Машина плазменной резки с ЧПУ: анализ оптимизации процесса

С постоянным развитием технологии плазменной резки использование Машины плазменной резки с ЧПУ становится все более распространенным.

Что такое станок плазменной резки с ЧПУ?

The Машина плазменной резки с ЧПУ является одним из основных видов режущего и вырубного оборудования, используемого для листов средней и малой толщины. Он предлагает многочисленные преимущества, такие как простота эксплуатации, высокая точность, высокая эффективность работы и низкая трудоемкость.

Он находит широкое применение в различных отраслях промышленности, включая химическую промышленность, автомобилестроение, машиностроение, железнодорожный транспорт и т. д.

Когда традиционные методы резки не справляются с резанием прочных материалов, на помощь приходят станки плазменной резки с ЧПУ.

Что касается скорости резки, то при резке листов углеродистой стали средней и малой толщины скорость плазменной резки с ЧПУ выше, чем скорость традиционной газовой резки, а поверхность реза остается гладкой с минимальной горячей деформацией.

Более того, метод плазменной резки с ЧПУ является более экономически эффективным вариантом, чем лазерная резка.

Принцип плазменной резки

Плазменный резак работает путем ионизации смеси газов посредством высокочастотной дуги. Этот ионизированный газ, или плазма, затем выталкивается из режущего сопла под давлением газа.

Температура плазмы чрезвычайно высока и значительно превышает температуру плавления разрезаемого материала.

Это приводит к быстрому плавлению материала, а затем расплавленный материал выдувается газом высокого давления из сопла. Этот процесс производит значительное количество дыма и расплавленного шлака.

Поэтому плазменные резаки требуют систем удаления пыли и шлака. Используя различные газовые смеси, плазма может резать металлы различных материалов и толщин, особенно хорошо режущие цветные металлы.

Выбор процесса плазменной резки

В процессе работы ЧПУ (числовое программное управление) с плазменным резаком программирование является начальным шагом. Процесс обработки следует запрограммированной последовательности.

На этом этапе программирования такие факторы, как скорость резки, последовательность резки и начальная точка, играют решающую роль в определении качества резки.

Выбор отправной точки

В идеале отправная точка резки должна находиться на краю листа или внутри ранее прорезанного шва. Если сопло находится слишком далеко от материала, это приводит к неполному резу, что приводит к ненужным отходам материала.

И наоборот, если сопло расположено слишком близко, это может вызвать короткое замыкание. Это не только повреждает материал и влияет на качество резки, но и может повредить сопло.

Выбор направления резки

Направление реза должно обеспечивать максимальное отделение кромки от основного материала.

Если он отсоединится преждевременно, тонкая рамка вокруг заготовки может не выдержать термического напряжения от резки, что приведет к смещению заготовки во время процесса. Это смещение может привести к неточностям размеров, что повлияет на качество резки.

Выбор последовательности резки

Во время программирования, чтобы максимально эффективно использовать материал, заготовку часто вкладывают в лист.

Таким образом, последовательность резки диктует порядок удаления материала. Как правило, последовательность следует принципу резки меньших деталей перед более крупными и резки внутренних контуров перед внешними.

В противном случае напряжение, возникающее при резке внутренних контуров или более мелких деталей, может привести к концентрации напряжений, что приведет к браку заготовки.

Выбор скорости резки

Выбор скорости резки зависит от различных факторов, таких как тип и толщина материала, конструкция сопла, ток резки и выбранный газ.

Однако при той же мощности и условиях более высокая скорость резания приводит к получению большего скоса на заготовке.

Поэтому сопло должно быть перпендикулярно материалу во время резки, чтобы способствовать быстрому удалению шлака. Для обеспечения эффективности следует выбирать максимальную скорость резки, не снижая при этом качество реза.

Оптимизация плазменной резки

Оптимизация раскройного стола

Режущий стол режущей машины поддерживается несколькими диафрагмами. Как показано на рисунке 1, расстояние между двумя диафрагмами составляет 110 мм.

При резке мелких деталей заготовка часто проваливается между диафрагмами, что затрудняет ее извлечение. Сама диафрагма представляет собой прямую плоскую стальную пластину размером 8 мм × 190 мм × 4600 мм. Из-за частой резки нижняя диафрагма накапливает значительное количество оксидного шлака, что может негативно повлиять на качество реза. В результате для поддержания нормальной работы резки требуется ее частая очистка или замена.

Схема оптимизации и реализация рабочего стола резки

В промышленности структуры и партии продукции часто не фиксированы, что приводит к использованию вложенности для экономии материалов. Это подразумевает согласование набора больших и малых материалов.

В настоящее время нам необходимо решить вопрос о том, как повысить коэффициент использования машин плазменной резки и продлить срок службы резательных столов за счет внедрения инноваций в процесс плазменной резки.

Чтобы справиться с этой задачей, мы сначала анализируем и классифицируем существующие продукты для вырубки. Затем мы выбираем наименьшую режущую часть, определяем ее размер и проектируем новый комплект верстака в соответствии с условиями на месте, как показано на рисунке 2.

(1) Конкретная схема.

Платформа имеет размер 1500 мм × 3000 мм и может быть объединена с несколькими платформами.
Наружный каркас платформы выполнен из 4-миллиметровых пластин, которые сложены в U-образные детали и сварены в прямоугольную рамную конструкцию. Такая конструкция обеспечивает жесткость каркаса и предотвращает деформацию при подъеме.
Внутри рамы имеются 2-3 V-образные детали, которые сложены пластинами толщиной 4 мм и скреплены продольно в раме. Кроме того, на продольной балке открыта выемка шириной 3,5 мм для облегчения вставки диафрагмы.
Диафрагма изготовлена из пластины размером 1500 мм × 200 мм, с одной стороны которой вырезана зубчатая структура.

(2) Конкретный процесс внедрения.

Рассчитать длину, ширину, высоту и расстояние между секциями верстака для резки следует на основе параметров оборудования и размеров требуемых деталей для резки.
Изготовьте верстак для резки в соответствии с чертежом проекта.
Все детали раскройного стола вырезаются одновременно на станке с ЧПУ, что обеспечивает точные размеры и удобную замену диафрагмы.
Рама режущего стола программируется и изгибается с помощью гибочного станка с ЧПУ, что обеспечивает точное позиционирование размеров и хорошую формуемость.
Соберите, сварите и изготовьте каркас верстака для резки.
Вставьте диафрагму в режущий стол.
Установите стол для резки на оригинальный стол для резки. При резке поместите материал на подвижный стол для резки, как показано на рисунке 3.
Физический чертеж рабочего стола после оптимизации станка плазменной резки с ЧПУ
Рис. 3 Физический чертеж рабочего стола после оптимизации станка плазменной резки с ЧПУ

Оптимизация траектории в процессе резки

В процессе резки происходит относительное перемещение между обработанной деталью и оставшимся материалом из-за эффекта теплового расширения и холодного сжатия пластины.

Относительное движение можно разделить на три категории в зависимости от разницы между весом обработанной детали и весом оставшегося материала:

Когда вес обработанной детали больше веса оставшегося материала, обработанная деталь остается неподвижной, а оставшийся материал перемещается относительно платформы. Это не влияет на размер обработанной детали.
Когда вес обработанной детали меньше веса оставшегося материала, обработанная деталь перемещается относительно платформы, а оставшийся материал остается неподвижным. Это приводит к определенному отклонению обработанной детали.
Когда вес обработанной детали равен весу оставшегося материала, как обработанная деталь, так и оставшийся материал могут перемещаться относительно платформы, что может повлиять на размер обработанной детали.
Практика показала, что погрешность размеров обработанных деталей обычно составляет от 0,3 до 4 мм из-за относительного перемещения обработанной детали или оставшегося материала относительно платформы.

Оптимизация плазменного оборудования

В процессе резки воздушной плазмой верхняя часть сердечника электрода подвергается высокотемпературной реакции окисления с кислородом воздуха, поэтому износ электрода неизбежен.

Срок службы электрода связан с количеством зажиганий дуги; при одинаковых условиях, чем больше зажиганий дуги, тем больше изнашивается электрод. Частые зажигания дуги значительно сокращают срок службы электрода.

Однако непрерывный процесс резки сокращает количество начальных точек для заготовок с необщими кромками, в результате чего заготовки с общими кромками имеют только одну начальную точку резки.

Это уменьшает количество зажиганий дуги во время резки, тем самым увеличивая срок службы электрода.

Заключение

Инновация процесса имеет несколько полезных эффектов. Во-первых, она значительно повышает коэффициент использования машины плазменной резки. Во-вторых, замена диафрагмы рабочего стола удобна и снижает частоту замены вдвое, тем самым снижая стоимость замены. В-третьих, она может удовлетворить требования по резке мелких деталей.

В настоящее время эта инновация процесса широко используется при штамповке стальных конструкций для железнодорожных пассажирских вагонов. Поскольку каждый вагон имеет множество мелких деталей, которые необходимо вырезать и штамповать, эта инновация повышает эффективность работы и экономит затраты.

При использовании плазменной резки следует учитывать следующие проблемы: анализировать закон деформации и влияние режущих деталей станков плазменной резки с ЧПУ. Перед резкой следует провести соответствующую выравнивающую обработку пластины, а также закрепить пластину для предотвращения перемещения обрабатываемых деталей во время резки.

При составлении программы резки следует выбрать разумный процесс резки, чтобы отделить поверхность заготовки максимального размера от материнской платы. Для резки тонких или специальных по форме деталей методы управления, такие как двухкомпонентная парная резка, могут эффективно предотвратить или уменьшить деформацию режущих деталей.

По сравнению с газовой резкой плазменная резка с ЧПУ превосходит ее по качеству резки и преимуществам в перерабатывающей промышленности. Она может резать все виды металлов с различными рабочими газами, особенно цветные металлы.