งานตัดวอเตอร์เจ็ตที่มี เทคโนโลยีการตัด Dynamic Waterjet® จาก Flow ช่วยให้สามารถตัดชิ้นงานที่มีความละเอียดสูงและมุมแคบได้อย่างสะดวกและรวดเร็วด้วยความแม่นยำที่สูง ในบทความนี้ MEGA Tech ได้นำเสนอเทคโนโลยี Dynamic Waterjet® ที่ช่วยให้กระบวนการผลิตมีประสิทธิภาพที่สูงขึ้น อีกทั้งยังช่วยประหยัดวัตถุดิบได้อีกด้วย

งานของคุณต้องการความเที่ยงตรงระดับใด

งานส่วนใหญ่สามารถแบ่งได้เป็นสองประเภทคือ การผลิตและการตัดแต่ง ซึ่งงานแต่ละประเภทนั้นต้องการระดับความเที่ยงตรงที่แตกต่างกัน โดยทั่วไปการตัดแต่งมักจะต้องการความแม่นยำสูงกว่าการผลิต แต่โรงงานบางแห่งมีทั้งอุปกรณ์ความเที่ยงตรงสูงสำหรับงานตัดแต่งและอุปกรณ์สำหรับการตัด ขึ้นรูป และเชื่อมสำหรับการผลิต เครื่องตัดวอเตอร์เจ็ทมีระดับความเที่ยงตรงให้เลือกหลายระดับ ตั้งแต่ +/-0.005″ ไปจนถึง 0.012″ ดังนั้น การพิจารณาถึงรูปแบบการใช้งานจึงมีความสำคัญต่อการเลือกระบบที่เหมาะสำหรับโรงงานของคุณ

เครื่องตัดวอเตอร์เจ็ท เช่น เครื่องของ Flow มีระดับความเที่ยงตรงให้เลือกหลายระดับตามความต้องการ เครื่องจักรที่ติดตั้งหัวตัดวอเตอร์เจ็ทแบบพื้นฐาน หรือในบางครั้งเรียกว่า หัวตัดวอเตอร์เจ็ททั่วไป สามารถตัดชิ้นงานได้ที่ระดับความแม่นยำ +/- 0.010″ จนถึง 0.015″ ในวัสดุทุกประเภทที่มีความหนาสูงสุดประมาณ 3″ ซึ่งหากวัสดุชิ้นงานหนากว่านั้น ชิ้นงานที่ตัดออกมามักจะมีความเที่ยงตรงลดลง การตัดชิ้นงานด้วยหัวตัดวอเตอร์เจ็ททั่วไปให้ได้พิกัดความเผื่อต่ำลงนั้นสามารถทำได้ แต่ถ้าหากต้องการพิกัดความเผื่อที่ระดับ +/- 0.005″ จะต้องลดความเร็วตัดของเครื่องลงประมาณ 10 ถึง 15% ของความเร็วตัดสูงสุด ซึ่งจำเป็นเพื่อลดการผิดรูปที่มุมชิ้นงานเนื่องจากอาการแล็กของกระแสเจ็ทและการเกิดเทเปอร์ของแนวตัดเนื่องจากลักษณะร่องตัดรูปตัว V จากเจ็ทความเร็วสูง การใช้ความเร็วตัดช้าลงจะช่วยลดข้อผิดพลาดเหล่านี้ได้ แต่จะทำให้ต้องใช้เวลามากขึ้น ส่งผลให้ต้นทุนสูงขึ้น

เทคโนโลยี Dynamic Waterjet® ช่วยให้สามารถเอียดหัวตัดได้ในระหว่างการตัด จึงสามารถชดเชยลักษณะเทเปอร์รูปตัว V และปัญหามุมผิดรูปเนื่องจากอาการแล็ก ส่งผลให้สามารถทำการตัดได้โดยใช้ความเร็วสูงขึ้นมาก รวมทั้งยังช่วยยกระดับความแม่นยำของชิ้นงานจาก 0.010″ เป็น 0.002″ ส่งผลให้ชิ้นงานที่มีทั้งความแม่นยำและความเที่ยงตรงสูงขึ้น เครื่องตัดวอเตอร์เจ็ทจาก Flow ผ่านการออกแบบเพื่อลดผลกระทบจากการเคลื่อนที่ของหัวตัด โดยมีการใช้ชุดขับและมอเตอร์แบบดิจิตอลระบบปิด (ความเร็วและตำแหน่ง) เทคโนโลยีการเคลื่อนความเที่ยงตรงสูง และการออกแบบโครงสร้างเครื่องตัดให้มีความแข็งแรงเป็นพิเศษ

เครื่องตัดเกือบทุกรุ่นของ Flow มีการติดตั้งเทคโนโลยีที่ได้รับสิทธิบัตรแล้วอย่าง Dynamic Waterjet® พร้อมระบบ Active Tolerance Control ซึ่งจะคอยทำหน้าที่ปรับเอียงองศาของหัวตัดโดยอัตโนมัติ เพื่อชดเชยอาการแล็กของกระแสเจ็ทและเทเปอร์ที่แนวตัดโดยคำนวณจากความเร็วตัดและชนิดของวัสดุชิ้นงาน จึงช่วยให้สามารถตัดชิ้นงานได้เร็วขึ้นตั้งแต่ 2 ถึง 4 เท่า และให้ชิ้นงานที่มีระดับความเที่ยงตรง +/-0.001 ถึง 0.003 นิ้ว

จุดเด่นสำคัญของการใช้ระบบวอเตอร์เจ็ทในการตัดชิ้นงานความเที่ยงตรงสูง

ในส่วนของการผลิต เทคโนโลยีวอเตอร์เจ็ทมีข้อดีหลายอย่างที่ช่วยให้ใช้วัสดุได้อย่างประหยัดและคุ้มค่ามากที่สุด ประการแรก การตัดวอเตอร์เจ็ทเป็นกระบวนการตัดเย็น ทำให้สามารถตัดชิ้นงานต่อจากรอยตัดเดิมได้โดยไม่เกิดปัญหา ในทางกลับกัน ถ้าเป็นการตัดด้วยพลาสม่าหรือออกซีอะเซทิลีนนั้น จะต้องมีการทิ้งระยะห่าง 1/4 ถึง 3/4″ (6.35 ถึง 19.05 มม.) ระหว่างชิ้นงานแต่ละชิ้น เพื่อป้องกันไม่ให้ความร้อนจากการตัดรอบที่สองก่อความเสียหายต่อแนวตัดเดิม

ประการที่สอง เนื่องจากระบบวอเตอร์เจ็ทไม่ก่อให้เกิดความเค้นทางกลต่อวัสดุ จึงไม่ทำให้เกิดการผิดรูปเนื่องจากความร้อนหรือบริเวณที่ได้รับผลจากความร้อน (Heat-Affected Zone หรือ HAZ) บนวัสดุชิ้นงาน ดังนั้น จึงไม่จำเป็นต้องทำขั้นตอนในการเก็บผิวรอยตัด โดยทั่วไปแล้ว การตัดด้วยวอเตอร์เจ็ทผสมเม็ดขัดจะให้ความหยาบผิวงานอยู่ที่ 125 Ra ซึ่งถือเป็นรอยตัดที่มีความเรียบเทียบเท่ากับผ่านการพ่นทรายละเอียด สำหรับงานที่อาจต้องการคุณภาพผิวงานเรียบกว่า 125 Ra หรือชิ้นงานจะต้องมีพิกัดความเผื่อต่ำกว่า 0.002 นิ้ว หรือจำเป็นต้องทำการกัดหลุม กัดเกลียว หรือนำไปเข้ากระบวนการตัดอื่นๆ ต่อ ในกรณีเหล่านี้ การใช้วอเตอร์เจ็ทเพื่อตัดหยาบชิ้นงานด้วยความเร็วสูง จากนั้น นำไปทำการเก็บผิวด้วยหัวกัด เป็นวิธีที่สามารถช่วยประหยัดเวลาและวัสดุได้อย่างมาก

เนื่องจากระบบวอเตอร์เจ็ทมีร่องตัดแคบและเป็นการตัดเย็นโดยธรรมชาติ จึงทำให้สามารถจัดเรียงชิ้นงานได้จำนวนมากขึ้นบนแผ่นชิ้นงาน ซอฟต์แวร์จัดเรียงชิ้นงานส่วนใหญ่สำหรับระบบวอเตอร์เจ็ทสามารถที่จะตั้งค่าเส้นแนวตัดร่วมได้ โดยสามารถทำการตัดขอบชิ้นงานสองชิ้นที่อยู่ติดกันได้ในครั้งเดียว เศษวัสดุที่เหลือจากการตัดยังสามารถนำกลับมาใช้ซ้ำได้ เนื่องจากการตัดด้วยระบบวอเตอร์เจ็ทนั้นไม่ทำให้วัสดุเกิดความเสียหาย ความร้อน ความเค้น หรือการผิดรูปใดๆ ทั้งสิ้น

โรงงานตัดแต่งที่ใช้หัวกัดในการตัดเฉือนชิ้นงานจะพบว่า ขนาดของเครื่องมือตัดนั้นส่งผลต่อความประหยัดวัสดุ ตัวอย่างเช่น การตัดเฉือนเนื้อวัสดุปริมาณมากออกจากชิ้นงานสเตนเลสสตีลจำเป็นต้องใช้เอ็นมิลที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ ส่งผลให้สิ้นเปลืองวัสดุจำนวนมาก ในขณะที่กระแสเจ็ทสำหรับการตัดด้วยระบบวอเตอร์เจ็ทนั้นมีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 0.030″ ถึง 0.040″ (0.762 มม. ถึง 1.016 มม.) เท่านั้น ทำให้เสียวัสดุไปโดยเปล่าประโยชน์น้อยมาก และสามารถผลิตชิ้นงานได้จำนวนมากขึ้นจากวัตถุดิบจำนวนเท่ากัน

เครื่องตัดล้ำสมัยที่ใช้เทคโนโลยี Dynamic Waterjet® สามารถตัดชิ้นงานที่มีความหนาได้สูงสุดถึง 3 นิ้วด้วยระดับความแม่นยำไม่กี่หนึ่งในพันส่วนของนิ้ว และสามารถตัดชิ้นงานได้รวดเร็วกว่าเครื่องกัดทั่วไป ซึ่งต้องทำการตัดเฉือนหลายรอบ นอกจากนั้นแล้ว เศษวัสดุชิ้นใหญ่ที่เหลือจากการตัดด้วยวอเตอร์เจ็ทยังขายได้ราคาสูงเป็น 2 ถึง 10 เท่าเมื่อเทียบกับเศษโลหะเล็กๆ จากตัดเฉือนชิ้นงานด้วยเครื่องกัด

Article by: Siam Anankit Co., Ltd. & MEGA Tech

What level of precision do you need?

Most operations are either fabrication or machine shops. Each have different needs when it comes to the level of cutting precision required. In general, machine shops normally need more accuracy than fab shops but some shops have both the precision chip making equipment of a machine shop and cutting, forming, and welding equipment of a fab shop. Waterjets vary in the precision they offer. Ranging from+/-.005” to .012”,it’s important to consider how you might use your system when determining the right fit for you.

Waterjet systems like the ones from Flow are available with different levels of precision capability. A machine tool equipped with a basic waterjet cutting head, sometimes called a conventional waterjet head, can cut a +/- 0.010” to 0.015” (0.254 to 0.381 mm) accurate part out of any material up to approximately 3” (76.2 mm) thick. Beyond that the finished part is less precise. It is possible to cut a part to tighter tolerances with a conventional waterjet, but to cut to +/- 0.005” (0.127 mm) tolerance the machine cut speed must be reduced to approximately 10 to 15% of maximum cut speed. This slow speed is needed to minimize corner washout caused by stream lag, and part taper caused by the V-shaped kerf created by the jet at high speed. Slower cutting reduces these errors, but takes longer so is more expensive.

However, with Dynamic Waterjet®, the head can be tilted while cutting, thus compensating for the V-shaped taper and the stream lag corner washout. This enables cutting at a much higher speed while also increasing the accuracy of the parts from 0.010” (0.254 mm) accuracy to 0.002” (0.0508 mm). The positional accuracy and dynamic motion characteristics of a machine have an impact on part accuracy and precision. Waterjet machines from Flow are built to minimize the effect this motion has on precision via closed loop (velocity and position) digital drives and motors, precision motion technology, and extremely rigid machine tool design.

Most systems Flow provides are equipped with Dynamic Waterjet® with Active Tolerance Control. Dynamic Waterjet is patented technology that automatically tilts the cutting head impingement angle to compensate for stream lag and taper in a behind the scenes operation based on cutting speed and type of material being cut. The result is two to four times faster cutting and finished part precision of +/-1 to 3 thousandths of an inch (+/- 0.03 to 0.08mm).

Here is the key benefits to cutting materials to precision with waterjet

For Fabrication shops, the waterjet provides a number of material utilization advantages. Because waterjet is a cold cutting process, adjacent parts can easily be cut without issue. On a plasma or oxy acetylene cutting system, you have to leave a 1/4 to 3/4” (6.35 to 19.05 mm) gap between parts so the heat of the second cut doesn’t ruin the previous cut edge.

Due to zero mechanical stress, heat distortion or heat-affected zone (HAZ) being imparted into your material, secondary processing can usually be eliminated. Abrasive waterjets typically produce edge finish of 125 Ra – a satin smooth edge that appears to have been finished by a fine-grit sand blaster. There are projects where the surface finish needs to be better than 125 Ra, where required finished part tolerance tighter than two thousandths of an inch is required, or when pocket milling, threading, or other interior work is needed. In those cases, many machine shops find that using the waterjet to rough the part out at high speed and then finish it off on the mill saves considerable time and material.

The thin kerf and cold cutting nature of the waterjet frees the programmer to optimize the nest as tightly as possible. Most waterjet nesting software includes the capability to set common line cutting, where one pass is used as the cut edge of two adjacent parts. The remnant left over after cutting a nest can be used later since the waterjet did not harm, heat, stress, or warp the material in any way.

Machine shops that mill parts find that the size of the cutting tool affects material utilization. Removal of a large amount of material from a stainless steel part, for example, might require a larger diameter end mill and cause material waste. Since the waterjet cutting stream is 0.030” to 0.040” (0.762 mm 1.016 mm) in diameter very little material is wasted. This might mean that more parts can be created from the raw stock.

Advanced machines incorporating Dynamic Waterjet® technology can produce parts up to three inches thick to a few thousandths of an inch accuracy much faster than taking multiple passes with a milling machine. Solid scrap is worth 2x to 10x more than metal scrap in chip form.

Article by: Siam Anankit Co., Ltd. & MEGA Tech

Reference : https://www.siamanankit.com/