A dönthető vágófejekkel kompenzálni lehet a vízsugár természetes kúposságát
5-tengelyes műveletek, mint a ferde vágások és a varratprofil kialakító megmunkálások korábban is lehetségesek voltak abrazív vízsugárral, de ezzel a módszerrel csövek 3D megmunkálása viszonylag új technológiának nevezhető, mellyel új lehetőségek nyílhatnak meg a fémmegmunkálásban.
Azoknak a vállalatoknak, melyek korábban a 2D megmunkálásra helyezték a hangsúlyt, most megvan a lehetősége a 3D megmunkálásokra is, a meglévő gépeik egyszerű és gyors fejlesztésével. A csőgyártásra specializálódott cégek már a 3D hengeres darabjaikat egyetlen gépen le tudják gyártani úgy, hogy az 5-tengelyes gépek továbbra is alkalmasak a korábbi 2D-s alkatrészek gyártására is. Az abrazív vízsugaras gépekkel gyakorlatilag minden anyag vágható, így vízsugaras megmunkáló gépre beruházó cégek bármilyen anyagból készült alkatrészt ki tudnak vágni. Természetesen üveget is, így nem kell aggódniuk a törékeny anyagok felhasználásánál. A vízsugarat alacsonyabb nyomásra állítva akár kő is vágható dekorációs vagy építészeti célokra.
A ferde vágások nagy része a varratprofilok elkészítését szolgálja. Nagy munkadaraboknál mély profilra van szükség. Az 5-tengelyű vízsugaras vágó ezt a feladatot is el tudja látni
Számos esetben a már létező, portálos 2D-s vízsugaras gépek egyszerűen és olcsón bővíthetők a 3D vágás lehetőségével, mindössze a szükséges dönthető fej és forgatóegységek felszerelésével, valamint a szoftverek telepítésével.
A dönthető fej lényege
A dönthető fej az 5-tengelyes vízsugaras megmunkálás kulcsa. A gép „X”, „Y” és „Z” tengelyén kívül a dönthető fej két tengely körüli elfordulást biztosít, az „X” és az „Y” tengely körül. Néhány forgatható fej eredendően ferde és szögben való vágáshoz lett tervezve. Az irányítószoftver fejlődésével a dönthető fejek a nagyobb pontosság érdekében már a vízsugár elvékonyodását is tudják kompenzálni. A forgatható fejek esetében elengedhetetlen bizonyos biztonsági korlátozásokat alkalmazni. Mikor mind az öt tengely mentén elmozdul, a két forgató tengely a fejet folyamatosan a víztartály irányában tartja, így a vízsugár mindig lefelé irányul. El lehet képzelni, milyen veszélyes lenne, ha kifordulna a munkatérből a nagynyomású sugár.
A forgatható dönthető fej és a forgó tokmány együtt lehetővé teszi a bonyolult csődarabok gyártását
Hengerek vágása vízsugárral
A dönthető fejjel felszerelt 2D gépeket leggyakrabban ferde síkok, valamint ferde csatlakozások vágására alkalmazzák, ugyanakkor hatékonyan lehet használni nagy átmérőjű furatok kialakítására. A dönthető fejet NC tokmánnyal kombinálva 5-tengelyes megmunkálások végezhetők csöveken, rudakon és egyéb hengeres darabokon. A csövek végeinek megmunkálása, csatlakozásokhoz áthatások vágása szintén fontos alkalmazási terület. A dönthető fej és a forgató egységek teszik lehetővé az 5-tengelyes megmunkáláshoz szükséges mozgásokat, azonban a szoftverek tökéletesedésével a vágási teljesítmény és pontosság is sokat fejlődött. Korábban manuálisan kellett az alkatrészprogramokat megírni, azonban ez 3D alkatrészek esetén időigényes és bonyolult műveletté vált. Ma már többtengelyes interpolációkat és 3D alakzatokat is támogató szoftver áll rendelkezésre, mellyel a cégek gyorsan és könnyedén programozhatnak és vághatnak 3D mintákat a csövektől az illesztési műveleteken keresztül a ferde vágásokig és a varrat előkészítésig.
Felhasználóbarát fejlesztésként a vezérlésekben található számos alprogram, melyek az áthatások programozását könnyítik meg. A gépkezelőnek mindössze meg kell hívnia a szubrutint, meg kell adnia a két csatlakozó cső átmérőjét, valamint a csatlakozás dőlésszögét. Ezen felül minden számítást az alprogram automatikusan elvégez. A vezető 5-tengelyes gépvezérlők gyakran más CAD/CAM rendszerrel is összekapcsolhatók, így a cégek a jól megszokott szoftvereiken keresztül programozhatják vágógépeiket. Az elkészített CAD fájlok a gép vezérlőjére küldhetők és a modell alapján a mozgáspályák létrehozhatók.
A vágás nem tűnik túl bonyolultnak, de az 5-tengelyes vízsugaras megmunkálás segítségével az illesztések pontosak lesznek. Néhány iparágban az utómunka nélküli illeszkedés biztosítása teheti nyereségessé, illetve hiánya veszteségessé a projektet
Az 5-tengelyes vágás egyre egyszerűbbé válik, azonban bizonyos tényezőket még mindig figyelembe kell venni, mielőtt a vízsugaras gépek alkalmazása mellett döntenénk. A munkadarabalak lehetetlenné teheti az 5-tengelyes műveleteket. A cégeknek pontosan tudniuk kell, hogy mikor érdemes vízsugarat használni, különös tekintettel a döntött felületekre és furatok süllyesztésére. Ha a süllyesztés kúpszöge túl nagy vagy az átmérő nem elegendően nagy, akkor a vízsugár a furat oldalfalába is bele fog vágni. Példaként csak vessünk össze egy 10 mm átmérőjű furat süllyesztését 75 mm vastag anyagba és egy 75 mm átmérőjű furat süllyesztését 10 mm vastag anyagba.
A legtöbb megmunkáló cég legfeljebb 50 mm vastag anyagokkal dolgozik. Legtöbb esetben az 5-tengelyes vízsugaras gépeket 5, 10 vagy 15 mm-es letörések készítésére alkalmazzák. A szögben álló vágások már az abrazív vízvágógépen elkészülnek, így nem lesz szükség további, más gépen vagy felfogásban elvégzett műveletekre.
Ami a cső gyártmányok vízsugaras megmunkálását illeti, a vágás szempontjából a belső átmérő a legfőbb szempont. Minél kisebb a belső átmérő, annál nagyobb az esélye, hogy az abrazív sugár belevág az ellenkező oldalba is. Ennek a problémának az esélyét kerámiabetétekkel lehet csökkenteni, melyek elterelik a sugarat, így nem sérül a cső oldala. Ilyen terelőbetéteket viszont csak egy minimális belső átmérő felett lehet alkalmazni. Például egy 1,5 mm-es belső átmérő már nem biztosít elegendő helyet a sugárterelésre. A modern megmunkálással foglalkozó cégek az 5-tengelyes gépek vízsugarát általában 35 mm-es vagy nagyobb átmérőjű, rövid csövek megmunkálására használják. A kész munkadarabok nagy részét térhálós szerkezetek összekapcsolására használják fel. A nagyobb vízsugaras vágógépeken hosszabb csöveket is könnyedén meg lehet munkálni. Mivel minimális erő és nyomaték szükséges a megmunkáláshoz, a gyártónak a hosszú darabok gyártása esetén mindössze egy stabil megvezetésre van szüksége a megtámasztásához.
Pár éve komplex formákat létrehozni hegyes szögekkel és ferde síkokkal hosszú és bonyolult művelet volt. Ma már a fejlettebb vezérlőkbe csak a CAD fájlt kell bevinni és a szoftver másodpercek alatt, automatikusan létrehozza a mozgáspályákat
Míg a vállalatok nagy része az 5-tengelyes vízsugaras vágógépeket elsősorban a megmunkálási képességeik szélesítése miatt szerzi be, addig a technológia szakértői a vágógépek újfajta anyagokhoz történő felhasználását jósolják a jövő trendjének. Egy vízsugaras vágógép a későbbiekben nagyon megtérülhet, hiszen egyre gyakrabban fogunk találkozni nem csak fémeket tartalmazó, kompozit alkatrészekkel, melyek megmunkálásában ennek a technológiának kulcs szerepe lehet. Ahogy az anyagmegmunkálás és az alkatrésztervezés változik, a gyártóknak meg kell fontolniuk, milyen technológiával akarják a megmunkálási képességeiket szélesíteni. Azok a vállalatok fognak az elkövetkező 20 évben is élvonalban maradni, melyek mindennapi gyakorlatukban is alkalmazzák a legújabb technológiákat, köztük az 5-tengelyes abrazív vízvágást.
Biztonsági korlátok között
Egy igazi 5-tengelyes gép bármely irányban képes mozogni és vágni. Egy vízsugaras gép esetén viszont fontos biztonsági szempontokat kell figyelembe venni. Az abrazív vízsugár komoly erővel rendelkezik, még az után is, hogy áthaladt a munkadarabon. Éppen ezért alaposan meg kell fontolni, hogy a vízsugár éppen milyen irányba halad és a következő lépésben hol lesz. A levegőben haladó tiszta vízsugárral szemben az abrazív szemcsék hosszabb ideig, nagyobb távolságban is megőrzik nagy sebességüket. Ezért az abrazív vízsugaras gépek kiegészítőinek gyártói nagyon szigorú biztonsági előírások szerint tervezhetik a dönthető fej mozgástartományait.
Az 5-tengelyes abrazív gépek egy ideje már használatban vannak, de korábban speciális, acélból és betonból álló „vágószobákat” alakítottak ki, hogy tényleges 5-tengelyes megmunkálásokat végezhessenek, de a vízsugarat biztonságos területen tartsák. Ezekben a szobákban egy plafon rögzített, önálló robot a vízsugarat bármilyen irányba tudja irányítani. Természetesen biztonsági okokból a kezelőszemélyzet nem tartózkodhat a szobában, míg a rendszer fut. Mivel veszélyes eszközökről van szó, az igazi 5-tengelyes abrazív vízsugaras gépek dönthető fejét úgy kell mozgatni, hogy a sugár folyamatosan biztonságos irányba nézzen. A gép továbbra is 5-tengelyes marad, de a fejet nem lehet egy biztonsági határ fölé mozgatni, így a sugár folyamatosan a tartály irányába mutat.
szerző: Dr. John H. Olsen
–
További információ
Kapcsolat:
Keserű Lóránt
Regionális értékesítési vezető
E-mail: lorant.keseru@omax.com
Tel: +36-70-606-1616
–