Sviluppo di un modello di compensazione dei difetti nel taglio abrasive water jet e calibrazione dell'acciaio AISI 430

This research work starts from the ambition of an Abrasive Water Jet machines manufacturer of finding a method to correct the typical cutting defects of AWJ technology. The primary aim is to achieve greater accuracy in order to improve the process. This thesis is inspired by a previous research work, which developed a compensation model for the reduction of the typical cutting defects. The compensation model has been developed and validated for aluminum. The idea was to analyze the results of the previous work, by trying to optimize the geometrical model. Tests have ben performed to improve the limitations encountered. In this research work the machine dynamic behavior has been analyzed to optimize the 5-axes head movements, which caused a feed rate reduction in corners, highlighted by the previous work. This abnormal behavior did not allow the model to correctly predict the defects on the part, and the compensation was no longer reliable. The dynamic behavior of the cutting head has been studied on simple geometries, thus allowing to understand which parameters would make the control more responsive. Moreover, the jet behavior has been studied on steel. This allowed to calculate the calibration functions able to compensate cutting defects even on this material. The experimental results are presented and illustrated with examples to show the advantages of using this optimized model.

Questo lavoro di ricerca parte dall’ambizione di un produttore di macchine a getto d'acqua, nell’intento di trovare un modo per correggere i difetti tipici della tecnologia Abrasive Water Jet al fine di ottenere una maggiore precisione nella lavorazione. Questa tesi prende spunto da un lavoro precedente di ricerca, nel quale è stato sviluppato un modello di compensazione per la riduzione dei difetti nel taglio. Il modello di compensazione è stato studiato e validato per Alluminio. L’idea è stata quella di analizzare i risultati della tesi precedente cercando di ottimizzare il modello geometrico, rendendo la sperimentazione più semplice e cercando di migliorare i limiti riscontrati. Nella fattispecie è stata analizzata la dinamica della macchina per migliorare il controllo sul movimento della testa, che provocava la riduzione incontrollata della velocità di avanzamento negli spigoli. Questo comportamento anomalo non permetteva al modello di prevedere in modo corretto i difetti sul pezzo, quindi la compensazione non risultava più affidabile. Sono state analizzate le dinamiche di movimentazione della testa di taglio su semplici geometrie che hanno permesso di comprendere quali parametri macchina il produttore dovesse modificare per rendere il controllo più reattivo. Successivamente è stato studiato il comportamento del getto su Acciaio inossidabile. Questo ha permesso di calcolare delle funzioni di calibrazione, utili al modello per riuscire a compensare i difetti. I risultati sperimentali sono presentati e illustrati con esempi applicativi, per mostrare i vantaggi nell’utilizzo del modello ottimizzato.