Diepgids CNC plasma snijmachines: kenmerken, voordelen en toepassingen

De basis

Een CNC plasma snijmachine, ook bekend als de CNC plasma snijder, wordt veel gebruikt voor het snijden van metalen voor een breed scala aan doeleinden. De plasma CNC machine is de machine die de plasma snijbenadering toepast in CNC machining. In een conventionele CNC machining operatie, worden boorbouten of snijgereedschappen gebruikt om de werkstukken te snijden of de ongewenste delen van de werkstukken weg te halen door de fysieke kracht van piercen, penetreren, of snijden. Aan de andere kant, gebruikt een plasma CNC machine geen conventionele snijgereedschappen maar een straal heet plasma.

Deze typen machines zijn vooral geschikt voor bewerkingsoperaties die elektrisch geleidende materialen omvatten. Bijvoorbeeld, materialen zoals staal, roestvrij staal, aluminium, messing of koper kunnen allemaal gesneden worden door een plasma boog. Er zijn meer metalen materialen die gesneden kunnen worden met de plasma CNC machines. Het plasma snijden kan ook worden toegepast in andere industriële instellingen zoals fabricage, auto reparatie en restauratie, constructie, etc.

Wat is Plasma?

Plasma wordt beschouwd als de vierde toestand van materie naast vast, vloeistof en gas. Zoals we weten, verandert materie zijn toestand van de ene naar de andere door temperatuurverandering, verwarmen of afkoelen. De aard van de temperatuurverandering is de dynamiek van energie. De basisregel gaat als volgt: wanneer een vast materie verwarmd wordt, smelt het geleidelijk en verandert in vloeistof. Wanneer het verder verwarmd wordt, verdampt de vloeistof in gas. Waar is plasma in het?

Om het simpel en recht te zeggen: wanneer het gas of de stoom nog verder wordt verwarmd, wordt het geïoniseerd en elektrisch geleidend en verandert in plasma. Een plasma snijder overdraagt de energie van het elektrisch geleidende gas naar de elektrisch geleidende materialen, de metaalwerkstukken. Het proces dat energie van plasma naar de werkstukken overdraagt, veroorzaakt de verwijdering van de delen die het plasma contact maakt.

De manier waarop de delen van de werkstukken verwijderd of gesectioneerd worden door plasma is meer vergelijkbaar met die van elektrische ontladingsmachining of laser snijden dan de traditionele CNC machining. In plaats van fysiek de delen van het werkstuk te dissecteren, smelt of verdampt het plasma de delen weg. Plasma snijden wordt beschouwd als een van de precisiesnijmaatregelen in CNC machining.

Constructie en werkprincipe

Er zijn drie essentiële componenten van een plasma CNC machine: de voeding, de plasma boog startconsole, en de plasma boog. De voeding van een plasma snijder converteert de AC spanning in een constante DC spanning die varieert van 200 tot 400 VDC. De DC spanning moet constant zijn om de plasma boog tijdens het snijproces te handhaven. Het voedingssysteem controleert ook de stroomuitgang op basis van het bedrag dat het nodig heeft om door bepaalde typen en dikte van materialen te snijden. Hoe dikker of stijver het werkstuk is, des te groter de uitgang van elektrische stroom vereist is.

Een CNC plasma machine draagt typisch een plasma boog, en de boog kan in een pad bewogen worden dat door een computer wordt gestuurd. De term "CNC" wordt aangeduid als "Computer Numerical Control", wat betekent dat een computer wordt gebruikt om de beweging van de machine te sturen op basis van numerieke codes in een programma.

De boog van de CNC plasma snijmachine kan snijden in staal, roestvrij staal, aluminium, messing, en koper, alsook andere geleidende metalen. Het wordt vaak ingezet in fabricatiewerkplaatsen, auto reparatie en restauratie werkplaatsen, industriële constructies, of bergings- en schrootoperaties.

Vanwege de hoge snelheid en nauwkeurige aard van deze snijders, is het gebruik van plasma snijden wijdverspreid geweest van grootschalige industriële CNC toepassingen tot kleine hobbyist winkels. Maar er zijn nog meer cruciale componenten waard om te bekijken:

• Boog en Boog Controller: Om onderdelen van metalen platen te snijden, stuurt de CNC de beweging van de boog. Een onderdeelprogramma is dan verantwoordelijk voor het vertellen aan de boog wanneer aan en uit te zetten. Deze onderdeelprogramma's worden normaal gecreëerd door een stuk software aangeduid als de "post-processor", die een onderdeelgeometrie van een CAD-bestand kan nemen en vertalen in een taal (meestal aangeduid als de M-codes en G-codes) die de CNC in staat is te lezen.
• Aandrijfsysteem: Een CNC plasma snijmachine omvat ook een aandrijfsysteem dat bestaat uit aandrijfversterkers, motoren, encoders, en kabels. Er zijn ten minste twee motoren voor de X-as en de Y-as, respectievelijk. Er is dan een stuurversterker voor elke motor, die een laag vermogen signaal van de CNC neemt en het transformeert in een hoog vermogen signaal om de motor te initiëren. Elke as incorporeert een terugkoppelingsmechanisme, typisch een encoder, die een digitaal signaal genereert om aan te geven hoe ver de as heeft gereisd. Kabels sturen dan het vermogen naar de motor van de versterker en dragen de positie signalen van de encoder terug naar de CNC.
• I/O Systeem: CNC plasma snijder zal een elektrisch systeem hebben dat de ingangen en uitgangen verzorgt. Dit is essentieel hoe plasma wordt aangezet door de CNC op het optimale moment. Bijvoorbeeld, dit kan gedaan worden door een uitgang aan te zetten die een relais sluit. De CNC van de plasma snijder gebruikt ingangen als een aanwijzing voor wanneer de plasma boog geïnitieerd is en klaar is om te bewegen. Dit zijn de meest fundamentele ingangen en uitgangen vereist, maar duidelijk kunnen er veel meer zijn.

Werkprincipe uitgelegd

Zoals hierboven vermeld, wordt het plasma gas geactiveerd door de bogen die gegenereerd worden door de elektrode van de bron. De eerste is de proefboog en gevolgd door de hoofdboog. Wanneer de bron bediend wordt, zou het de negatieve spanning toepassen op de elektrode, wat de kathode van de proefboog circuit is. Dan werd een tijdelijke, positieve spanning geplaatst op de mondstuk, wat de anode van de proefboog circuit is, en de proefboog zou dan geïnitieerd worden. Als de proefboog door de mondstukopening naar het werkstuk stroomt, zou de hoofdboog circuit gegenereerd worden en de daadwerkelijke snijoperatie zou gedreven worden om te stijgen tot optimale snijamperage.

Wanneer het mondstuk geopend wordt door de hoofdboog, zou de plasma machine plasma produceren tot 20.000°C en bewegen naar het werkstuk. Eenmaal de warmte gegeven is aan het werkstuk, begint het gelokaliseerde werkstuk te smelten door de verdampte plasma gas. Nadat het gelokaliseerde werkstuk volledig verzwakt is, zouden de gewenste delen van het materiaal op het werkstuk beginnen te worden verwijderd. Op dat moment zouden de stroom en het mondstuk de stroom van het plasma gas controleren, om de meest nauwkeurige sneden te achterhalen en de vervorming van de producten te verminderen.

Wanneer alles klaar is, zou de boog van de plasma machine de instructies van het CNC-programma volgen, om over het oppervlak van het werkstuk te bewegen met de juiste snelheid en vereiste beweging. Daarna zouden de gewenste sneden op het werkstuk gemaakt worden met de optimale precisie en gladde afwerkingen zoals nodig.

Voordelen & Kosten

CNC gecontroleerde plasma machines garanderen de optimale precisie van de eindonderdelen. Bovendien kunnen zelfs dikker materialen eenvoudig verwerkt worden door de aanpassing van de bron. Daarom kunnen ze in een verscheidenheid aan toepassingen worden gebruikt. Verder laten plasma snijders lagere apparatuur- en operationele kosten toe, wat het een snijmachine met hoge waarde en effectiviteit maakt.

Kosten

CNC plasma snijders, met name de bogen, waren een keer vrij duur. Om die reden werden ze meestal alleen gevonden in professionele lasserswerkplaatsen en heel goed voorziene particuliere garages en winkels. Echter, moderne plasma bogen worden goedkoper en zijn nu binnen het prijsbereik van veel hobbyisten, wat minder dan $300 kan zijn.

Oudere units kunnen erg zwaar zijn, maar nog steeds draagbaar, terwijl sommige nieuwere met inverter technologie slechts een beetje wegen, maar gelijk of de capaciteiten van oudere overtreffen.

Operator veiligheid voor plasma-gerelateerde machining

Om de veiligheid van degenen die een CNC plasma snijder bedienen te garanderen, zijn goede oogbescherming en gezichtsschermen nodig om oogschade (bijv. boogogen) alsook schade van schroot te voorkomen.

Leren handschoenen, een schort, en een jas worden ook aanbevolen om branden van vonken en heet metaal te voorkomen. Werken in een schone gebied vrij van brandbare vloeistoffen, materialen en gassen is erg belangrijk. Vonken en heet metaal van een plasma snijder kunnen snel branden veroorzaken als ze niet geïsoleerd zijn van brandbare objecten.

Plasma snijders kunnen hete vonken tot 5 voet ver sturen in bepaalde situaties. De operator van de machine is doorgaans blind voor elke brand die is begonnen omdat ze achter hun gezichtsscherm zitten. Neem veiligheidsmaatregelen om ervoor te zorgen dat uw werkgebied vrij is van brandgevaren.