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提高水刀切割机的精度和性能

在水刀切割中,精度是所生产零件最重要的特性之一,但什么会导致精度或更重要的是水刀精度的损失?您可以做些什么来提高准确性以及整体性能?在过去的一篇题为您需要了解的关于精密切割的水刀精度的一切的文章中 我们研究了准确性特征。在本文中,我们将研究哪些系统和组件与所达到的精度直接相关,并研究如何维护这些对水刀切割精度至关重要的系统。

只需几次简单的行程,您就可以让您的加工准确、高效地运行,从而为您的资金提供更好的价值并为您的口袋带来更多利润。

喷水机组件

在我们在这个话题上走得太远之前,了解水刀切割机的主要部件很重要。

喷水泵

该泵用于将来自普通壁式水龙头的进水压力从 4-50PSI 增加到 40、50 甚至超过 90,000 PSI。有两种主要类型的泵可用于水射流切割,直接驱动和增强型。这两种设计用于增加水压的目的相同。需要对这些泵与柱塞、密封件和高压阀配合使用才能正常运行并防止异常故障。

水刀切割头

水刀切割机的另一个关键部件是切割头,因为在这里高压水被输送、计量并与磨料石榴石材料混合,然后通过喷嘴分配。切割头装有所有重要的宝石孔,其尺寸应专门针对泵的马力和机器运行的压力。切割头还固定着聚焦管或将磨料混合流引向零件的喷嘴。

数控机床

当然,任何水刀切割系统都离不开数控机床来准确、平稳地驱动切割头在工件上方。这种运动系统应该是准确的,并且能够在很小的误差范围内定位和重复(在大多数情况下,在 6' X 12' 表面上的误差为 +/- 0.015 英寸)。零件的精度主要取决于机床定位切割头的精度。

改善水刀切割外观

了解了水刀切割机的基本组件后,我们现在需要了解水刀切割的一些变量,这些变量也会影响精度和性能。

确定切割类型并设置切割头

幸运的是,在水射流切割中,切割头不需要太多的变化来切割各种零件和厚度(直接水切割除外)。但是,确保您拥有正确尺寸的孔口和聚焦管将消除许多切割质量问题。

切割速度与切割质量

水刀机利用速度来确定切割质量。由于磨料水刀工艺本身实际上是一种磨削操作,切割速度越慢,磨掉的材料越多,因此切割边缘越光滑。然而,速度不仅应该用于在需要时使零件边缘变得窒息,而且还应该在边缘质量不那么重要时提高效率和切割速度。例如,如果您要使用水刀切割几个高公差的孔(仅允许几千英寸的尺寸),您将在高质量设置下切割这些孔,这反过来会减慢水刀的运动。不利的是,如果您切割的边缘后来通过焊接连接,那么边缘质量可能无关紧要,可以使用最高切割速度。

了解切割速度如何影响零件质量是高效水刀操作的一个非常重要的部分。知道何时应用不同的切割速度以保持最佳性能和精度是水刀所有者获得和应用的知识。

泵压如何影响切割速度

泵压对于任何水刀机来说都是一个重要方面,因为理论上“压力越高,切割越快”。但这并不意味着“压力越高,切割效率越高”。水刀压力可以提高切割速度,但这样做是有代价的(我们在什么是最佳水刀切割压力中详细说明了这一点?)随着压力的增加,会发生 2 个主要影响。第一次水切割体积减少,这有助于磨料流过材料。其次,消耗品故障增加,造成更多的停机时间和维修费用。

泵维护

水射流泵的维护对于保持机器以最佳性能运行并保持准确性非常重要。由于压力 + 体积 + 磨料 + 运动速度 =切割质量所需的任何这些方面的更改都会极大地影响结果。在直接驱动泵系统上,压力由电动机的 RPM 控制。随着 RPM 增加,压力增加,但关键内部泵组件的磨损也会增加。因此,大多数直接驱动泵系统都配备了从操作员位置可见的高压表。通过提高或降低泵电机转速来保持正确的压力对于零件的质量至关重要。

在增压泵系统中,产生的压力是恒定的,不受电机转速的影响,因此切割质量更容易保持。然而,知道输出压力和在该压力下产生的水量对于操作员确保他具有正确的孔口/喷嘴/磨料组合至关重要。

高速压力、泵寿命和切割精度

在超高压(87KPSI 及以上)的情况下,泵和易损件寿命会显着缩短。虽然直接结果是更快的切割速度,但最终结果是泵需要保持在比在 50-60KPSI 范围内运行的泵高 2-3 倍,同时产生的切割速度仅提高 30-50%。切割精度也受到泵压力的影响,随着压力的降低,操作员需要计算出等量的减速速度,以确保零件质量不会受到影响。

切割头设置

在切割头上进行正确设置会极大地影响精度和性能。

针对不同材料设置不同的切割头

虽然切割头设置没有太多变化(切割头与泵输出的 HP、体积和压力相匹配),但在使用纯水(泡沫、地毯、纸板、橡胶等)切割时有一个重要的变化.移除磨料切割头并安装仅孔板装置可以大大提高这些较软材料的质量和效率。孔口尺寸将大大减小(通常减少 50%),因此泵只需平均生产 50%,从而使切割过程更加高效。

我应该使用单个还是多个切割头?

在水刀切割系统上使用多个切割头取决于几个因素,但其本身可以在不损失 40% 或更多质量的情况下提高效率。

需要考虑的因素有:

了解这些问题的答案可以帮助您了解向机器添加 1 个或多个切割头是否会提高您的性能。

孔口和喷嘴

孔口和喷嘴是水/磨料系统的最后一品脱,它们连接在一起以产生准确和优质的喷射流。它们对于确保水刀的准确性和性能至关重要。

孔口质量影响切割质量

孔口是硬化的宝石,尺寸精确适合您正在运行的泵。随着时间的推移,珠宝的表面可能会磨损或被微粒损坏。损坏或磨损的孔口会导致过多的水流过并将水流从中心移开,从而增加下方喷嘴的磨损。此外,确保您拥有正确尺寸的孔口对于保持效率至关重要,因为使用太小的孔口意味着您限制了机器的速度输出。使用太大的孔口,您的泵无法保持压力,并且您的切割质量会因泵因试图达到压力的过度冲程而关闭而受到影响。

红宝石/蓝宝石模型的孔通常持续约 40 小时,而钻石珠宝则为 500-100 小时。

何时更换喷嘴

喷嘴直接位于孔口下方,也称为“聚焦”管或“混合”管,因为通过这部分,磨料和高压射流混合并聚焦到您的材料上。喷嘴很容易损坏并且非常脆,因为它们会因磨料的磨损而硬化。在正常情况下,随着时间的推移,这些喷嘴的磨损相当均匀,每使用 10 小时,孔的直径就会增加大约 0.001 英寸。随着喷嘴直径的增加,射流也会增加,从而导致从零件中去除的材料比需要的更多。理想情况下,喷嘴应在使用 100 小时后更换,并每 10 小时旋转一次以确保均匀磨损。

最小化磨料消耗

水刀切割效率的重要方面之一是尽量减少进入切割头的磨料量。由于磨料约占水刀运行成本的 70%,因此在保持质量和快速切割的同时尽可能少地使用磨料非常重要。使用过多的磨料会造成不必要的浪费,过度磨损切割头中的磨料混合室和喷嘴,并更快地填充水射流罐,需要更多的清理停机时间。使用太少的磨料,您可能不会一直切割材料或留下质量差的边缘。

通过机器制造商设计和选择的系统在每台机器上计量出磨料,以提供准确的磨料流量。随着时间的推移,这些磨料计量装置本身会磨损并开始增加,或者将过多的磨料倾倒到切割头的混合室中。了解您的磨料输送系统的磨损物品(它们可能是轮子或大小孔)对于保持良好的维护非常重要。此外,通过用杯子和秤进行物理测量来验证磨料输送系统的输出对于正确调整和性能很重要。

消除部分移动

精确水射流切割的另一个重要方面是消除零件移动。较小的零件很容易被水溅起浮起。较大的零件可能会在零件倾斜后由切割头移动。考虑将工件夹在工作台上或固定装置内,并在必要时对较小的零件/下落进行标记,以消除零件移动。

利用一些简单的步骤可以帮助您获得更好的零件精度并提高水刀切割系统的性能。在 Southern Fabricating Machinery Sales,我们了解水刀和水刀切割,可以帮助您选择适合您的需求和预算的机器。访问我们的网站 WWW.SOUTHERNFABSALES.COM 或更好,请致电 813-444-4555 联系我们以获取即时帮助


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