Гидроабразивная резка материалов: описание процесса

Гидроабразивная резка материалов – это разделение материала с помощью водяной струи высокого давления смешанной с гранатовым песком. Вода, сжатая насосом высокого давления до 4000 атм., проходит через водяное сопло, попадает в смесительную камеру, в которую, в свою очередь, из системы подачи абразива подается гранатовый песок с размером частиц размером 0,08-0,3 мм. Далее смесь воды и абразива проходит через твердосплавное сопло со скоростью около 1200 м/сек. попадает на поверхность разрезаемого материала. После резки остаточная энергия струи гасится водой, которой предварительно заполнен водосборник (бак под решеткой рабочего стола).

Гидроабразивная режущая установка состоит из пяти основных частей:

• насос высокого давления (гидроусилитель, мультипликатор)
• установка цифрового программного управления
• система компьютерного цифрового программного управления
• автоматическая система подачи абразива
• режущая (струйная) головка

Основные конструктивные особенности:

1. Установка обладает такими рабочими качествами как безопасность, эффективность, высокое давление, сбалансированность работы без колебаний.
2. Следящий привод со встроенной шариковой винтовой парой высокой точности и направляющей, которые обеспечивают точность работы установки.
3. Установка оборудована двойной защитой высокого и низкого давления, что обеспечивает надежность и безопасность станка во время его работы.
4. Установка полностью укомплектована предохранительными устройствами, что обеспечивает защиту от повреждений основных компонентов оборудования.
5. Автоматизированное проектирование CAD/автоматизированное производство CAM позволяет осуществлять резку любой сложной формы.
6. Автоматическая система подачи абразива позволяет повысить эффективность работы и уровень качества обрабатываемой продукции, облегчает интенсивность работы оператора, повышает безопасность оператора, заменяет традиционный метод добавки абразива на траверсу, что очень важно для продления технического ресурса станка.

Шарикоподшипники и направляющие

Приводная система управления оборудована тайваньскими шарикоподшипниками и линейными направляющими, что обеспечивает бесшумный и точный ход консоли станка.

Панель регулировки точности хода оси Z

Оператор может нажать функциональную клавишу Z+ или Z- на устройстве ЧПУ или использовать кнопки на маховике, чтобы отрегулировать расстояние от заготовки до режущей головки. Общий ход составляет 150мм.

Направляющий ограничительный переключатель

Водоструйная установка имеет три группы направляющих ограничительных переключателей (X, Y, Z осей), лампочка на переключателе загорается, когда движущаяся ось достигает переключателя. Одновременно на экране появляется сообщение о тревоге (номер 40).

Защитный экран

Гидроабразивная режущая установка имеет три группы защитных экранов (гофры). Они предотвращают попадание воды и песка в установку, защищают шариковые винтовые пары и направляющие, предотвращая установку от повреждения.

Водяной резервуар (рабочий стол)

Перегородки на водяном резервуаре используются как рабочий стол для размещения на нем заготовки. При обработке стекла, положите тонкий деревянный лист на перегородки.

Рабочий пульт управления

Рабочий стол управления состоит из системы ЧПУ, серводвигателя и нескольких функциональных кнопок.

Управление

Панель управления состоит из нескольких переключателей, выполняющих разные функции, а также предупреждающих лампочек, привлекающих внимание оператора в случае возникновения неполадок. Для безопасности и эффективности работы станка оператор должен ознакомиться с функцией каждой кнопки управления.

Смазочный насос

Функция смазочного насоса, который находится сзади водоструйного режущего станка, заключается в подаче смазки к шарикоподшипникам и направляющим, что обеспечивает их полную смазку. Смазочный насос автоматически включается каждые 120 минут.

Насос высокого давления

Модель CUX30-LLI использует гидроусилитель (компрессор) с гидравлическим приводом для сжатия струи воды и подачи жидкости под сверхвысоким давлением, которая затем направляется в водоструйное режущее устройство.

Обычная водопроводная вода проходит предварительную обработку и фильтрацию, а затем поступает в цилиндры мультипликатора. Вода протекает через однопутевые обратные клапаны (тарелки) на каждом конце мультипликатора и попадает в компрессионный цилиндр, где происходит ее сжатие.

Электрический двигатель приводит в движение насос для передачи и сжатия рабочей жидкости из резервуара в трубопровод на мультипликаторе через золотниковые клапаны с электромагнитным управлением. Клапаны попеременно оказывают давление с каждой стороны поршня в мультипликаторе, создавая возвратно-поступательные движения.

Когда давление разворачивается, чтобы переместить поршень в обратном направлении, жидкость, используемая до этого для сжатия противоположной стороны, выпускается обратно в резервуар. Выпускаемая жидкость выходит через трубопровод, проходит через фильтр и теплообменник, охлаждаемый водой, а затем возвращается в резервуар.

Водяные фильтры

Подаваемая в насос высокого давления вода, проходит через систему фильтрации воды. Фильтры очищают воду от мелких частиц размером 10 мкм, 5 и 1 мкм соответственно. Очистка воды от мелких твердых частиц позволяет увеличить срок службы сопел, т.к. предупреждает от разрушения при высоком давлении воды.

Режущая головка

От режущей головки зависит точность и быстрота смены фокусирующих трубок и сопел (быстроизнашиваемых частей). В случае неправильного выставления фокусирующих трубок и сопел увеличиться скорость их износа, ухудшиться качество реза, снизиться скорость резки, а следовательно уменьшиться производительность и возрастет стоимость реза. Поэтому на данные установки оснащаются режущими головками производства США.

Расчет скорости и стоимости реза

Используя данные по скорости резки различных материалов можно рассчитать стоимость резки одного метра различных материалов с различными толщинами. Эти расчеты делаются при нескольких допущениях:

1. Расчет делается для насоса средней мощности (22.5 КВт) и давления (3500 атм). Соответствующие величины для самого мощного насоса типа (30 – 37 кВт и 3850 - 4000атм. соответственно) превышают приведенные в данном расчете не более чем на 25%.
2. "Экономичный" режим подразумевает расход абразива, равный 0.05 кг/мин., "максимальный" - расход 0.45 кг/мин. Практика говорит, что применение расхода абразива более 0.45 кг/мин., не имеет смысла, т.к. скорость резки при расходе абразива выше 0.45кг/мин. не увеличивается.
3. В расчете даны максимально возможные скорости резки, без принятия во внимание качества разрезаемой поверхности, за исключением последнего столбца, где приведены скорости резки с сохранением т.н. "машиностроительной" точности (± 0.1 мм) по всей высоте реза.

Скорости резки, мм/мин.

Стоимости резки, руб./метр.

Виды получаемой продукции