Kaj je CNC plazemski rezalnik?
CNC plazemsko rezanje je postopek, ki s pospešenim curkom vroče plazme reže električno prevodne materiale. Tipični materiali, ki se režejo s plazemskim gorilnikom, vključujejo jeklo, aluminij, medenino in baker, čeprav se lahko režejo tudi druge prevodne kovine. CNC plazemski rezalnik se pogosto uporablja v delavnicah, pri popravilu in restavriranju avtomobilov, industrijski gradnji ter pri reševanju in razgradnji. Zaradi visoke hitrosti in natančnih rezov v kombinaciji z nizkimi stroški se CNC plazemski rezalnik široko uporablja od velikih industrijskih CNC aplikacij do majhnih hobi delavnic.
Osnovni postopek CNC plazemskega rezanja vključuje ustvarjanje električnega kanala pregretega, električno ioniziranega plina, tj. plazme, iz samega CNC plazemskega rezalnika skozi obdelovanec, ki ga je treba rezati, s čimer se prek ozemljitvene sponke tvori sklenjen električni tokokrog nazaj do CNC plazemskega rezalnika. To se doseže s stisnjenim plinom (kisik, zrak, inertni plin in drugi, odvisno od materiala, ki ga je treba rezati), ki se z veliko hitrostjo vpihuje skozi fokusirano šobo proti obdelovancu. Nato se v plinu, med elektrodo blizu plinske šobe ali integrirano vanjo, in samim obdelovancem tvori električni oblok. Električni oblok ionizira del plina in s tem ustvari električno prevoden kanal plazme. Ko elektrika iz rezalnega gorilnika potuje po tej plazmi, odda dovolj toplote, da se obdelovanec stopi. Hkrati velik del visokohitrostne plazme in stisnjenega plina odpihne vročo staljeno kovino, s čimer se obdelovanec loči, tj. reže.
Od leta CNC plazemski rezalniki Ker ustvarjajo zelo vroč in zelo lokaliziran "stožec" za rezanje, so izjemno uporabni za rezanje pločevine v ukrivljenih ali kotnih oblikah.
Analogni CNC plazemski rezalniki, ki običajno zahtevajo več kot 2 kilovata, uporabljajo močan transformator omrežne frekvence. Inverterski plazemski rezalniki usmerijo omrežno napajanje v enosmerni tok, ki se dovaja v visokofrekvenčni tranzistorski inverter med 10 kHz in približno 200 kHz. Višje preklopne frekvence omogočajo manjši transformator, kar ima za posledico skupno velikost in zmanjšanje w8.
Tranzistorji, ki so bili sprva uporabljeni, so bili MOSFET-i, zdaj pa se vse pogosteje uporabljajo IGBT-ji. Pri vzporedno vezanih MOSFET-ih lahko prezgodnja aktivacija enega od tranzistorjev povzroči kaskadno odpoved ene četrtine pretvornika. Kasnejši izum, IGBT-ji, niso tako dovzetni za ta način odpovedi. IGBT-je običajno najdemo v strojih z visokim tokom, kjer ni mogoče vzporedno vezati zadostnega števila MOSFET-ov.
Topologija preklopnega načina se imenuje dvotranzistorski pretvornik v načinu delovanja brez povezave. Čeprav so lažji in zmogljivejši, nekaterih inverterskih plazemskih rezalnikov, zlasti tistih brez korekcije faktorja moči, ni mogoče napajati z generatorjem (to pomeni, da proizvajalec inverterske enote to prepoveduje; velja le za majhne, lahke prenosne generatorje). Vendar pa imajo novejši modeli notranje vezje, ki omogoča delovanje enot brez korekcije faktorja moči z generatorji majhne moči.
Nekateri proizvajalci CNC plazemskih rezalnikov izdelujejo CNC rezalne mize, nekateri pa imajo rezalnik vgrajen v mizo. CNC mize omogočajo računalniku, da krmili glavo gorilnika, kar ustvarja čiste in ostre reze. Sodobna CNC plazemska oprema je sposobna večosnega rezanja debelega materiala, kar omogoča kompleksne varilne šive, ki sicer niso mogoči. Za tanjše materiale se CNC plazemsko rezanje postopoma nadomešča z laserskim rezanjem, predvsem zaradi vrhunskih zmogljivosti laserskega rezalnika pri rezanju lukenj.
CNC plazemski rezalniki se specializirano uporabljajo v industriji HVAC. Programska oprema obdeluje podatke o kanalih in ustvarja ravne vzorce, ki jih plazemski gorilnik reže na rezalni mizi. Ta tehnologija je od svoje uvedbe v zgodnjih osemdesetih letih prejšnjega stoletja močno povečala produktivnost v industriji.
Za kaj se uporablja CNC plazemski rezalnik?
Plazemski rezalnik je običajno orodje za rezanje kovin za različne namene. Ročni plazemski rezalnik je odlično orodje za hitro rezanje pločevine, kovinskih plošč, trakov, vijakov, cevi itd. Ročni plazemski gorilniki so tudi odlično orodje za žlebljenje, za žlebljenje zvarnih spojev ali odstranjevanje okvarjenih zvarov. Ročni plazemski rezalnik se običajno uporablja za rezanje majhnih oblik iz plošč, vendar pri mnogih kovinskih izdelavah ni mogoče doseči zadostne polovične natančnosti ali kakovosti robov. Zato je CNC plazemski rezalnik ključnega pomena.
CNC plazemski rezalnik je stroj, ki nosi plazemski gorilnik in ga lahko premika po poti, ki jo določa računalnik. Izraz »CNC« se nanaša na »računalniško numerično krmiljenje«, kar pomeni, da se računalnik uporablja za usmerjanje gibanja stroja s pomočjo numeričnih kod v programu.
CNC plazemski rezalniki se v mnogih delavnicah uporabljajo tudi za izdelavo dekorativnih kovinskih izdelkov. Na primer, komercialne in stanovanjske napise, stensko umetnost, naslovne table in zunanjo vrtno umetnost.
CNC plazemski rezalnik v primerjavi z ročnim plazemskim rezalnikom
CNC plazemski rezalniki običajno uporabljajo drugačno vrsto plazemskega sistema kot ročni rezalniki, posebej zasnovanega za "mehanizirano" rezanje namesto ročnega rezanja. CNC plazemski rezalniki uporabljajo raven gorilnik, ki ga lahko nosi stroj, in imajo nekakšen vmesnik, ki ga lahko CNC samodejno krmili. Obstajajo nekateri stroji začetnega razreda, ki lahko nosijo gorilnik, zasnovan za ročno rezanje, kot so stroji PlasmaCAM. Toda vsak stroj, zasnovan za resno proizvodnjo ali izdelavo, bo uporabljal mehanizirani gorilnik in plazemski sistem.
Deli za CNC plazemski rezalnik
CNC je tudi dejanski krmilnik za obdelovalne stroje z lastniško vmesniško ploščo in posebej zasnovano upravljalno konzolo, kot je krmilnik Fanuc, Allen-Bradley ali Seimens. Lahko pa je tudi tako preprost kot prenosni računalnik z operacijskim sistemom Windows, na katerem se izvaja poseben programski paket in se s pogoni stroja upravlja prek vrat LAN. Številni stroji osnovnega razreda, stroji za ogrevanje, prezračevanje in klimatizacijo in celo nekateri precizni stroji uporabljajo prenosni ali osebni računalnik kot krmilnik.
Za rezanje komponent iz plošče gibanje gorilnika nadzoruje CNC. Območni program, včasih preprosto računalniška datoteka z "M-kodami" in "G-kodami", opisuje konture polovice in enkrat prikazuje vklop in izklop gorilnika. Polovične programe včasih ustvari del paketa, imenovan "postprocesor", ki lahko vzame čisto matematiko iz CAD datoteke in jo pretvori v M-kode in G-kode, ki jih lahko CNC pregleduje.
CNC plazemski rezalnik potrebuje tudi pogonski sistem, ki ga sestavljajo pogonski ojačevalniki, motorji, dajalniki in kabli. Obstajata vsaj dva motorja, eden za koordinatno os in eden za koordinatno os. Za vsak motor je na voljo pogonska elektronska oprema, ki sprejema nizkoenergijski signal iz CNC in ga pretvori v visokoenergijski signal za manevriranje motorja. Vsaka os ima mehanizem za povratno zanko, včasih enkoder, ki ustvari digitalni signal, ki kaže, kako se je os zataknila. Kabli prenašajo napravo od elektronske opreme do motorja in prenašajo signale položaja iz enkoderja nazaj do CNC.
CNC prebere polovični program in nato odda signale pogonskemu sistemu stroja, ki premika gorilnik v želeno smer s programirano hitrostjo. CNC prebere povratne informacije dajalnika in sproti popravlja pogonske signale, da ohrani gibanje gorilnika na programirani poti. Vsa fizika znotraj CNC in pogonskega sistema deluje in komunicira izjemno hitro, običajno meri in spreminja podatke o položaju vsakih nekaj milisekund. To omogoča, da je gibanje stroja dovolj gladko in pravilno, da zagotavlja plazemsko rezane komponente z gladko, ravno, dosledno kakovostjo robov in natančnimi polovičnimi dimenzijami.
CNC plazemski sistem ima lahko nekakšen "vhodno/izhodni sistem", električni sistem višje stopnje, ki upravlja vhode in izhode. To je sicer običajno, vendar CNC aktivira plazmo ob želenem času, na primer z vklopom izhoda višje stopnje, ki zapre rele. CNC uporablja vhode za zaznavanje, ko se plazemski oblok začne in je pripravljen za manevriranje. To so najpomembnejši osnovni vhodi in izhodi, vendar jih je očitno pogosto več.
Številni alternativni podsistemi in možnosti so pogosto dodatni, kot so sistemi za upravljanje napetosti obloka H8, sistemi za plazemsko poševnino, integrirani sistemi za upravljanje plazme itd. Vendar pa bodo osnove CNC plazemskega rezalnika, opisane zgoraj, skupne vsem takim strojem, od najboljših do najzahtevnejših.
V zadnjih letih je prišlo do še večjega razvoja. Tradicionalno so bile rezalne mize strojev vodoravne, zdaj pa so na voljo vertikalni CNC plazemski rezalniki, ki zagotavljajo manjši odtis, večjo fleksibilnost, optimalno varnost in hitrejše delovanje.
