Полный обзор станков плазменной резки с ЧПУ

Основы

Станок плазменной резки с ЧПУ , также известный как плазменный резак с ЧПУ, обычно используется для резки металлов для самых разных целей. Плазменный станок с ЧПУ — это станок, применяющий подход плазменной резки при обработке с ЧПУ. В обычной операции обработки с ЧПУ сверла или режущие инструменты используются для резки заготовок или удаления ненужных частей от заготовок с помощью физической силы прокалывания, проникновения или разрезания. С другой стороны, в плазменном станке с ЧПУ вместо обычных режущих инструментов используется струя горячей плазмы.

Этот тип станков особенно подходит для операций механической обработки электропроводящих материалов. Например, такие материалы, как сталь, нержавеющая сталь, алюминий, латунь или медь, можно резать с помощью плазменного резака. Существует больше металлических материалов, которые можно резать на плазменных станках с ЧПУ. Плазменная резка также может применяться в других отраслях промышленности, таких как производство, ремонт и реставрация автомобилей, строительство и т. д.

Что такое плазма?

Плазма считается четвертым состоянием вещества, кроме твердого, жидкого и газообразного. Как известно, материя меняет свое состояние с одного на другое посредством изменения температуры, нагревания или охлаждения. Природа изменения температуры – динамика энергии. Основное правило звучит так:когда твердое вещество нагревается, оно постепенно плавится и превращается в жидкость. При дальнейшем нагревании жидкость испаряется в газ. Так где же в нем плазма?

Проще говоря, когда газ или пар нагреваются еще больше, газ становится ионизированным, электропроводным и превращается в плазму. Плазменная резка передает энергию от электропроводного газа к электропроводным материалам, металлическим заготовкам. Процесс, который передает энергию от плазмы к заготовкам, приводит к удалению деталей, с которыми контактирует плазма.

То, как части заготовок удаляются или разрезаются плазмой, больше похоже на электроэрозионную обработку или лазерную резку, чем на традиционную обработку с ЧПУ. Вместо того, чтобы физически разрезать части заготовки, плазма плавит или испаряет части. Плазменная резка считается одним из способов прецизионной резки при обработке с ЧПУ.

Конструкция и принцип работы

Плазменный станок с ЧПУ состоит из трех основных компонентов:источника питания, консоли запуска плазменной дуги и плазменной горелки. Источник питания плазменного резака преобразует переменное напряжение в постоянное постоянное напряжение в диапазоне от 200 до 400 В постоянного тока. Напряжение постоянного тока должно быть постоянным, чтобы поддерживать плазменную дугу в процессе резки. Система электропитания также регулирует выходной ток в зависимости от количества, необходимого для резки материалов определенного типа и толщины. Чем толще или жестче заготовка, тем больший выход электрического тока требуется.

Плазменный станок с ЧПУ обычно оснащен плазменной горелкой, и горелка может перемещаться по траектории, заданной компьютером. Термин «ЧПУ» упоминается как «Числовое компьютерное управление», что означает, что компьютер используется для управления движением станка на основе числовых кодов в программе.

Горелка станка плазменной резки с ЧПУ может резать сталь, нержавеющую сталь, алюминий, латунь и медь, а также другие токопроводящие металлы. Его часто используют в производственных цехах, мастерских по ремонту и восстановлению автомобилей, промышленных сооружениях или на операциях по утилизации и утилизации.

Из-за высокой скорости и точности этих резаков использование плазменной резки было широко распространено от крупномасштабных промышленных приложений с ЧПУ до небольших мастерских для любителей. Но есть еще более важные компоненты, на которые стоит обратить внимание:

Вся электроника в ЧПУ и системе привода работает и взаимодействует очень быстро, часто измеряя и обновляя информацию о положении каждые несколько миллисекунд. Это позволяет движению станка быть плавным и достаточно точным для производства деталей плазменной резки с гладкими, прямыми, постоянным качеством краев и точными размерами деталей.

• Факел и контроллер факела: Чтобы вырезать детали из металлических пластин, ЧПУ направляет движение резака. Затем программа обработки деталей отвечает за указание резаку, когда включать и выключать. Эти программы обработки деталей обычно создаются программным обеспечением, называемым «постпроцессором», которое может брать геометрию детали из файла САПР и переводить ее на язык (обычно называемый М-кодами и G-кодами). ), которые ЧПУ может прочитать.
• Система привода: Станок плазменной резки с ЧПУ также включает в себя систему привода, состоящую из усилителей привода, двигателей, энкодеров и кабелей. Есть как минимум два двигателя для оси X и оси Y соответственно. Затем для каждого двигателя имеется усилитель драйвера, который принимает сигнал малой мощности от ЧПУ и преобразует его в сигнал высокой мощности для запуска двигателя. Каждая ось включает в себя механизм обратной связи, обычно энкодер, который генерирует цифровой сигнал, указывающий, как далеко прошла ось. Затем кабели направляют питание на двигатель от усилителя и передают сигналы положения от энкодера обратно к ЧПУ.
• Система ввода/вывода: Станок плазменной резки с ЧПУ будет иметь электрическую систему, которая отвечает за входы и выходы. По сути, это то, как ЧПУ включает плазму в оптимальное время. Например, это можно сделать, включив выход, замыкающий реле. ЧПУ плазменной резки использует входные данные в качестве подсказки, когда плазменная дуга инициируется и готова к движению. Это самые необходимые входные и выходные данные, но очевидно, что их может быть гораздо больше.

Станок плазменной резки с ЧПУ может быть дополнен многими другими функциями, такими как системы контроля высоты дуги, системы скоса плазмы, интегрированные системы управления плазмой и т.д. Тем не менее, описанные выше основы работы плазменного резака с ЧПУ будут общими для всех подобных станков, от самых простых до самых сложных.

Объяснение принципа работы

Как упоминалось выше, плазмообразующий газ приводится в действие дугами, генерируемыми электродом от источника питания. Первой является пилотная дуга, за которой следует основная дуга.

Когда источник питания работает, он подает отрицательное напряжение на электрод, который является катодом цепи вспомогательной дуги. Затем к соплу, которое является анодом цепи вспомогательной дуги, прикладывалось временное положительное напряжение, после чего зажигалась вспомогательная дуга. Когда вспомогательная дуга течет через отверстие сопла к заготовке, будет генерироваться цепь основной дуги, и фактическая операция резки будет увеличиваться до оптимальной силы тока.

Когда сопло открывается Основная дуга, плазменная машина будет производить плазму с температурой до 20 000 ° C и двигаться к заготовке. Как только тепло передается заготовке, локализованная заготовка начинает плавиться испаряющимся плазменным газом. После того, как локализованная заготовка будет полностью ослаблена, нужные части материала на заготовке начнут удаляться. В то время ток и сопло будут контролировать поток плазменного газа, чтобы обеспечить наиболее точные разрезы и уменьшить деформацию продуктов.

Когда все будет готово, факел плазменный станок будет следовать инструкциям программы ЧПУ, чтобы перемещаться по поверхности заготовки с соответствующей скоростью и требуемым движением. После этого на заготовке будут сделаны нужные разрезы с оптимальной точностью и гладкой поверхностью, если это необходимо.

Преимущества и затраты

Плазменные станки с ЧПУ обеспечивают оптимальную точность конечных деталей. Кроме того, даже более толстые материалы можно обрабатывать, просто регулируя источник питания. Поэтому их можно использовать в различных приложениях. Кроме того, плазменные резаки позволяют снизить затраты на оборудование и эксплуатационные расходы, что делает их высокоценными и эффективными.

Стоимость

Плазменные резаки с ЧПУ, особенно горелки, когда-то были довольно дорогими. По этой причине их обычно можно было найти только в профессиональных сварочных мастерских и в очень хорошо укомплектованных частных гаражах и магазинах. Однако современные плазменные резаки дешевеют и теперь доступны многим любителям по цене менее 300 долларов США.

Старые устройства могут быть очень тяжелыми, но все еще портативными, в то время как некоторые новые с инверторной технологией весят немного, но равны или превышают возможности старых.

Безопасность оператора при плазменной обработке

Для обеспечения безопасности тех, кто работает с плазменным резаком с ЧПУ, необходимы надлежащие средства защиты глаз и лицевые щитки, чтобы предотвратить повреждение глаз (например, дуговые разряды глаз), а также повреждение от мусора.

Кожаные перчатки, фартук и куртка также рекомендуются для предотвращения ожогов от искр и горячего металла. Очень важно работать в чистой зоне, свободной от легковоспламеняющихся жидкостей, материалов и газов. Искры и горячий металл от плазменного резака могут быстро вызвать пожар, если они не изолированы от легковоспламеняющихся предметов.

Плазменные резаки в определенных ситуациях могут посылать горячие искры на расстояние до 5 футов. Оператор машины обычно не замечает начавшегося пожара, потому что он находится за защитной маской. Примите меры предосторожности, чтобы убедиться, что ваша рабочая зона не является пожароопасной.