Les jets d'eau 5 axes sont-ils vraiment tout mouillés ? Perspectives sur la performance de coupe

Depuis la conception de la coupe par jet d'eau abrasif, le processus de coupe de matériau a été utilisé non seulement en 2D (tôle plane) mais aussi en 3D (5 axes). Au cours des 15 dernières années, l'application du 5 axes a régressé vers le domaine de la coupe de tôle plane des jets d'eau où des entreprises entreprenantes promettaient qu'il fournirait de meilleures vitesses et tolérances plus élevées dans les pièces planes. Dans cet article exclusif, nous utilisons notre expérience et celle de nos utilisateurs pour plonger dans les différentes formes de coupe par jet d'eau 5 axes, ce que tout cela signifie, où cela s'applique, où cela ne s'applique pas et comment vous pouvez déterminer si la coupe 5 axes est bonne pour vous.

Qu'est-ce que le jet d'eau 5 axes

Les clients et professionnels de vente ont regroupé de nombreuses catégories différentes de coupe par jet d'eau dans la désignation de « 5 axes » jet d'eau. Décomposons cette catégorie de conceptions pour l'utilisateur en 4 catégories de base de conceptions de machines :

1. Contrôle robotique
2. Type portique / grand format
3. Coupe tôle plane avec capacité 5 axes ajoutée
4. Coupe tôle plane avec têtes inclinées compensant le conicité ajoutées

Les 2 premiers types de « jets d'eau 5 axes » sont pilotés par l'application et seront typiquement conçus ou configurés pour rencontrer les exigences spécifiques du client. Les 2 derniers sont de loin les options les plus courantes et populaires et ne sont que des adaptations sur une conception de machine existante offrant pour améliorer ou rehausser la performance et les capacités d'une machine de coupe de tôle plane autrement typique.

Contrôle robotique :

Bien que tous les systèmes soient théoriquement « contrôlés robotiquement (CNC) », il y a plusieurs fabricants qui ont pris un « manipulateur/bras robotique sur étagère » et y ont attaché une tête de coupe jet d'eau. Bien que ces systèmes jet d'eau soient simplement un bras robotique avec la tête de coupe jet d'eau attachée, ils peuvent être très utiles donnée la bonne application car ils sont très habiles et capables donnée la flexibilité des capacités de mouvement des bras robotiques. Dans des applications difficiles d'accès et encombrantes, le bras robotique peut être un grand bénéfice. Cependant, il y a quelques inconvénients majeurs à cette approche.

Ces systèmes sont typiquement un système de mouvement robotique de type « enseignement » qui nécessite beaucoup plus de temps de mise en place qu'un système typique de coupe de tôle plane et bien que ces systèmes très flexibles puissent couper des tôles planes, leur but principal est de couper des contours et formes uniques en 3 dimensions la plupart du temps. Leur mise en place, considérations de sécurité, montage et programmation peuvent être difficiles et encombrantes, cependant cela est facilement compensé par leur flexibilité et capacités uniques si vos applications sont de grandes formes 3D complexes 90-100 % du temps de coupe. Pour la plupart des ateliers coupant des formes hors de tôles planes, ces types de systèmes jet d'eau 5 axes sont maladroits, peu sûrs et difficiles à opérer.

Ces systèmes sont généralement trouvés dans des applications de coupe telles que l'architecture, l'art, la production élevée de composants difficiles à usiner et environnements extrêmes comme les applications nucléaires.

Type portique :

Les systèmes de coupe par jet d'eau 5 axes type portique sont typiquement des machines avec une buse articulée capable de 180° +/- de mouvement dans une configuration d'axes A/B montée sur une machine avec un grand axe de déplacement Z permettant une portée et capacités généreuses. Ces systèmes nécessitent aussi beaucoup de montage de pièce, de mise en place et de compétences en programmation et généralement ne se prêtent pas bien à la simple coupe de tôle plane 2D, bien que ce soit une application possible dans sa gamme de capacités.

Ces systèmes sont le plus utilisés dans des applications telles que l'aérospatiale, la marine et les ateliers de prototypes.

Les types les plus courants de jets d'eau 5 axes trouvés seront les systèmes de coupe de tôle plane jet d'eau équipés d'une tête 5 axes optionnelle et la version plus courante, bien que limitée, la tête compensant la conicité.

Tête compensant la conicité (Taper Compensating Head)

La compensation de conicité a été offerte sous les noms commerciaux de Tilt-A-Jet (Omax Corp) et Dynamic Waterjet (Flow Corp). Ces têtes de coupe offrent un angle de mouvement limité et sont conçues pour améliorer les vitesses de coupe de tôle plane. Comme le jet jet d'eau « traîne » naturellement derrière la position de la buse alors que le jet meule son chemin à travers le matériau, ces têtes permettent à la buse de s'incliner de juste quelques degrés pour compenser l'angle naturel créé pendant le processus jet d'eau à des vitesses plus élevées. Ces accessoires permettent aussi à la buse de pré-positionner le jet pour un coin à venir et ainsi compenser le jet qui traîne derrière dans les coins afin d'empêcher le lavage de coin, encore à des vitesses de coupe jet d'eau plus élevées.

Un effet majeur du processus de coupe jet d'eau doit être pris en considération lors du choix de ces types de têtes compensatrices. Bien que le jet d'eau puisse compenser géométriquement pour la conicité naturelle et le décalage du jet dans la coupe à haute vitesse, ces technologies d'inclinaison ne peuvent pas changer l'effet naturel de rayures dans le matériau causé par le déplacement trop rapide à travers le matériau. Ces « stries » (voir photo à droite), comme on les appelle, ne peuvent être éliminées qu'en ralentissant le processus de coupe à un niveau de finition acceptable, alors que vous pourriez trouver que la droiture de la pièce ET la finition requise éliminent ou réduisent grandement le besoin pour ces accessoires. Aussi, les systèmes de coupe 2 axes de qualité auront des contrôles Accel et Decel très développés pour les coins permettant au jet traînant de rattraper dans les coins, éliminant ainsi le lavage de coin, bien qu'à un débit légèrement plus lent.

Avantages :

• Réduit ou élimine la conicité dans les pièces coupées jet d'eau
• Vitesse accrue tout en maintenant la précision géométrique

Inconvénients :

• Complexité de conception
• Temps de mise en place accru requis pour le palpage de pièce
• Maintenance et réparation accrues
• Planéité de la tôle une exigence.
• Décalage exact de la buse (distance buse à matériau) une exigence.
• N'élimine PAS les « stries » se produisant à haute vitesse.
• Palpage surface matériau requis

Tête 5 axes

Les têtes 5 axes optionnelles permettent des capacités de coupe additionnelles sur un système standard de jet d'eau tôle plane. Celles-ci ont typiquement tous les avantages des têtes compensant la conicité décrites ci-dessus mais ajoutent aussi la capacité de couper des conicités complexes. Bien que ces accessoires augmentent la capacité de la machine, ils viennent à un prix, et pas juste le prix d'achat. La coupe 5 axes nécessite que le contrôle connaisse les dimensions exactes entre le bout de la buse et la surface du matériau, tout comme sa cousine la tête compensant la conicité, cela est fait via un cycle de palpage qui ajoute de la complexité à la machine et du temps au cycle.

Les acheteurs ont considéré les capacités 5 axes dans le passé pour beaucoup de mauvaises raisons. Bien que ces systèmes vous donnent les capacités de couper des caractéristiques telles que des chanfreins et biseaux droits, vous ne devriez jamais justifier votre achat, ou utiliser votre machine pour ceux-ci, ou toute caractéristique qui peut facilement être faite en opération extérieure, et voici pourquoi ; Votre jet d'eau fonctionne à un coût d'environ 28-32 €/heure - C'est juste le montant qu'il faut pour nourrir la « bête » (grenat, consommables, etc.). Si vous pouvez chanfreiner un trou sur une perceuse à colonne en 30 secondes, votre coût sera bien moins cher que d'avoir la tête jet d'eau articuler cet angle sur plusieurs minutes, de même pour les biseaux de préparation de soudure, etc. La règle générale est : SI VOUS POUVEZ LE COUPER HORS DU JET, FAITES-LE ! C'EST JUSTE MOINS CHER.

Avantages du 5 axes

• Capacité de couper des angles aigus de 45 degrés ou plus
• Peut fournir les mêmes avantages additionnels de la tête compensant la conicité

Inconvénients du 5 axes

• Complexité de conception
• Temps de mise en place accru requis pour le palpage de pièce
• Coûts de maintenance et réparation accrus
• Planéité de la tôle une exigence.
• Décalage exact de la buse (distance buse à matériau) une exigence.
• N'élimine pas les « stries » se produisant à haute vitesse.

Donc la question originale était : Le jet d'eau 5 axes est-il tout mouillé ?

Si vous avez la bonne application, la coupe par jet d'eau 5 axes peut être extrêmement rentable. Que ce soit un bras robotique, type portique ou même l'accessoire tête de coupe 5 axes, ces applications peuvent être de vrais générateurs de revenus pour un système de coupe par jet d'eau et un atelier de travaux jet d'eau. Cependant, les têtes de type compensant la conicité nécessitent un examen plus approfondi et minutieux, car typiquement, là où vous avez besoin de droiture et bonne géométrie, vous avez aussi besoin d'une finition lisse et de précision et la seule façon d'accomplir cela est de juste ralentir le débit d'avance, ce qui en retour produit des bords droits et propres, rendant ainsi l'argument pour ces types de têtes considérablement moins valide.

Si vous souhaitez discuter avec l'un de nos experts comment un système de coupe par jet d'eau 5 axes peut fonctionner pour votre application, ou si vous souhaitez discuter de l'ajout de la capacité à votre prochaine machine, contactez simplement les experts de Southern Fabricating Machinery Sales aujourd'hui ! Appelez-nous directement au 813-444-4555 ou visitez-nous sur le web à WWW.SOUTHERNFABSALES.COM

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