Explora la arquitectura de una máquina waterjet de 5 ejes, desde la bomba UHP (~550 MPa) hasta el cabezal AB, especificaciones de la boquilla y el sistema de control para cortes de precisión.

Comprender la arquitectura central de una máquina waterjet CNC es clave para aprovechar todo su potencial. La capacidad de la máquina para realizar biseles y contornos complejos en materiales frágiles sin zonas afectadas por el calor (HAZ) proviene de una integración precisa de un sistema de ultralta presión (UHP), un cabezal de corte sofisticado y una estructura de pórtico rígida.

La DINOSAW Cortadora Waterjet CNC de 5 Ejes integra una mesa de corte tipo pórtico (con modelos como 3020 y 4020), una bomba UHP, un cabezal AB de 5 ejes, un alimentador automático de arena y un gabinete de control CNC, ofreciendo un sistema completo para fabricación de precisión.

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Principios de Corte Waterjet de 5 Ejes

El principio fundamental del corte por chorro de agua abrasivo es la erosión del material. El proceso comienza en la bomba UHP, que presuriza el agua a niveles extremos. Esta agua es forzada a través de un pequeño orificio (la boquilla) para crear un chorro supersónico. Para cortar materiales duros, un abrasivo granate se introduce en este chorro en un tubo mezclador, y la mezcla resultante sale del cabezal de corte para erosionar con precisión la pieza de trabajo.

Boquilla (0,05–0,33 mm) y Tubo Mezclador (ID ~1,02 mm)

La boquilla, normalmente hecha de rubí o diamante, es un componente crítico que enfoca el chorro de agua. DINOSAW informa rangos de diámetro de 0,05 mm a 0,33 mm, usando orificios más pequeños para detalles finos. Después de la boquilla, el agua pasa por una cámara de mezcla donde se crea un vacío que atrae el abrasivo desde la línea de alimentación. El agua y el abrasivo se combinan en el tubo mezclador (tubo de arena), que tiene un diámetro interno típico de 1,02 mm, antes de impactar el material.

Cinemática Cabezal AB/AC vs 3 Ejes

Mientras que una máquina de 3 ejes opera en los planos X, Y y Z para perfiles 2D, una máquina de 5 ejes cuenta con un cabezal articulado AB/AC. Esto permite inclinar y rotar el cabezal de corte, posibilitando cortes de formas 3D complejas, bordes biselados y compensar el ángulo de corte, que ocurre naturalmente en materiales gruesos. Esto es esencial para aplicaciones como preparación de soldaduras y creación de bordes ingleteados sin juntas en encimeras.

Velocidades Servo (X/Y ~6000 mm/min), Recorrido Z ~90 mm

El movimiento se controla mediante servomotores de alta precisión. El sistema de pórtico permite posicionamiento rápido, con velocidades de eje X e Y de hasta 6000 mm/min. El recorrido del eje Z de aproximadamente 90 mm proporciona suficiente espacio para diferentes espesores de material y accesorios, e incluye una función de altimetría por infrarrojos para mantener una distancia constante respecto a la superficie del material.

Control de Bomba UHP y Torre de Enfriamiento

El corazón del sistema es la bomba intensificadora UHP, que puede alcanzar una presión nominal de 550 MPa, aunque las presiones de trabajo típicas varían entre 350–390 MPa. Esta presión se genera mediante un sistema hidráulico que acciona un conjunto de émbolos. Durante la operación, la temperatura del aceite puede aumentar, afectando la vida útil de los sellos y el rendimiento. Se integra una torre de enfriamiento para mantener la temperatura del aceite estable, prolongando la vida de los componentes de alta presión y asegurando una entrega de presión constante.

Integración HMI/Interlocks

Todo el sistema se gestiona mediante un controlador CNC con una interfaz hombre-máquina (HMI) intuitiva, disponible en chino e inglés. El software automatiza cálculos complejos, como el tiempo de corte, y controla parámetros como retrasos de perforación y velocidades de avance. Para seguridad y control de procesos, el sistema incluye múltiples interlocks y está diseñado para ser compatible con hardware estándar de automatización industrial como PLCs y variadores.

Componentes Clave y Modos Comunes de Falla

Sellos de Alta Presión

Son piezas de desgaste dentro de la bomba.

  • Modo de Falla: El desgaste gradual provoca una caída notable de presión y fugas de agua.
  • Mitigación: Seguir el programa de mantenimiento preventivo y usar kits de sellos para el reemplazo.

Boquilla/Tubo Mezclador

El chorro abrasivo erosiona estos componentes con el tiempo.

  • Modo de Falla: Una boquilla o tubo desgastado resulta en un chorro de corte difuso, provocando mala calidad de borde y menor precisión.
  • Mitigación: Inspección regular y reemplazo oportuno.

Línea de Alimentación de Abrasivo

La humedad o el abrasivo inconsistente pueden causar bloqueos.

  • Modo de Falla: La obstrucción provoca un flujo abrasivo inestable o inexistente, impidiendo el corte.
  • Mitigación: Utilizar abrasivo seco y de alta calidad, y revisar regularmente la válvula de arena y el sistema de alimentación.

Preguntas Frecuentes

¿Qué tamaño de boquilla es mejor para cortar placas sinterizadas?

Un orificio de boquilla más pequeño (por ejemplo, 0,25 mm) combinado con el tubo mezclador correspondiente suele ser preferido para detalles finos y mejor calidad de borde en materiales frágiles como la piedra sinterizada.

¿Por qué el desgaste de los sellos afecta la presión de corte?

Los sellos son críticos para mantener la presión en la bomba UHP. A medida que se desgastan, el agua puede pasar por el sello, provocando una caída de presión y reduciendo la eficiencia de corte.

¿Cómo se conectan los interlocks de seguridad a un PLC industrial?

El gabinete de control de la máquina proporciona puntos de E/S que pueden conectarse a un PLC central para monitorear estados como paradas de emergencia, estado de la bomba o apertura/cierre de cubiertas, asegurando una integración segura.

¿Cuándo es necesario un cabezal AB/AC?

Un cabezal AB/AC es esencial para crear bordes biselados, realizar compensación de ángulo en piezas gruesas y cortar formas 3D complejas. Para cortes 2D simples, un cabezal de 3 ejes es suficiente.

¿Debe mejorarse la torre de enfriamiento para operación continua?

Para talleres que operan la máquina en varios turnos y en climas cálidos, se recomienda mejorar la torre de enfriamiento o asegurarse de que tenga el tamaño adecuado para mantener la temperatura óptima del aceite hidráulico y proteger la bomba.