¿Los Waterjet 5 ejes son realmente todo humo? Análisis de rendimiento de corte

Desde la concepción del Corte Waterjet Abrasivo, el proceso se ha usado no solo en 2D (Chapa Plana) sino también en 3D (5 Ejes). En los últimos 15 años, la aplicación de 5 ejes ha vuelto al corte de chapa plana donde empresas prometían mejores velocidades y tolerancias en piezas planas. En este artículo exclusivo usamos nuestra experiencia y la de usuarios para analizar las formas de corte waterjet 5 ejes, qué significan, dónde aplican, dónde no, y cómo determinar si el corte 5 ejes es para ti.

Qué es Waterjet 5 Ejes

Clientes y vendedores agrupan muchas categorías bajo «5 Ejes» waterjet. Desglosemos en 4 categorías básicas de diseño:

1. Control robótico (Robotic controlled)
2. Tipo Puente / Gran Formato (Bridge Type / Large Format)
3. Corte chapa plana con capacidad 5 ejes añadida (Flat Sheet Cutting with 5-Axis capability Added on)
4. Corte chapa plana con cabezal basculante compensador de conicidad (Flat Sheet Cutting with Taper Compensating Tilting Heads Added On)

Los 2 primeros son impulsados por aplicación y se diseñan/configuran a medida. Los 2 últimos son los más comunes/populares: adaptaciones sobre diseño existente para mejorar rendimiento/capacidad de máquina plana típica.

Control Robótico:

Fabricantes toman brazo robótico manipulador «off-the-shelf» y le acoplan cabeza waterjet. Aunque son solo brazo robótico con cabeza waterjet, pueden ser muy útiles en aplicación correcta: gran flexibilidad de movimiento. En aplicaciones de difícil acceso y engorrosas, el brazo robótico es gran beneficio. Pero hay inconvenientes mayores.

Suelen ser sistemas de movimiento «Teach» que requieren mucho más setup que sistema plano típico. Aunque flexibles para cortar chapas, su propósito principal son contornos/formas 3D complejas 90-100% del tiempo. Setup, seguridad, fijación, programación pueden ser difíciles, pero compensado por flexibilidad única si tus aplicaciones son formas 3D grandes/complejas la mayor parte del tiempo. Para talleres que cortan formas de chapas planas, estos sistemas 5 ejes son torpes, inseguros y difíciles.

Aplicaciones típicas: arquitectura, arte, alta producción de componentes difíciles de mecanizar, entornos extremos (nuclear).

Tipo Puente (Bridge Type):

Máquinas con boquilla articulada capaz de 180°+/- en configuración A/B, montada en máquina con eje Z de gran recorrido para alcance generoso. Requieren gran fijación, setup, habilidades de programación y no se adaptan bien a corte 2D plano simple (aunque posible).

Usos: aeroespacial, naval, talleres de prototipos.

Los tipos más comunes de Waterjet 5 ejes serán Sistemas de Corte Chapa Plana con cabezal opcional 5-Ejes y la versión más común/limitada, cabeza Compensadora de Conicidad (Taper Compensating).

Cabezal Compensador de Conicidad (Taper Compensating Head)

Nombres comerciales: Tilt-A-Jet (Omax) y Dynamic Waterjet (Flow). Ofrecen ángulo de movimiento limitado y están diseñados para mejorar velocidades de corte en chapa plana. El chorro waterjet «arrastra» naturalmente detrás de la boquilla al moler el material; estos cabezales permiten inclinar boquilla unos grados para compensar ángulo natural a mayores velocidades. También preposicionan chorro para esquinas próximas compensando rezago del chorro en esquinas para evitar «lavado de esquina» (corner washout), again a mayores velocidades.

Un efecto mayor del proceso waterjet debe considerarse al elegir estos cabezales: aunque compensen geométricamente conicidad y rezago a alta velocidad, NO pueden cambiar el efecto natural de estrías (striations) en el material causado por moverse demasiado rápido. Estas estrías (ver foto) solo se eliminan bajando velocidad a nivel de acabado aceptable, momento en que la rectitud y acabado requeridos pueden eliminar/reducir gran parte de la necesidad de estos accesorios. Sistemas 2 ejes de calidad tienen controles Accel y Decel desarrollados para esquinas permitiendo al chorro rezagado ponerse al día eliminando washout, aunque a avance ligeramente menor.

Beneficios:

• Reduce/elimina conicidad en piezas waterjet
• Aumenta velocidad manteniendo precisión geométrica

Desventajas:

• Complejidad de diseño
• Tiempo de setup aumentado para sondeo de pieza (part probing)
• Mantenimiento y reparación aumentados
• Planitud de chapa requerida
• Offset exacto boquilla-material requerido
• NO elimina estrías a alta velocidad
• Sondeo superficie material requerido

Cabezal 5 Ejes (5-Axis Head)

Cabezal 5 ejes opcional añade capacidades de corte de conicidades complejas. Tiene todos beneficios del cabezal compensador pero añade capacidad de cortar conicidades agudas. Viene a un precio, no solo de compra. Corte 5 ejes requiere control sepa dimensiones exactas entre punta boquilla y superficie material, igual que su primo compensador: ciclo de sondeo que añade complejidad y tiempo al ciclo.

Compradores han considerado capacidades 5 ejes por razones equivocadas. Aunque permiten cortar chaflanes y biseles rectos, nunca justifiques tu compra ni uses tu máquina para características que puedan hacerse fácilmente en operación externa, y aquí el porqué: Tu waterjet opera a ~$30-35/hora (costo de alimentar la «bestia»: granate, consumibles). Si puedes chaflanar un agujero en taladro en 30 seg, tu coste será mucho menor que tener cabeza waterjet articulando ángulo varios minutos; lo mismo para biseles de prep de soldadura. Regla general: «Si Puedes Cortarlo Fuera del Chorro, ¡Hazlo! Es Más Barato.»

Pros 5 Ejes:

• Capacidad de cortar ángulos agudos ≥ 45°
• Mismos beneficios adicionales del Cabezal Compensador de Conicidad

Contras 5 Ejes:

• Complejidad de diseño
• Tiempo setup aumentado para sondeo
• Costes mantenimiento/reparación aumentados
• Planitud chapa requerida
• Offset exacto boquilla-material requerido
• No elimina estrías a alta velocidad

La pregunta original: ¿Es el Waterjet 5 Ejes Todo Humo?

Si tienes la aplicación correcta, el corte waterjet 5 ejes puede ser extremadamente rentable. Ya sea Brazo Robótico, Tipo Gantry o accesorio Cabezal 5 Ejes, estas aplicaciones pueden ser verdaderos generadores de dinero para sistema waterjet y taller. Sin embargo, los cabezales Compensadores de Conicidad requieren revisión más profunda, ya que típicamente donde necesitas geometría recta y buena, también necesitas acabado liso y preciso, y la única forma es bajar avance, lo que produce bordes rectos y limpios, haciendo el argumento para estos cabezales considerablemente menos válido.

Para discutir con expertos cómo un Sistema de Corte Waterjet 5 Ejes funciona para tu aplicación, o añadir capacidad a tu próxima máquina, contacta a Southern Fabricating Machinery Sales hoy. Llama al 813-444-4555 o visita WWW.SOUTHERNFABSALES.COM.

¿Comprando Waterjet? Mira selección de sistemas 2, 3 y 5 ejes AQUÍ

Visita Sección Referencia Técnica Waterjet AQUÍ y suscríbete para recibir artículos al publicarse.

¿Te gustó? También disfrutarás:
Waterjets 101: Mecanizado por Waterjet Abrasivo
Cómo Elegir la Máquina de Corte Waterjet Correcta
Opciones de Remoción de Granate para Operadores Water Jet