2D と 3D ウォータージェット切断の違い

ウォータージェット切断の初期には、用途はまばらでした。 初期のウォータージェット システムは、紙などの非常に薄い材料を切断するために使用され、非常にニッチな用途を除いて、主流の製造業界には居場所がありませんでした。

この革新的な技術の継続的な開発は、世界中でウォータージェット切断システムの採用率を急増させるきっかけとなりました。 今日、ウォータージェットは製造業では一般的であり、一回限りの作業を行う小規模な製造工場から大規模な量産施設に至るまでさまざまな施設で見られます。 ウォータージェット切断システムの進化には、マルチヘッド機能と 3D パーツを切断する機能の大きな発展が含まれます。

5 軸、さらには 6 軸のウォータージェット システムの導入により、複雑な切断作業の実行が容易になりました。 ベベル、面取り、溶接準備、角度のある穴はすべて 3D 切断で可能になります。 ウォータージェット切断は、もはや平坦なワークピースに限定されるものではありません。 5 軸カッティング ヘッドを使用すると、複雑で不均一な非対称の材料でも正確に切断できます。

さまざまなアプリケーションにとって非常に有益ではありますが、2D から 3D 切断への移行には、切断に着手する前に考慮する必要がある微妙なニュアンスが含まれます。

固定具。これは、ウォータージェットで部品を切断する準備をする際の重要な最初のステップです。 適切な固定具により、切断プロセス中に材料が動かないことが保証され、これは部品の精度を維持するために不可欠です。

平らな材料をウォータージェット切断テーブルに貼り付けるプロセスは比較的簡単です。 切断テーブルは、タンクの長さにわたる複数のスラットまたは格子で構成され、切断の基礎として機能します。 (スラットは多くのウォータージェット システムで一般的に見られますが、格子はワークピースのためのより頑丈な基盤を提供し、固定ポイントの数が 2 倍になります。) クランプを使用して材料をこの基盤に固定し、ジェット流の力によって引き起こされる動きを防ぎ、ワークの下の水の撹拌。

ウォータージェットでの 5 軸切断用の部品を固定するプロセスは少し複雑です。 多くの 3D パーツでは、カッティング ヘッドやジェット ストリームの経路を妨げずにカッティング テーブル上にパーツをしっかりと保持するためのカスタム固定具が必要です。 このようなタイプのフィクスチャの作成には時間がかかります。 CAM ソフトウェアを使用して治具を設計したとしても、使用前に切り出し、構築、取り付け、テストする必要があります。

カッティングヘッドと付属品。 2D および 3D 切断には、さまざまなウォータージェット切断ヘッドが利用可能です。 それぞれが特定の製造機能に合わせて調整されています。

さまざまな 2D カッティング ヘッドのタイプを次に示します。

2D 研磨カッティング ヘッドは、ほとんどのウォータージェット システムに標準装備されています。 ワークピースに対して垂直に切断します。 X、Y、Z 軸での動作が可能です。 研磨媒体を使用して、硬くて厚い材料を切断します。

切断ベッドのスラットの代わりに格子を使用すると、2D ウォータージェットでの部品の固定が容易になります。

2D 水専用ヘッドは 2D 研磨ヘッドと同じ動作機能を備えていますが、研磨剤は使用されていません。 薄くて柔軟な材料を切断するために開発されたこれらの水専用ヘッドは、発泡体、ゴム、布地、プラスチックなどの材料をスライスできる非常に微細な水のジェットを供給します。

5 軸カッティング ヘッドを操作する場合、テーパ補正は非常に重要です。 より厚い材料を切断する場合、切断流が扇状に広がり始め、V 字型のテーパーが残ることがあります。このテーパーはほとんどの用途では問題になりませんが、一部の製造業者は、希望の精度。 このような場合には、テーパ補正カッティングヘッドを使用できます。 これらの切断ヘッドは、切断ストリームの角度を調整するために何度も傾けられます。 カットの角度を調整すると、部品のスクラップ側にテーパーが配置され、最終製品に完全な 90 度 (または希望の角度) のエッジが残ります。

回転軸がワークピースを 360 度回転させるため、ワークピースを手動で調整したり位置を変更したりすることなく、カッティングヘッドが材料の表面全体にアクセスできるようになります。 回転軸を 5 軸切断ヘッドと組み合わせて使用​​すると、ウォータージェットを効果的に 6 軸切断システムに変えることができます。

の上パーティー。ウォータージェットでの 2D 切断は一般に非常に安全なプロセスであり、それに伴う怪我はほとんどありません。 カッティング ヘッドは水と研磨剤の混合物を音速のほぼ 3 倍の速度で排出しますが、カッティング ヘッドは常に下を向いているため、ジェット流は機械のタンク内で安全に消散されます。

3D 切断では、切断ヘッドが上向きに 90 度の角度になる可能性があり、追加の安全機能の実装が必要な状況が生じる可能性があります。 利用可能な安全機能の例は次のとおりです。

切断テーブルの周囲をスチールでガードします。

ウォータージェットの流れを検知し、タンクの境界から離れる前に機械を停止する高度な技術。

オペレーターなしでは機械が動作しないようにしたり、人がマットを踏んだときに機械を停止したりする周囲マット。

このスプレッダー バーには、2D 研磨ヘッドと水専用カッティング ヘッドの両方が搭載されています。

ライトカーテンは、物体が切断エリアに進入したことを検出し、機械をシャットダウンします。

衝突。 2D と 3D の両方で切断を行うオペレーターは、切断ヘッドがワークピースに衝突しないように注意する必要があります。 カッティングヘッドの衝突は、高額な修理が必要となり、高額なダウンタイムにつながる可能性が高いため、利益率に極めて悪影響を及ぼします。

2D で切断する場合、衝突は比較的簡単に回避できますが、3D 切断の複雑さにより、これらのリスクが増大します。 5 軸切断機構は動作範囲がはるかに広いため、衝突する可能性が高くなります。 このような事故を防ぐには、シミュレーション機能を備えた直観的なソフトウェアを使用して衝突を予測し、それに応じてプログラムを変更します。 あるいは、5 軸衝突センサーをカッティングヘッドに取り付けて、衝突が発生する前に機械への電力を遮断することもできます。

現在、ウォータージェットの切断深さを制御する実用的な方法はありません。 切削の流れは、ワークの反対側に突き当たると止まりません。 ウォータージェットの流れがそらされるか停止されるまで、その経路にあるものは何であれ切断し続けます。 2D 切断では、切断ヘッドが常に水流が水によって消散されるタンク内に向けられるため、これは通常問題になりません。 （ただし、切断水流を同じ位置に長時間放置すると、タンクの底に穴が開く可能性があります。）

5 軸カッティング ヘッドを使用して作業する場合、製造者は材料がカッティング ストリームと偶発的に接触しないように特別な予防措置を講じる必要があります。 例としては次のものが挙げられます。

鋼管や PVC パイプなどの円筒形のワークピースの場合、切断流が材料の反対側に損傷を与えるのを防ぐために、犠牲材料をシリンダの内側に配置する必要があります。 これは、切断ストリームが元の面を突き破ると、材料の反対側の面に接触する可能性がある曲がりや曲線を含む 3D ワークピースにも当てはまります。

皿穴の場合は、切り込みの角度と材料の深さの両方を考慮する必要があります。 角度が大きすぎたり、穴が狭すぎたりすると、ウォータージェット流が不用意に材料の反対側を切断し、ワークピースを台無しにしてしまいます。

ウォータージェット アプリケーションの大部分は 2D 切断で実現できますが、定期的に 3D ワークピースを処理し、平らな素材のベベルカットが必要な企業には、5 軸テクノロジーに投資するという選択肢があります。 製造業者がウォータージェット切断システムの購入を検討していて、用途に 3D 切断が必要かどうか知りたい場合は、ウォータージェット メーカーに問い合わせて、どのアプローチが合理的であるかを判断する必要があります。 業界での長年の経験を持つウォータージェット メーカーは、5 軸切断と標準 2D 切断のどちらが用途に適しているかを判断するための最良のリソースです。

Alex Ruegg はコンテンツ マーケティングのスペシャリストです。 Benjie Massara はウォータージェット製品マネージャーです。 デニス・トーリングは、WARDJet のテクニカル サービス マネージャーです。住所 180 South Ave., Tallmadge, OH 44278、330-677-9100、[email protected]、www.wardjet.com。 WARDJet は、AXYZ Automation Group (www.axyzautomation group.com) の一部です。