Producenci urządzeń do cięcia strumieniem wody często starają się przekonywać, że stanowią one idealne rozwiązanie do niemal wszystkich zastosowań. Podobnie jednak twierdzą wytwórcy laserów. Jaka jest więc prawda? Poniżej przedstawię kilka faktów, które ułatwią wyrobienie sobie opinii co do zalet waterjetów.
Zalety
Mówiąc bardzo ogólnie, waterjet daje uniwersalność, a laser wydajność. Oznacza to, że pierwsze z tych urządzeń jest w stanie ciąć zarówno blachy grube, jak i cienkie (z różną jednak efektywnością). Drugie natomiast służy do bardzo wydajnej obróbki, ale tylko blach cienkich.
Z punktu widzenia firmy, która zajmuje się obróbką szerokiej gamy materiałów o różnych grubościach zdecydowanie najlepszą inwestycją będzie waterjet. Trzeba jednak pamiętać, że cienkie materiały będzie on ciął mniej efektywnie niż laser. Dla przykładu, blachę o grubości 1 mm laser tnie 15 razy szybciej niż waterjet. Gdy grubość wzrośnie do 2 mm, różnica będzie mniej więcej dziesięciokrotna. Wydajność urządzeń wyrównuje się, gdy dochodzimy do grubości ok. 15 mm.
Waterjet ma tę przewagę nad innymi urządzeniami, że jest w stanie ciąć różne rodzaje materiału, np. szkło, ceramikę, kamienie, materiały trudnoskrawalne. Frezarki czy lasery są do tego rodzaju zastosowań bezużyteczne.
Kolejna aplikacja będąca domeną waterjeta to obróbka elementów, które nie mogą być poddane naprężeniom termicznym, czyli np. materiały mające tendencję do hartowania. Gdyby w tego typu elementach wyciąć otwory za pomocą lasera to nie można byłoby ich obrobić, np. nagwintować. Podobny problem nie występuje w przypadku waterjeta, gdyż wykonuje on obróbkę niemal na zimno, przez co nie modyfikuje struktury krawędzi cięcia.
Wyzwania
Wadą waterjeta jest to, iż podczas cięcia występuje zjawisko podwijania strugi. Mówiąc obrazowo, zostaje ona w tyle za punktem, w którym się znajduje głowica. Zjawisko to nasila się wraz ze wzrostem prędkości posuwu. Problem ten nie ma znaczenie przy wycinaniu elementów po liniach prostych. Pojawia się natomiast w trakcie wycinania skomplikowanych kształtów czy narożników. Nagła zmiana pozycji cięcia może prowadzić do deformacji ciętego elementu. Dlatego wszystkie waterjety muszą być wyposażone w system sterowania dynamiką ruchu, który minimalizuje negatywne skutki podwijania strugi. Sterowanie dynamiką, w uproszczeniu, polega na tym, że system spowalnia prędkość cięcia w taki sposób, aby wyprostować strugę jeszcze przed zmianą kierunku cięcia (wejściem w narożnik). System dba również o to, aby urządzenie po zmianie kierunku cięcia zbyt gwałtownie nie przyspieszało. Inaczej bowiem struga mogłaby wyjść poza ściankę detalu, który jest obrabiany.
Sterowanie dynamiką ruchu w urządzeniach waterjet to niezwykle skomplikowany proces. Zazwyczaj producenci wykorzystują w tym celu zewnętrzne oprogramowanie CAM. Generuje ono ścieżkę narzędzia w taki sposób, że nawet długie proste odcinki są cięte na dużą ilość mniejszych kawałków, na których skokowo jest zmieniana prędkość cięcia. To spora wada wspomnianych systemów. Niemożliwa jest bowiem płynna zmiana prędkości obróbki. Poza tym nawet do wycinania prostych kształtów potrzeba niezwykle rozbudowanych plików, które bywa, że nie mieszczą się w pamięci komputera zainstalowanego w urządzeniu.
Aby uniknąć wspomnianych powyżej problemów najbardziej wyspecjalizowani dostawcy waterjetów, m.in. firma Kimla, produkują maszyny z dedykowanym systemem sterowania. Ma on wbudowany tzw. matematyczny model ugięcia strugi wody. Oprogramowanie to jest w stanie przewidzieć (w zależności od kształtu, prędkości posuwu, parametrów cięcia, ilości piasku etc.), jakie będzie owe ugięcie. I tak steruje całym procesem, aby zachować wszelkie założone parametry. Tego typu systemy sterowania zapewniają największą wydajność i precyzję obróbki.
Podsumowując
W przypadku waterjetów (podobnie, jak i laserów) o efektywności urządzenia decyduje nie tylko jego moc, ale też precyzja wynikająca z jakości zastosowanego systemu sterowania. Przed wyborem konkretnej maszyny warto więc zwrócić uwagę na wszystkie jej parametry.
