Erkunden Sie die Architektur eines 5-Achsen-Wasserstrahls, vom UHP-Pumpen (~550 MPa) bis zum AB-Achsenkopf, Düsen-Spezifikationen und Steuerungssystem für präzises Schneiden.

Das Verständnis der Kernarchitektur einer CNC-Wasserstrahlmaschine ist entscheidend, um ihr volles Potenzial auszuschöpfen. Die Fähigkeit der Maschine, Fasen und komplexe Konturen in spröden Materialien ohne Wärmeeinflusszone (HAZ) zu erzeugen, beruht auf einer präzisen Integration eines Ultrahochdruck-(UHP)-Systems, eines ausgeklügelten Schneidkopfs und einer stabilen Portalstruktur.

Die DINOSAW 5-Achsen CNC-Wasserstrahlschneidemaschine integriert einen Portal-Schneidtisch (mit Modellen wie 3020 und 4020), eine UHP-Pumpe, einen 5-Achsen-AB-Achsenkopf, einen automatischen Sandzuführer und einen CNC-Steuerschrank und bietet ein komplettes System für die Präzisionsfertigung.

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5-Achsen-Wasserstrahl-Schneidprinzipien

Das grundlegende Prinzip des abrasiven Wasserstrahlschneidens ist Materialabtrag. Der Prozess beginnt an der UHP-Pumpe, die Wasser auf extrem hohe Drücke bringt. Dieses Wasser wird dann durch eine winzige Öffnung (die Düse) gepresst, um einen Überschallstrahl zu erzeugen. Für das Schneiden harter Materialien wird ein abrasiver Granat in diesen Strahl in einem Mischrohr eingezogen, und die entstehende Suspension verlässt den Schneidkopf, um das Werkstück präzise abzutragen.

Düse (0,05–0,33 mm) & Mischrohr (ID ~1,02 mm)

Die Düse, typischerweise aus Rubin oder Diamant gefertigt, ist ein entscheidendes Bauteil, das den Wasserstrahl fokussiert. DINOSAW gibt Durchmesserbereiche von 0,05 mm bis 0,33 mm an, wobei kleinere Öffnungen für feinere Details verwendet werden. Nach der Düse passiert das Wasser eine Mischkammer, in der ein Vakuum entsteht, das das Schleifmittel aus der Zuführleitung ansaugt. Wasser und Schleifmittel vermischen sich im Mischrohr (Sandrohr), das einen typischen Innendurchmesser von 1,02 mm hat, bevor sie auf das Material treffen.

AB-Kopf/AC-Kopf-Kinematik vs. 3-Achsen

Während eine 3-Achsen-Maschine auf den X-, Y- und Z-Ebenen für 2D-Konturen arbeitet, verfügt eine 5-Achsen-Maschine über einen schwenkbaren AB-/AC-Achsenkopf. Dadurch kann der Schneidkopf kippen und rotieren, sodass die Maschine komplexe 3D-Formen, abgeschrägte Kanten und eine Kompensation des natürlichen Konizitätsfehlers bei dicken Materialien schneiden kann. Dies ist essenziell für Anwendungen wie Schweißvorbereitungen und die Herstellung nahtloser Gehrungskanten bei Arbeitsplatten.

Servo-Geschwindigkeiten (X/Y ~6000 mm/min), Z-Hub ~90 mm

Die Bewegung wird durch hochpräzise Servomotoren gesteuert. Das Portalsystem ermöglicht eine schnelle Positionierung, mit X- und Y-Achsen-Geschwindigkeiten von bis zu 6000 mm/min. Der Z-Achsen-Hub von ca. 90 mm bietet ausreichend Spielraum für verschiedene Materialstärken und Vorrichtungen und beinhaltet eine Infrarot-Höhenmessung zur Aufrechterhaltung eines konstanten Abstands zur Materialoberfläche.

UHP-Pumpensteuerung & Kühlturm

Das Herzstück des Systems ist die UHP-Verstärkerpumpe, die einen Nenndruck von 550 MPa erreichen kann, wobei die typischen Arbeitsdrücke zwischen 350–390 MPa liegen. Dieser Druck wird von einem Hydrauliksystem erzeugt, das eine Kolbenbaugruppe antreibt. Während des Betriebs kann die Öltemperatur steigen, was die Lebensdauer der Dichtungen und die Leistung beeinflusst. Ein Kühlturm ist integriert, um stabile Öltemperaturen zu gewährleisten, die Lebensdauer der Hochdruckkomponenten zu verlängern und eine konstante Druckabgabe sicherzustellen.

HMI/Interlocks-Integration

Das gesamte System wird von einer CNC-Steuerung mit intuitiver Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) verwaltet, die in Chinesisch und Englisch verfügbar ist. Die Software automatisiert komplexe Berechnungen, wie z. B. die Schneidzeit, und steuert Parameter wie Einstichverzögerungen und Vorschubgeschwindigkeiten. Zur Sicherheit und Prozesskontrolle verfügt das System über mehrere Verriegelungen und ist für die Kompatibilität mit standardmäßiger Fabrikautomatisierung wie SPS und Antrieben ausgelegt.

Wichtige Komponenten und häufige Fehlerursachen

Hochdruckdichtungen

Diese sind Verschleißteile innerhalb der Pumpe.

  • Fehlerursache: Allmählicher Verschleiß führt zu einem spürbaren Druckabfall und Wasserlecks.
  • Abhilfe: Halten Sie sich an den vorbeugenden Wartungsplan und verwenden Sie Dichtungssätze für den Austausch.

Düse/Mischrohr

Der abrasive Strahl trägt diese Komponenten mit der Zeit ab.

  • Fehlerursache: Eine abgenutzte Düse oder ein abgenutztes Rohr führt zu einem diffusen Schneidstrahl, was zu schlechter Kantenqualität und verminderter Genauigkeit führt.
  • Abhilfe: Regelmäßige Inspektion und rechtzeitiger Austausch.

Schleifmittelzufuhrleitung

Feuchtigkeit oder uneinheitliches Schleifmittel können zu Verstopfungen führen.

  • Fehlerursache: Verstopfung führt zu instabilem oder fehlendem Schleifmittelstrom und verhindert das Schneiden.
  • Abhilfe: Verwenden Sie hochwertiges, trockenes Schleifmittel und überprüfen Sie regelmäßig das Sandventil und das Zuführsystem.

Häufig gestellte Fragen

Welche Düsenöffnung ist am besten zum Schneiden von gesinterten Platten?

Eine kleinere Düsenöffnung (z. B. 0,25 mm) in Kombination mit einem entsprechenden Mischrohr wird oft für feine Details und eine bessere Kantenqualität bei spröden Materialien wie Sinterstein bevorzugt.

Warum beeinflusst Dichtungsverschleiß den Schneiddruck?

Dichtungen sind entscheidend für die Druckerhaltung in der UHP-Pumpe. Wenn sie verschleißen, kann Wasser an der Dichtung vorbeilaufen, was zu einem Druckabfall und einer geringeren Schneidleistung führt.

Wie werden Sicherheitsverriegelungen mit einer Fabrik-SPS verbunden?

Der Steuerschrank der Maschine bietet I/O-Punkte, die mit einer zentralen SPS verdrahtet werden können, um Zustände wie Not-Aus, Pumpenstatus oder Abdeckung offen/geschlossen zu überwachen und eine sichere Integration zu gewährleisten.

Wann ist ein AB-/AC-Achsenkopf erforderlich?

Ein AB-/AC-Achsenkopf ist unerlässlich für das Erzeugen von Fasen, die Kompensation von Konizität bei dicken Teilen und das Schneiden komplexer 3D-Formen. Für einfaches 2D-Schneiden reicht ein 3-Achsen-Kopf aus.

Sollte der Kühlturm für den Dauerbetrieb aufgerüstet werden?

Für Betriebe, die die Maschine über mehrere Schichten in warmem Klima betreiben, wird empfohlen, den Kühlturm aufzurüsten oder sicherzustellen, dass er ausreichend dimensioniert ist, um die optimale Hydrauliköltemperatur zu halten und die Pumpe zu schützen.