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

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

El desarrollo continuo de esta tecnología innovadora fue el catalizador del aumento en las tasas de adopción de los sistemas de corte por chorro de agua en todo el mundo. Hoy en día, los chorros de agua son comunes en la fabricación, y se ven en instalaciones que van desde pequeños talleres de fabricación que completan trabajos únicos hasta amplias instalaciones de producción en masa. La evolución de los sistemas de corte por chorro de agua incluye importantes desarrollos en la funcionalidad multicabezal 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. Los biseles, los chaflanes, las preparaciones para soldadura y los orificios en ángulo son posibles gracias al corte en 3D. El corte por chorro de agua ya no se limita a piezas de trabajo planas. Con un cabezal de corte de 5 ejes, también se pueden realizar cortes precisos en materiales intrincados, no uniformes y asimétricos.

Si bien es extremadamente beneficioso para una variedad de aplicaciones, la transición del corte 2D al 3D no viene sin una buena cantidad de matices que deben tenerse en cuenta antes de saltar a un corte.

Fijación. Este es un primer paso crucial cuando se prepara para cortar una pieza en un chorro de agua. Un accesorio adecuado asegura que el material no se mueva durante el proceso de corte, lo cual es esencial para mantener la precisión de la pieza.

La fijación de materiales planos a una mesa de corte por chorro de agua es un proceso relativamente simple. La mesa de corte consta de varios listones o rejillas que se extienden a lo largo del tanque y sirven como base para el corte. (Si bien los listones se encuentran comúnmente en muchos sistemas de chorro de agua, las rejillas brindan una base más sólida para la pieza de trabajo y duplican la cantidad de puntos de fijación). la agitación del agua debajo de la pieza de trabajo.

El proceso de fijación de piezas para el corte de 5 ejes en un 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. Estos tipos de accesorios toman tiempo para crear. Incluso con la ayuda del software CAM para diseñar el accesorio, será necesario cortarlo, construirlo, instalarlo y probarlo antes de usarlo.

Cabezales de Corte y Accesorios. Varios cabezales de corte por chorro de agua están disponibles para corte 2D y 3D. Cada uno se adapta a 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 facilita cuando se utilizan rejillas en lugar de listones en la cama de corte.

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

La compensación de conicidad es muy importante cuando se opera un cabezal de corte de 5 ejes. Al cortar materiales más gruesos, el chorro de corte puede comenzar a expandirse, dejando una conicidad en forma de V. Si bien esta conicidad no es un problema para la mayoría de las aplicaciones, algunos fabricantes se enfrentan a instancias en las que deben eliminarse para lograr el 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 de 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, lo que permite que el cabezal de corte acceda a toda la superficie del material sin tener que ajustar y reposicionar manualmente la pieza de trabajo. Se puede usar 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 en un chorro de agua es generalmente un proceso muy seguro y las lesiones asociadas con él 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 se dirige hacia abajo, por lo que la corriente en chorro se disipa de manera segura en el tanque de la máquina.

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

Protecciones 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 evitan que la máquina funcione sin un operador o que apagan la máquina cuando una persona pisa el tapete.

Tanto los cabezales de corte 2D abrasivos como los de solo agua se encuentran en esta barra esparcidora.

Cortinas de luz que detectan cuando un objeto ingresa al área de corte y activan la máquina para que 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 los cabezales de corte son extremadamente perjudiciales para los márgenes de beneficio, ya que probablemente requerirán reparaciones costosas y provocarán un tiempo de inactividad costoso.

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 choque. 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 de la máquina antes de que ocurra una colisión.

Actualmente no existe un método práctico para controlar la profundidad de un corte por chorro de agua. El chorro de corte no se detiene una vez que atraviesa el lado opuesto de la pieza de trabajo. Continúa cortando todo lo que se encuentra en su camino hasta que la corriente de 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. (Sin embargo, es posible que el chorro 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 chorro de corte. Ejemplos incluyen:

Para piezas de trabajo cilíndricas, como tubos de acero o tuberías de PVC, se debe colocar un material de sacrificio dentro del cilindro para evitar que el chorro 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 los avellanados, se debe considerar tanto el ángulo de corte como la profundidad del material. Un ángulo demasiado extremo o un orificio demasiado angosto hace 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 el corte en 2D, las empresas que procesan regularmente piezas de trabajo en 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 en 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.