
В чем разница между ЧПУ лазером и ЧПУ гидроабразивной резкой?
ЧПУ лазер и ЧПУ гидроабразивная резка оба используют числовое программное управление. Однако между ними есть значительные различия. Процесс гидроабразивной резки значительно лучше лазерной. Лазер использует высокоэнергетические световые лучи для плавления материала. Это приводит к негативным тепловым эффектам на материале. Материалы могут требовать дополнительной обработки из-за ожогов.
Однако процесс гидроабразивной резки не вызывает подобных негативных эффектов. Кроме того, гидроабразивная резка может прорезать практически любой материал. ЧПУ лазеры имеют ограничения в этом отношении. Например, пластики при нагревании выделяют токсичные пары, которые могут повредить лазерные трубки, делая ЧПУ лазерную резку непригодной.
Конечные заметки
CNC водяная струя — это прорывная технология для резки твердых и мягких материалов. Точность и универсальность процесса не имеют себе равных. Кроме того, будучи холодным процессом резки, водяной резак является более привлекательным вариантом по сравнению с альтернативами, такими как плазменная резка.
Если вы рассматриваете возможность приобретения нового станка для вашей производственной мастерской, CNC водяная струя может стать идеальным выбором. Свяжитесь с Techni Waterjet, чтобы узнать, что лучше всего подходит для ваших требований.
XTJ — ведущий OEM-производитель, который специализируется на предоставлении комплексных производственных решений по обработке алюминия 6061 от прототипа до производства. Мы гордимся тем, что являемся компанией с сертифицированной системой управления качеством ISO 9001 и стремимся создавать ценность в каждом клиентском взаимодействии. Мы достигаем этого через сотрудничество, инновации, улучшение процессов и исключительное мастерство.
