Abrasive water jet turning of diamond-coated grinding wheels

Waterjet technology is having considerable development in modern industrial processes. This is due to its high flexibility with respect to various materials and processing geometries, together with the intrinsic characteristics of the technology itself. In this study, Abrasive Water Jet (AWJ) technology is applied to Diamond-coated grinding wheels, used in industrial applications for glass sheet contouring. Two different groove geometries (trapezoidal and semicircular) are machined in near- net-shape before a subsequent finishing phase performed by EDM. In this way the process time could be decreased if compared to the full-EDM operation. The main AWJ process parameters are assessed for the specific case and dedicated geometry distortions are applied to the machining trajectory for compensating the reflected jet erosive action on the machined feature. Custom designed devices are developed such as an AWJ turning unit associated with an Intermac Primus 322 AWJ machining center, a specific visual measuring setup and procedure. After testing several configurations, the best results are obtained, achieving the near-net-shape grooves, still preserving an uniform layer of extra material (~0.2 mm on the semicircular grooves) to be finished by EDM. 76.89% material volume is removed in 5 minutes thanks to AWJ roughing. The combined action of AWJ and EDM is therefore expected to save up to 66% time compared to the sole EDM one. This study puts the base for further developments towards jet-material interaction modeling and hybrid machining.

La tecnologia a getto d'acqua sta avendo uno sviluppo considerevole nei moderni processi industriali. Ciò è dovuto alla sua elevata flessibilità rispetto ai vari materiali e alle geometrie di lavorazione, insieme alle caratteristiche intrinseche della tecnologia stessa. In questo studio, la tecnologia Abrasive Water Jet (AWJ) viene applicata alle mole diamantate, utilizzate nelle applicazioni industriali per la contornatura delle lastre di vetro. Due diverse geometrie delle cave (trapezoidale e semicircolare) vengono lavorate in sgrossatura prima di una successiva fase di finitura eseguita dall'EDM. In questo modo il tempo di processo potrebbe essere considerevolmente ridotto rispetto all'operazione EDM completa. I principali parametri di processo AWJ vengono valutati per il caso specifico e le distorsioni della geometria vengono applicate alla traiettoria di lavorazione per compensare l'azione erosiva del getto riflesso sulla feature lavorata. Viene sviluppata una strumentazione apposita, come un'unità di tornitura AWJ associata ad una macchina waterjet Intermac Primus 322, e procedura di misurazione visiva specifica. Dopo aver testato diverse configurazioni, si arriva ad ottimi risultati, ottenendo le lavorazioni di sgrossatura, mantenendo uno strato uniforme di sovramateriale (~0,2 mm sulle cave semicircolari) che deve essere poi lavorato a finitura con l'EDM. Il 76,89% del volume di materiale viene rimosso in 5 minuti grazie alla sgrossatura AWJ. Si prevede quindi che l'azione combinata di AWJ e EDM consentirà di risparmiare fino al 66% del tempo rispetto alla lavorazione complete con EDM. Questo studio pone le basi per ulteriori sviluppi verso la modellizzazione delle interazioni getto-materiale e la lavorazione ibrida.