Системы гидроабразивной (водоструйной) резки фирмы "Water Jet Sweden AB"

Под гидроабразивной резкой подразумевается резка высокоскоростной струёй воды или струёй воды, смешанной с абразивом (гидроабразивная резка). Принцип действия этого метода заключается в том, что поток воды, проходя через отверстие диаметром 0,2 … 0,4 мм, разгоняется до скорости порядка 900 м/мин и направляется на разрезаемую поверхность.

При гидроабразивной резке в поток воды добавляется абразив. Во время столкновения с разрезаемым материалом кинетическая энергия струи преобразуется в механическую энергию микроразрушения обрабатываемого материала, и происходит резание.

С технологической точки зрения, процесс разрезания материалов на установках для гидроабразивного резания компании «Water Jet Sweden» представляет собой следующее.

С помощью насоса высокого давления вода под давлением ~4100 Бар через соединительные трубки подается к режущей головке, в которой установлена форсунка с очень малым проходным сечением (D 0,08-O0,5 мм).

Вода, проходя через форсунку, конвертирует высокое давление в кинетическую энергию струи. Скорость водяной струи на выходе сопла достигает 900 м/сек. Затем, струя воды, проходя через камеру смешивания, захватывает абразивные частицы, поступающие из бункера. Образованная таким образом смесь воды и абразива направляется на поверхность материала и разрушает его.

В качестве абразива (режущего инструмента) в установках гидроабразивной резки используется гранатный песок, поставляемый на Российский рынок ЗАО «Р-Гарнет».

Благодаря своему кристаллическому строению, гранат как минерал обладает высокой прочностью и плотностью (3.6-4.1, что почти в два раза выше, чем у обыкновенного кварцевого песка).

Спектр применения установок гидроабразивной резки компании «Water Jet Sweden» (Швеция) необычайно многогранен, включая резку различных металлов, в том числе сплавов на основе никеля и титана, нержавеющих сталей, композитных материалов, мрамора и гранита, стекла,фанеры и резины и бумаги.

Сравнивая установки для гидроабразивной резки с другими с традиционными методами резки, такими как плазменная и лазерная резка, системы гидроабразивной резки имеют ряд существенных преимуществ:

• метод гидроабразивной резки может быть применён абсолютно к любым материалам;
• разрезаемый материал не подвергается термическому воздействию (холодное резание);
• отсутствие пыли и вредных газов (поток струи воды уносит пыль с собой);
• инструмент резки (струя воды или вода + абразив) не нуждается в переточке;
• низкое тангенциальное усилие резания на деталь (в общем случае даже не требуется зажима разрезаемого материала);
• небольшая, порядка 1 мм, ширина реза (уменьшение отходов и улучшение экономичности раскроя);
• высокая скорость резания;
• возможность резки сложных контуров по фасонным поверхностям;
• рациональный расход материалов;
• быстрое реагирование на нужды производства.

Конструкция установок гидроабразивной резки состоит из следующих основных узлов:

• Рабочий стол (от 1 до 18 метров) с установочной плитой, изготовленной в виде решетки.
• Портал, имеющий запатентованную конструкцию с шарнирными соединениями, позволяющую избежать перекосов и заклинивания, с установленными на нем режущими головками. На портал могут быть установлены от одной до десяти режущих головок, а также сверлильное устройство, применяемое при гидроабразивной резке некоторых пластиков.
• Станина с направляющими портала, расположенными на максимальном расстоянии от рабочей зоны, что предохраняет их от попадания абразива и грязи, а также от изменения линейных размеров червячного вала вследствие температурных перепадов.
• Насос высокого давления. Во всех своих конструкциях гидроабразивных установок компания «Water Jet Sweden» применяет в качестве основного узла, связанного с созданием потока струи, насос высокого давления модели «StreamLine» серий «SL – IV» компании «KMT».
• Режущая головка, имеющая запатентованную конструкцию, оснащается встроенным датчиком удара, позволяющим избежать столкновения режущей головки с поверхностью обрабатываемого материала в случае наличия неровностей на поверхности разрезаемого материала.
• Бункер для хранения и подачи абразива.
• Устройство для сбора отходов и отработанного абразива, и очистки воды.
• Устройство ЧПУ, позволяющее вводить заданную геометрию детали, оптимально размещать её на поверхности заготовки, а также корректировать программу обработки.
• Дополнительные устройства, позволяющие контролировать процесс разрезания материалов и облегчающих работу оператора, например: датчики наличия абразива в бункере, подающие предупреждающие сигналы оператору об окончании минимального запаса абразива и отключающую установку в случае полного его отсутствия;
• Датчик контроля влажности абразива, отключающего подачи абразива в камеру смешивания в случае попадания воды в бункер и/или подающие трубки, и др.
   

Кроме того, установки компании «Water Jet Sweden» могут быть поставлены в 3-х или 5-ти осевых вариантах.

Water Jet Sweden AB (Швеция) является европейским лидером по производству высокотехнологичных прецизионных установок гидроабразивной/водной резки. Специалисты компании имеют более чем 30-летний опыт в проектировании и производстве таких станков с применением ЧПУ.

Чрезвычайно высокая механическая точность приводов, использующих прецизионные шарико-винтовые пары BOSCH или линейные двигатели, собственный всемирно известный патент на встроенную систему направляющих, а также совместная работа с ведущим поставщиком систем управления FANUC, позволила Water Jet Sweden производить установки гидроабразивной резки с крупногабаритной поперечной балкой, которая быстро и легко перемещается и работает с максимальной точностью.

Для своих машин компания Water Jet Sweden использует только высококачественные комплектующие, увеличивающие срок службы установок гидроабразивной резки. Первая машина, созданная основателем компании, господином Я. Ридом, в 1975 году для компании "Forlaget Karnan", до сих пор используется в производственных условиях, сохраняя заданную точность. Компания заявляет, что номинальный срок службы машины Water Jet Sweden составляет не менее 20 лет.

Размеры стола в стандартном модельном ряду Water Jet Sweden колеблются от 1050 мм х1150 мм до 4200мм х 11500 мм.

Основные технические характеристики некоторых установок гидроабразивной резки Water Jet Sweden приведены в таблице 1.

В создании прецизионных установок с крупногабаритным столом компания является абсолютным мировым лидером. В 2006 году Water Jet Sweden выпустила установку гидроабразивной резки с размерами рабочей зоны 4 м х 18 м.

Для повышения производительности установки гидроабразивной резки Water Jet Sweden могут быть оборудованы несколькими режущими головками, расположенными либо независимо друг от друга на одном портале либо на одном широком суппорте.

CNC-управляемые оси X, Y, Z - стандарт для всех установок гидроабразивной резки Water Jet Sweden.

Кроме того, компания выпускает установки с 4-мя и 5-тью управляемыми осями, позволяющими осуществлять сложную резку деталей из листового материала; например, вырезку деталей с внутренними и наружными фасками по любым криволинейным поверхностям, вырезку наклонных отверстий любого профиля с прямолинейной образующей и обработку сложных криволинейных пазов.

Помимо 4-х и 5-ти координатной резки деталей из листового материала, реализуемых с помощью режущей головки Beveljet, Water Jet Sweden выпускает станки для объёмной 5-ти координатной гидроабразивной резки, имеющей возможность направлять гидроабразивную струю под любым углом к поверхности стола, в том числе горизонтально.

Новая серия установок водной резки Water Jet Sweden для сверхвысокоточного производства миниатюрных деталей.

Компания Water Jet Sweden AB вышла на новый рынок высокоточных прецизионных обрабатывающих центров, разработав серию моделей станков для гидроабразивной резки с использованием мельчайшего абразива (‘fine abrasive waterjet’ (FAW)).

Новая технология – ответ на растущий спрос

Долгое время основной акцент в сферах применения технологии водной резки делался на крупногабаритные детали. В этой связи основная потребность оборудования обусловливалась растущей толщиной материалов, которые могут быть обработаны этим методом.

Сегодня компания Water Jet Sweden освоила совершенно иную сферу рынка гидроабразивной резки – применение этой технологий с использованием мельчайшего абразива и ориентированной на изготовление миниатюрных деталей, требующих прецизионной резки.

Прогноз высокой способности к росту

По результатам обширных исследований можно сказать, что так же как раньше, традиционные методы резки материалов дополнялись лазерной обработкой и тем, что сейчас принято называть «обычная» водная резка, новые рынки будут требовать нового поколения станков водной резки, обеспечивающим прецизионную обработку.

По существующим прогнозам рынок микрогидроабразивной резки вскоре станет таким же крупным как весь сегодняшний рынок традиционных станков водоабразивной резки вследствие лучшего понимания возможностей нового процесса и доступности этой прогрессивной технологии.

Примеры.

К новым возможностям относится, например, уменьшение ширины реза по сравнению с сегодняшний минимумом, составляющим 0,5 мм, до 0,3 мм у уже эксплуатируемых моделей. В настоящее время проводимые исследования показывают возможность уменьшить ширину резки до 0,2 мм. В целом, операции можно классифицировать следующим образом:

• Водоабразивная резка (AWJ) Диаметр режущий струи более 300 микрон, абразив переносится с помощью воздуха и захватывается струей воды на высокой скорости.
• Водная резка с мельчайшим абразивом (FAW) Диаметр режущей струи от 50 до 300 микрон, абразив переносится с помощью воды и захватывается струей воды на высокой скорости.

 
Конфигурация обрабатывающего центра.

Визуально основная конструкция станка FAW очень похожа на знакомый нам обрабатывающий центр. Она представляет собой полностью автономное устройство с замкнутым рабочим пространством, укомплектованное специализированным пультом управления ЧПУ и монитором. При открытии загрузочных дверей можно увидеть рабочий стол и высокоточную систему рабочих органов, приводимых в движение линейными двигателями. Рабочие органы расположены над резервуаром уловителя, полностью подвешенным во избежание вибраций. Все устройство смонтировано на жесткой легко устанавливаемой станине и занимает намного меньше места, чем обычно требуется для водоабразивных станков. Тем не менее, оно имеет собственные полностью встроенные подсистемы.

Динамические характеристики

Помимо широких возможностей, внешней чистоты и привлекательности, оборудование также обладает высокими динамическими характеристиками. Скоростью подачи достигает 20 м/мин, а в режиме ускоренной подачи вдвое больше. Высокая точность подтверждается способностью достигать точности позиционирования в пределах 0,01 мм. 
 

Удобство в эксплуатации

Water Jet Sweden подчеркивает удобство новых станков в эксплуатации, особенно для тех, кто уже использует станки этого производителя, поскольку оборудование имеет собственную популярную рабочую платформу ’PanelOne’/ ‘Edgecut’. Сервисное обслуживание осуществляется широкой сетью дилеров Water Jet Sweden во всём мире. Высокоуровневое управляющее устройство и сервосистема включают технологию Fanuc-GE ALPHA, обеспечивая для пользователя высокую точность, надежность и универсальность.

Станок ‘Finecut’ может быть использован также для традиционной гидроабразивной резки, поскольку его можно оснастить режущими головками с «большими» водяными соплами, требующимися для обычной работы. Таким образом, на станке может быть выполнен широкий круг задач по гидроабразивной резке от обычной обработки до изготовления миниатюрных прецизионных деталей из дорогостоящих и экзотических материалов.

Новые секторы рынка

К дополнительным рынкам, открывающимся для пользователей станков ‘Finecut’, можно отнести точную механику, механотронику, производство измерительной техники, систем управления, авиакосмическую промышленность, а также медицину, стоматологию и биотехнологии. Помимо этого, станок ‘Finecut’ может быть использован для изготовления деталей электронной промышленности и в производстве полупроводников, для которых требуется более высокое качество поверхности, чем получаемое в настоящее время другими методами контурной обработки, например, лазерами.

Инновационное развитие оборудования для водной резки

Разработка новых компонентов и программного обеспечения для станков водной резки осуществляется в г. Роннеби, Швеция совместно с поставщиком CAD/CAM IGEMS.

Water Jet Sweden осуществляет программу постоянного совершенствования функций гидроабразивной резки, которые требуются заказчикам.

Помимо изготовления машин для гидроабразивной обработки, компания Water Jet Sweden занимается модернизацией, разработкой и применением собственных передовых технологий гидроабразивной резки.

В силу огромного опыта работы в области гидроабразивной резки Water Jet Sweden обладает оборудованием, технологией и программным обеспечением, которые обеспечивают исключение образования конусности при 3-х координатной обработке.

Скорости резания некоторых материалов, достигаемых с помощью систем Water Jet Sweden, приведены на рис. При этом толщина разрезаемого материала может достигать порядка 300 мм.

Производство станков находится в новых фабричных помещениях в Роннеби, Швеция, где выполняется окончательная сборка и тестирование оборудования перед поставкой, а также проводится обучение персонала заказчика. Установка оборудования на заводе клиента и продолжение обучения специалистов клиента осуществляются высококвалифицированным персоналом.

Программное обеспечение для гидроабразивной резки

Программа CAD/CAM IGEMS для гидроабразивной резки

Базовое программное обеспечение CAD/CAM IGEMS может поставляться на разных языках и включает в себя следующее:

• Программное обеспечение Cadcraft GEMS (Geometrical Management System)

Cadcraft GEMS представляет собой один из видов AutoCAD, в состав которого включено большинство CAD- команд.

GEMS - это CAD-платформа, позволяющая считывать и записывать AutoCAD файлы в DXF и DWG форматах и также поддерживает прорисовку на плоттере. Если вы владеете навыками работы в AutoCAD, то вы сможете использовать GEMS без прохождения дополнительного обучения.

Система, ориентированная на подключение опций.

Основное свойство, реализованное Cadcraft при разработке GEMS, это способность использования ее платформы для самых различных опций, обеспечивающих выполнение специальных требований клиента.

• 2D-CAM

Гибкая CAM система для резки контуров на плоскости. Команды этой опции поддерживают различные уровни автоматизации от ручного до автоматического генерирования пути резки.

2D-CAM позволяет производить вырезку деталей, имеющих общую линию реза.

Некоторые САD функции:

• Используется тем же образом, что и AutoCAD;
• Располагает большинством важнейших CAD - функций;
• Поддерживает прорисовку, весовые функции и различные установки;
• Команды по размерам рисунков;
• Импорт и экспорт файлов DWG - формата;
• Импорт и экспорт файлов DXF - файлов;

Некоторые САМ - функции:

• Работает внутри CAD системы как приложение;
• Библиотека материалов для гидроабразивной резки;
• Станочная библиотека для гидроабразивной резки;
• Библиотека входов, выходов для гидроабразивной резки;
• Автокоманда делает подготовку для одной и более деталей одновременно;
• Одиночный режим делает возможным подготовку геометрии одной детали;
• Ручной режим позволяет полностью управлять процессом подготовки;
• Качество резки используется для 5-ти уровней качества
• Прорезание линий общих для различных деталей;
• Микроперемычки;
• Управление инструментом: использование различного числа режущих головок и расстояниями между ними в одном CNC - файле;
• Управление столкновениями при ускоренных перемещениях;
• Команда для учета остатков листа;
• Открытый постпроцессор написания в LUA.

Программный модуль AutoNesting (Расположение деталей на листе)

Модуль расположения деталей на листе (nesting) представляет собой набор функций, реализующих 4 различные стратегии, а также генератор отчётов.

Модуль Nesting включает в себя:

• Автоматическое расположение деталей на листе (AutoNest)
• Расположение одноименных деталей (SingleNest)
• Быстрое расположение деталей на листе (QuickNest)
• Прямоугольное расположение деталей (RectangleNest)

AutoNest

Новый модуль для автоматического расположения деталей на листе является результатом многолетнего опыта компании IGEMS по решению этой проблемы. Модуль выполняет функцию автоматического оптимального расположения деталей любой конфигурации. При проектировании этого модуля были задействованы последние исследования в этой области.

 Модуль AutoNest имеет возможность оперировать геометрическими формами, с которыми не справляются иные аналогичные программные продукты.

Пример:

• Расположено 75 деталей
• Расстояние между деталями 4 мм
• Каждая деталь состоит из 9476 сегментов
• Размер листа 1000 мм х 1000 мм

Особенности Autonest:

• Расположение реальной геометрии
• Имеет возможность располагать детали любой конфигурации, включая детали с отверстиями
• Расположение на остатках
• Имеет возможность располагать детали на листах любой конфигурации, включая листы с отверстиями
• Непрерывность расположения
• Имеет возможность продолжать процесс расположения деталей на одном листе после завершения расположения на этом листе другого набора деталей
• Расположение на множестве листов
• Имеет возможность располагать детали на любом количестве листов произвольной формы
• Расположение внутри отверстий
• Имеет возможность располагать детали в отверстиях других деталей
• Множество режущих головок
• Поддерживает расположение деталей при резке несколькими режущими головками, в том числе с переменным расстоянием между головками и изменяемым количеством головок.
• Удобный и простой интерфейс
• Несмотря на сложность самого модуля, пользовательский интерфейс понятен и прост в использовании
• Расположение одинаковых деталей
• Модуль имеет специальный алгоритм для расположения множества деталей одного наименования
• Быстрота
• Очень высокая скорость выполнения операций. Например, по сравнению с программой NestLib, AutoNest выполняет те же операции в 5 раз быстрее.

SingleNest

SingleNest используется для расположения на листе деталей круглой и некруглой формы на заданной площади. Модуль динамически иллюстрирует расположение и количество деталей на листе, которые будут вписаны в требуемую зону, до принятия программистом решения.

QuickNest

QuickNest позволяет располагать на листе детали любой конфигурации вручную с наилучшим результатом. Программист помещает деталь в место, где примерно должна находиться деталь, и дальнейшее оптимальное расположение детали определят программа, исключающая "наложение" этой детали на другие. Достигается точное расстояние до других деталей, которое может быть задано и изменено. При расположении детали можно поворачивать и выравнивать.

RectangleNest

RectangleNest используется для быстрого автоматического расположения деталей прямоугольной формы. Программа демонстрирует расположение и количество деталей вписываемых в заданную площадь, перед тем как программист примет решение.

Программный модуль CAM-tools

Комплект команд CAM-tools является эффективным инструментом при корректировке "испорченной" CAD-геометрии детали. В обычном режиме выполнение подобных операций отнимает много времени, в то время как использование САМ-инструментов позволяет делать корректировку геометрии практически мгновенно.

Программный модуль Data Exchange

Расширенный импорт файлов

Модуль преобразования данных (Data Exchange) позволяет импортировать файлы из других CAD/CAM систем, а также файлы систем, не относящихся к CAD/CAM.

Поддерживаемые типы файлов:

• CBF ( CAMbAL V3 files )
• GEO ( TOPS files )
• TAG ( Taglio files )
• ORD ( OMAX files )
• PRT ( ADMiCUT V1 files )
• WMF ( Windows metafiles )
• IGS ( IGES files )

Программный модуль Signmaker - создание маркировок и надписей

Signmaker представляет собой модуль с набором инструментов, позволяющих преобразовывать образы (JPG/BMP) и шрифты в CAD геометрию. Модуль может быть использован для преобразования бумажных чертежей и рисунков (например, с логотипами), которые впоследствии будут использованы в GEMS 2D CAD модуле при создании управляющей программы (NC-кодов) для станка.

Команды CAM tools

• Image tracer (трассировка рисунка)

Image tracer обеспечивает функцию преобразования растровой графики в CAD векторы. Графика может быть получена, например, из фотографии или сканированного изображения. По желанию пользователя могут быть выбраны наружные или внутренние линии изображения перед преобразованием.

• Font tracer (трассировка шрифта)

Font tracer представляет собой команду, которая преобразует шрифт в виде ломанной линии в векторную CAD графику.
Поддерживаемые в настоящее время шрифты CXF, TTF и SHX.
Программист может расположить шрифт, надписи или изображения в строчку или по любой произвольной линии.

• Tile maker (создание плитки)

Tile maker позволяет Вам автоматически создавать набор плиток, управляя размером и количеством плиток. Поддерживаемые формы плиток - прямоугольная и шестигранная

Официальный представитель фирмы Water Jet Sweden в России - компания Росмарк-Сталь, осуществляет весь комплекс сервисного обслуживания, поставку запасных частей и расходных материалов непосредственно со склада в Санкт-Петербурге.

Подробную информацию об оборудовании Water Jet Sweden  Вы можете получить у специалистов компании Росмарк-Сталь, направив им запрос.