ウォータージェットと従来の金属加工機能との比較

Oct 04, 2023

ウォータージェットは、機械加工プロセスに匹敵する精度で部品を供給できます。 場合によっては、これらの切断公差は +/- 0.0005 インチになることがあります。

ウォータージェットは、さまざまな名前を持つ多用途のツールです。

The FABRICATOR の読者のほとんどは、ウォータージェットについて読んだり、FABTECH でウォータージェットを見たりすることに慣れています。 この機械は、さまざまな金属や非金属の複雑な形状を切断できます。 この技術は、金属の切断に使用される水と研磨剤ガーネットの高圧流が切断プロセス中に母材金属の特性を変化させないため、一部の用途では唯一の切断オプションとして際立っています。 (熱切断プロセスでは、切断領域の周囲に熱の影響を受けるゾーンが生じ、金属の微細構造が変化するため、プロセスにばらつきが生じます。これは、航空宇宙製造などの高度に管理された活動では歓迎されません。ウォータージェットは冷間切断プロセスです。)

しかし、ウォータージェットは、2D シートメタル、プレート、および管状構造の切断以上のことを行うことができます。 放電加工機 (EDM) やフライス盤などの装置でのみ再現できる金属加工機能を提供できます。

ウォータージェット切断が「ウォータージェット加工」と呼ばれることがありますが、その表現を使用している人々は、製造業界の同僚が認識しているよりも正確です。 ウォータージェットは、制御された加速された浸食プロセスで材料を除去します。 チップは生成されませんが、それでも減算プロセスです。 また、場合によっては、他の従来の金属加工技術よりもはるかに効率的なサブトラクティブ プロセスとなります。

ウォータージェット マシンは、CNC ミルよりも何倍も速く、形状を迅速に切断できます。 例として、アルミニウム、より具体的には 6061 T6 アルミニウム製の厚さ 1.25 インチのモーター マウント プレートを含む作業を考えてみましょう (図 1 を参照)。

ウォータージェットでプレート全体を切断するには18分かかります。 (この会話のために、これらの部品は平均的な公差を念頭に置いて製造されています。) この作業のセットアップは 15 分です。

従来の CNC ミルで同じ部品を切断するには、プロセスに約 30 分かかります。 このアプリケーションの大きな課題は、ジョブを完了するためにパーツを反転する必要があることです。 部品は万力で保持する必要があるため、最初の材料除去中に万力でつかんだ余分な材料の厚さを切削工具で取り除く前に、部品を取り外し、裏返し、固定する必要があります。

さらに、このタイプのジョブのセットアップ時間は、ウォータージェット切断ジョブのセットアップよりもはるかに長くなります。 約2.5時間です。

同じ部品が機械加工が難しいチタンで作られている場合、事態はさらに興味深いものになります。 この材料は熱伝導率が低いため、作業エリアの温度が急速に上昇し、切削工具に悪影響を及ぼします。 特に、温度が上昇するとチタンは展性が増し、「ゴム状」とも呼ばれ、工具に付着することがあります。

これらすべてを念頭に置いて、チタン製の厚さ 1.5 インチのモーター マウント プレートはウォータージェットで 36 分で加工されます。 同じ部品を CNC ミルで加工するには 390 分かかります。

図 1. ウォータージェットを使用して、厚さ 1.25 インチの 6061 T6 アルミニウムからこの形状を切り出すのに必要な時間はわずか 18 分です。 従来の CNC ミルで同じ部品を切断するには、プロセスに約 30 分かかり、作業を完了するには部品を裏返す必要があります。

求人サイトなら誰でも知っているように、機械が部品を作成していなければ、金儲け活動に関与していないため、ほとんどの場合、機械のダウンタイムは嫌われます。 ミルと比較してウォータージェットが本当に優れているのはそこです。

平均して、ショップは 15 分以内にウォータージェットをセットアップできます。 重くて扱いにくいデバイスをテーブルに載せる必要はありません。 ワークピースはテーブル上のスラットの上に置くだけです。 また、必要な切断装置は 1 つだけです。

一方、機械工場ではセットアップに 1 ジョブあたり約 2.5 時間かかる場合があります。 各工場では、重量があり、切断作業の前に設置するのに時間がかかるワーク保持装置を使用しています。 この種のチッピング作業では複数の切削工具も使用しますが、それらのすべてを機械にロードしてワークピースを参照する必要があります。