La diferencia entre corte por chorro de agua 2D y 3D

En los primeros días del corte por chorro de agua, las aplicaciones eran escasas. Los sistemas iniciales de chorro de agua se utilizaban para cortar materiales muy finos como el papel y, aparte de aplicaciones extremadamente específicas, no tenían cabida en la industria manufacturera convencional.

El desarrollo continuo de esta tecnología innovadora fue el catalizador del aumento en las tasas de adopción de sistemas de corte por chorro de agua en todo el mundo. Hoy en día, los chorros de agua son algo común en la fabricación y se ven en instalaciones que van desde pequeños talleres de fabricación que realizan trabajos puntuales hasta grandes instalaciones de producción en masa. La evolución de los sistemas de corte por chorro de agua incluye importantes avances en la funcionalidad de cabezales múltiples y la capacidad de cortar piezas en 3D.

La introducción de sistemas de chorro de agua de 5 e incluso 6 ejes ha facilitado la capacidad de realizar operaciones de corte complejas. Biseles, chaflanes, preparaciones de soldadura y orificios en ángulo son posibles con el corte 3D. El corte por chorro de agua ya no se limita a piezas planas. Con un cabezal de corte de 5 ejes, también se pueden realizar cortes precisos en materiales complejos, no uniformes y asimétricos.

Si bien es extremadamente beneficiosa para una variedad de aplicaciones, la transición del corte 2D al 3D no está exenta de una buena cantidad de matices que deben considerarse antes de lanzarse a un corte.

Fijación. Este es un primer paso crucial al prepararse para cortar una pieza con un chorro de agua. Una fijación adecuada garantiza que el material no se mueva durante el proceso de corte, lo cual es esencial para mantener la precisión de la pieza.

Fijar materiales planos a una mesa de corte por chorro de agua es un proceso relativamente sencillo. La mesa de corte consta de múltiples listones o rejillas que se extienden a lo largo del tanque y sirven como base del corte. (Si bien los listones se encuentran comúnmente en muchos sistemas de chorro de agua, las rejillas proporcionan una base más resistente para la pieza de trabajo y duplican el número de puntos de fijación). Se utilizan abrazaderas para fijar el material a esta base, evitando el movimiento causado por la fuerza de la corriente en chorro y la agitación del agua debajo de la pieza de trabajo.

El proceso de fijación de piezas para corte de 5 ejes con chorro de agua es un poco más complicado. Muchas piezas 3D requieren accesorios personalizados para sujetarlas de forma segura en la mesa de corte sin interferir con la trayectoria del cabezal de corte o la corriente en chorro. Este tipo de accesorios requieren tiempo para crearse. Incluso con la ayuda del software CAM para diseñar el dispositivo, será necesario cortarlo, construirlo, instalarlo y probarlo antes de su uso.

Cabezales de corte y accesorios. Hay varios cabezales de corte por chorro de agua disponibles para corte 2D y 3D. Cada uno está diseñado para una función de fabricación específica.

Estos son los diferentes tipos de cabezales de corte 2D:

El cabezal de corte abrasivo 2D viene de serie en la mayoría de los sistemas de chorro de agua. Corta perpendicular a la pieza de trabajo; es capaz de moverse en los ejes X, Y y Z; y utiliza un medio abrasivo para cortar materiales duros y gruesos.

La fijación de piezas en un chorro de agua 2D se hace más fácil cuando se utilizan rejillas en lugar de listones en la cama de corte.

El cabezal 2D solo de agua tiene las mismas capacidades de movimiento que el cabezal abrasivo 2D, pero no se utiliza ningún abrasivo. Desarrollados para cortar materiales finos y flexibles, estos cabezales que funcionan solo con agua emiten un chorro de agua extremadamente fino que puede cortar materiales como espuma, caucho, tela y plástico.

La compensación del cono es muy importante cuando se utiliza un cabezal de corte de 5 ejes. Al cortar materiales más gruesos, la corriente de corte puede comenzar a abrirse en abanico, dejando una conicidad en forma de V. Si bien esta conicidad no es un problema para la mayoría de las aplicaciones, algunos fabricantes enfrentan casos en los que es necesario eliminarla para lograr el resultado deseado. precisión deseada. En estos casos, se puede utilizar un cabezal de corte con compensación de conicidad. Estos cabezales de corte se inclinan varios grados para ajustar el ángulo del chorro de corte. Con el ángulo del corte ajustado, el cono se coloca en el lado de desecho de la pieza, dejando un borde perfecto de 90 grados (o el ángulo deseado) en el producto final.

Un eje giratorio hace girar la pieza de trabajo 360 grados completos, dando al cabezal de corte acceso a toda la superficie del material sin tener que ajustar y reposicionar manualmente la pieza de trabajo. Se puede utilizar un eje giratorio junto con un cabezal de corte de 5 ejes, convirtiendo efectivamente el chorro de agua en un sistema de corte de 6 ejes.

enfiesta. El corte 2D con chorro de agua es generalmente un proceso muy seguro y las lesiones asociadas son raras. Mientras que el cabezal de corte expulsa una mezcla de agua y abrasivo a casi tres veces la velocidad del sonido, el cabezal de corte siempre está dirigido hacia abajo, por lo que la corriente en chorro se disipa de forma segura en el tanque de la máquina.

En el corte 3D, el cabezal de corte puede tener un ángulo de más de 90 grados, creando una situación que puede requerir la implementación de características de seguridad adicionales. Ejemplos de características de seguridad disponibles son:

Protectores de acero en todo el perímetro de la mesa de corte.

Tecnología avanzada que detecta un chorro de agua perdido y apaga la máquina antes de que salga del límite del tanque.

Tapetes perimetrales que impiden que la máquina funcione sin un operador o que apagan la máquina cuando una persona pisa el tapete.

En esta barra esparcidora se encuentran cabezales de corte abrasivos 2D y de solo agua.

Cortinas de luz que detectan cuando un objeto ingresa al área de corte y hacen que la máquina se apague.

Colisiones. Los operadores que cortan tanto en 2D como en 3D deben estar atentos para evitar que el cabezal de corte choque con la pieza de trabajo. Las colisiones con cabezales de corte son extremadamente perjudiciales para los márgenes de beneficio, ya que probablemente requerirán reparaciones costosas y provocarán costosos tiempos de inactividad.

Las colisiones son relativamente fáciles de evitar al cortar en 2D, pero la complejidad del corte en 3D aumenta estos riesgos. Los mecanismos de corte de cinco ejes tienen un rango de movimiento mucho más amplio, lo que equivale a un mayor potencial de estrellarse. Para evitar estos incidentes, se puede utilizar un software intuitivo con capacidades de simulación para predecir colisiones y cambiar el programa en consecuencia. Alternativamente, se pueden colocar sensores de choque de 5 ejes en el cabezal de corte que cortarán la energía a la máquina antes de que ocurra una colisión.

Actualmente no existe ningún método práctico para controlar la profundidad de un corte con chorro de agua. El flujo de corte no se detiene una vez que atraviesa el lado opuesto de la pieza de trabajo. Continúa cortando todo lo que encuentra a su paso hasta que el chorro de agua se desvía o se detiene. En el corte 2D, esto generalmente no es un problema, ya que el cabezal de corte siempre apunta hacia el tanque, donde el agua disipa el chorro. (Es posible, sin embargo, que la corriente de corte haga un agujero en el fondo del tanque si se deja encendido y en la misma posición durante un largo período de tiempo).

Al trabajar con un cabezal de corte de 5 ejes, los fabricantes deben tomar precauciones adicionales para proteger el material del contacto accidental con el flujo de corte. Ejemplos incluyen:

Para piezas de trabajo cilíndricas, como tubos de acero o tubos de PVC, se debe colocar un material de sacrificio dentro del cilindro para evitar que la corriente de corte dañe el lado opuesto del material. Esto también se aplica a cualquier pieza de trabajo 3D que contenga dobleces o curvas donde el chorro de corte podría entrar en contacto con la cara opuesta del material una vez que el chorro atraviesa la cara original.

Para avellanados se debe considerar tanto el ángulo de corte como la profundidad del material. Un ángulo demasiado extremo o un orificio demasiado estrecho provocan que el chorro de agua corte inadvertidamente el lado opuesto del material, arruinando la pieza de trabajo.

Si bien la gran mayoría de las aplicaciones de chorro de agua se pueden lograr con corte 2D, las empresas que procesan regularmente piezas de trabajo 3D y requieren cortes en bisel en material plano tienen la opción de invertir en tecnología de 5 ejes. Si un fabricante está pensando en comprar un sistema de corte por chorro de agua y le gustaría saber si el corte 3D es necesario para una aplicación, debe llamar a un fabricante de chorro de agua para determinar qué enfoque tiene sentido. Con años de experiencia en la industria, los fabricantes de chorro de agua son el mejor recurso para determinar si el corte en 5 ejes o el corte 2D estándar es adecuado para la aplicación.

Alex Ruegg es especialista en marketing de contenidos; Benjie Massara es gerente de productos de chorro de agua; y Dennis Toering es gerente de servicio técnico, WARDJet, 180 South Ave., Tallmadge, OH 44278, 330-677-9100, [email protected], www.wardjet.com. WARDJet es parte del grupo de automatización AXYZ, www.axyzautomation group.com.