Ein umfassender Überblick über CNC-Plasmaschneidmaschinen

Die Grundlagen

Eine CNC-Plasmaschneidemaschine , auch als CNC-Plasmaschneider bekannt, wird häufig zum Schneiden von Metallen für eine Vielzahl von Zwecken verwendet. Die Plasma-CNC-Maschine ist die Maschine, die den Plasmaschneidansatz in der CNC-Bearbeitung anwendet. Bei einem herkömmlichen CNC-Bearbeitungsvorgang werden Bohrer oder Schneidwerkzeuge verwendet, um die Werkstücke zu schneiden oder die unerwünschten Teile von den Werkstücken durch die physikalische Kraft des Lochens, Durchdringens oder Schneidens zu entfernen. Auf der anderen Seite verwendet eine Plasma-CNC-Maschine nicht die herkömmlichen Schneidwerkzeuge, sondern stattdessen einen heißen Plasmastrahl.

Diese Art von Maschinen eignet sich besonders für Bearbeitungsvorgänge, bei denen elektrisch leitfähige Materialien verwendet werden. Mit einem Plasmabrenner können beispielsweise Materialien wie Stahl, Edelstahl, Aluminium, Messing oder Kupfer geschnitten werden. Es gibt mehr Metallmaterialien, die mit den Plasma-CNC-Maschinen geschnitten werden können. Das Plasmaschneiden kann auch in anderen industriellen Umgebungen wie Fertigung, Autoreparatur und -restaurierung, Bauwesen usw. angewendet werden.

Was ist Plasma?

Plasma gilt neben fest, flüssig und gasförmig als der vierte Aggregatzustand. Wie wir wissen, ändert eine Materie ihren Zustand von einem zum anderen durch Temperaturänderung, Erwärmung oder Abkühlung. Die Natur der Temperaturänderung ist die Dynamik der Energie. Die Grundregel lautet:Wenn ein fester Stoff erhitzt wird, schmilzt er allmählich und wird flüssig. Bei weiterer Erwärmung verdampft die Flüssigkeit zu Gas. Wo ist also Plasma drin?

Einfach und direkt gesagt, wenn das Gas oder der Dampf noch weiter erhitzt wird, wird das Gas ionisiert und elektrisch leitfähig und verwandelt sich in Plasma. Ein Plasmaschneider überträgt die Energie aus dem elektrisch leitfähigen Gas auf die elektrisch leitfähigen Materialien, die metallischen Werkstücke. Der Prozess, der Energie vom Plasma auf die Werkstücke überträgt, bewirkt das Entfernen der Teile, die das Plasma berührt.

Die Art und Weise, wie die Teile der Werkstücke durch Plasma entfernt oder seziert werden, ähnelt eher der Funkenerosionsbearbeitung oder dem Laserschneiden als der traditionellen CNC-Bearbeitung. Anstatt die Teile des Werkstücks physisch zu sezieren, schmilzt oder verdampft das Plasma die Teile weg. Das Plasmaschneiden gilt als eine der feinschneidenden Maßnahmen in der CNC-Bearbeitung.

Aufbau und Funktionsprinzip

Es gibt drei wesentliche Komponenten einer Plasma-CNC-Maschine:die Stromversorgung, die Plasmalichtbogen-Startkonsole und den Plasmabrenner. Das Netzteil eines Plasmaschneiders wandelt die Wechselspannung in eine konstante Gleichspannung um, die im Bereich von 200 bis 400 VDC liegt. Die Gleichspannung muss konstant sein, um den Plasmalichtbogen während des Schneidvorgangs aufrechtzuerhalten. Das Stromversorgungssystem steuert auch die Stromabgabe basierend auf der Menge, die es benötigt, um bestimmte Arten und Dicken von Materialien zu schneiden. Je dicker oder steifer das Werkstück ist, desto mehr Strom wird benötigt.

Eine CNC-Plasmamaschine trägt typischerweise einen Plasmabrenner, und der Brenner kann auf einem von einem Computer gesteuerten Weg bewegt werden. Der Begriff "CNC" wird als "Computer Numerical Control" bezeichnet, was bedeutet, dass ein Computer verwendet wird, um die Bewegung der Maschine basierend auf numerischen Codes in einem Programm zu steuern.

Der Brenner der CNC-Plasmaschneidmaschine kann Stahl, Edelstahl, Aluminium, Messing und Kupfer sowie andere leitfähige Metalle schneiden. Es wird häufig in Fertigungswerkstätten, Kfz-Reparatur- und Restaurierungswerkstätten, Industriebauten oder Bergungs- und Verschrottungsbetrieben eingesetzt.

Aufgrund der hohen Geschwindigkeit und Präzision dieser Schneidegeräte ist der Einsatz des Plasmaschneidens von großen industriellen CNC-Anwendungen bis hin zu kleinen Hobbywerkstätten weit verbreitet. Aber es gibt noch wichtigere Komponenten, die einen Blick wert sind:

Die gesamte Elektronik im CNC- und Antriebssystem arbeitet und kommuniziert sehr schnell, wobei die Positionsinformationen häufig alle paar Millisekunden gemessen und aktualisiert werden. Dadurch kann die Maschinenbewegung glatt und genau genug sein, um plasmageschnittene Teile mit einer glatten, geraden, konsistenten Kantenqualität und präzisen Teileabmessungen herzustellen.

• Fackel und Fackelsteuerung: Um Teile aus Metallplatten zu schneiden, steuert die CNC die Bewegung des Brenners. Ein Teileprogramm ist dann dafür verantwortlich, dem Brenner mitzuteilen, wann er ein- und auszuschalten ist. Diese Teileprogramme werden normalerweise von einer als "Postprozessor" bezeichneten Software erstellt, die eine Teilegeometrie aus einer CAD-Datei entnehmen und in eine Sprache übersetzen kann (normalerweise als M-Codes und G-Codes bezeichnet). ), die die CNC lesen kann.
• Antriebssystem: Zu einer CNC-Plasmaschneidemaschine gehört auch ein Antriebssystem, das Antriebsverstärker, Motoren, Encoder und Kabel umfasst. Es gibt jeweils mindestens zwei Motoren für die X-Achse und die Y-Achse. Es gibt dann einen Treiberverstärker für jeden Motor, der ein Niederleistungssignal von der CNC nimmt und es in ein Hochleistungssignal umwandelt, um den Motor zu starten. Jede Achse enthält einen Rückkopplungsmechanismus, typischerweise einen Encoder, der ein digitales Signal erzeugt, um anzuzeigen, wie weit die Achse zurückgelegt hat. Kabel leiten dann den Strom vom Verstärker zum Motor und übertragen die Positionssignale vom Encoder zurück zur CNC.
• E/A-System: Der CNC-Plasmaschneider verfügt über ein elektrisches System, das sich um die Ein- und Ausgänge kümmert. Auf diese Weise wird das Plasma im Wesentlichen zum optimalen Zeitpunkt von der CNC eingeschaltet. Dies kann beispielsweise durch Einschalten eines Ausgangs erfolgen, der ein Relais schließt. Die CNC des Plasmaschneiders verwendet Eingaben als Aufforderung, wann der Plasmalichtbogen gezündet wurde und bereit ist, sich zu bewegen. Dies sind die grundlegendsten Eingaben und Ausgaben, die erforderlich sind, aber es können natürlich noch viele mehr sein.

Der CNC-Plasmaschneider kann um viele weitere Funktionen ergänzt werden, wie z. Nichtsdestotrotz werden die oben beschriebenen Grundlagen eines CNC-Plasmaschneiders allen solchen Maschinen gemeinsam sein, von den einfachsten bis zu den kompliziertesten.

Funktionsprinzip erklärt

Wie oben erwähnt, wird das Plasmagas durch die Lichtbögen aktiviert, die durch die Elektrode von der Stromquelle erzeugt werden. Der erste ist der Pilotlichtbogen, gefolgt vom Hauptlichtbogen.

Wenn die Stromquelle betrieben wird, würde sie die negative Spannung an die Elektrode anlegen, die die Kathode des Pilotbogenkreises ist. Dann wurde eine vorübergehende positive Spannung an die Düse angelegt, die die Anode des Pilotlichtbogenkreises ist, und der Pilotlichtbogen würde dann gezündet werden. Wenn der Pilotlichtbogen durch die Düsenöffnung zum Werkstück fließt, würde der Hauptlichtbogenkreis erzeugt und der eigentliche Schneidvorgang würde angetrieben, um die optimale Schneidstromstärke zu erhöhen.

Wenn die Düse durch die geöffnet wird Hauptlichtbogen würde die Plasmamaschine bis zu 20.000°C heißes Plasma erzeugen und sich auf das Werkstück zubewegen. Sobald dem Werkstück Wärme zugeführt wird, beginnt das lokalisierte Werkstück durch das verdampfte Plasmagas zu schmelzen. Nachdem das lokalisierte Werkstück vollständig geschwächt ist, würden die gewünschten Teile des Materials auf dem Werkstück damit beginnen, entfernt zu werden. Zu diesem Zeitpunkt würden der Strom und die Düse den Fluss des Plasmagases steuern, um die genauesten Schnitte zu verfolgen und die Verformung der Produkte zu reduzieren.

Wenn alles fertig ist, der Brenner aus Die Plasmamaschine würde den Anweisungen des CNC-Programms folgen, um sich mit angemessener Geschwindigkeit und erforderlicher Bewegung über die Oberfläche des Werkstücks zu bewegen. Danach werden die gewünschten Schnitte am Werkstück mit optimaler Präzision und glatten Oberflächen wie erforderlich ausgeführt.

Vorteile &Kosten

CNC-gesteuerte Plasmamaschinen sorgen für die optimale Präzision der Endteile. Darüber hinaus können auch dickere Materialien einfach durch die Anpassung der Stromquelle verarbeitet werden. Daher können sie in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet werden. Darüber hinaus ermöglichen Plasmaschneider niedrigere Ausrüstungs- und Betriebskosten, was sie zu einer Schneidemaschine mit hohem Wert und Effektivität macht.

Kosten

CNC-Plasmaschneider, insbesondere die Brenner, waren früher ziemlich teuer. Aus diesem Grund waren sie meist nur in professionellen Schweißwerkstätten und sehr gut sortierten privaten Werkstätten und Geschäften zu finden. Moderne Plasmabrenner werden jedoch immer billiger und liegen mittlerweile im Preisbereich vieler Bastler, der unter 300 $ liegen kann.

Ältere Geräte können sehr schwer, aber immer noch tragbar sein, während einige neuere Geräte mit Wechselrichtertechnologie nur wenig wiegen, aber die Kapazitäten älterer Geräte erreichen oder übertreffen.

Bedienersicherheit bei Plasmabearbeitung

Um die Sicherheit der Bediener eines CNC-Plasmaschneiders zu gewährleisten, sind ein angemessener Augenschutz und Gesichtsschutz erforderlich, um Augenschäden (z. B. Lichtbogenaugen) sowie Schäden durch Schmutz zu vermeiden.

Lederhandschuhe, eine Schürze und eine Jacke werden ebenfalls empfohlen, um Verbrennungen durch Funken und heißes Metall zu vermeiden. Es ist sehr wichtig, in einem sauberen Bereich frei von brennbaren Flüssigkeiten, Materialien und Gasen zu arbeiten. Funken und heißes Metall von einem Plasmaschneider können schnell Brände verursachen, wenn sie nicht von brennbaren Gegenständen isoliert werden.

Plasmaschneider können in bestimmten Situationen heiße Funken aussenden, die bis zu 5 Fuß entfernt sind. Der Bediener der Maschine ist typischerweise blind für jedes Feuer, das begonnen hat, weil er sich hinter seinem Gesichtsschutz befindet. Treffen Sie Sicherheitsvorkehrungen, um sicherzustellen, dass Ihr Arbeitsbereich frei von Brandgefahren ist.