Линия для поперечной плазменной резки металла представляет собой большую плазменную установку для автоматического раскроя конструкционных, нержавеющих сталей, цветных металлов. Они выпускаются разных видов по конструктивному исполнению, но их основой является преимущественно портальная механическая конструкция и система ЧПУ (числового программного управления).
Из каких узлов состоит линия
Оборудование этого типа обеспечивает максимальную автоматизацию процесса плазменной резки. При этом они довольно просты в обращении при условии работы в автоматическом режиме.
Конструктивно линия продольно-поперечной плазменной резки металла состоит из таких узлов:
- источник питания (ИП);
- портальная система;
- плазмотрон;
- система ЧПУ;
- рабочий стол.
Фото 1. Классическая конструкция автоматизированной линии с ЧПУ
Источник питания
Служит для преобразования переменного тока в постоянный с напряжением от 200 до 400 В (в зависимости от модели). Также он подает ток и напряжение для возбуждения пилотной и режущей дуги. Источник питания обеспечивает возможность регулирования силы тока, значение которой подбирается с учетом марки и толщины стали. Может иметь постоянную токовую или крутопадающую вольтамперную характеристику.
Фото 2. Внешний вид источника питания
Портальная конструкция
Эта система включает множество движущихся узлов – портал с направляющими для продольного перемещения, механизм для поперечного передвижения плазмотрона. В движение портал приводится реечным приводом, который обеспечивает безлюфтовое перемещение. Выпускаются машины с несколькими способами управления – моноприводы, 2-приводные системы, а также шаговые и серводвигатели.
Фото 3. Портальная система без координатного стола
Портальная система может иметь разное количество координат для перемещения плазмотрона – X, Y и Z (для выполнения косого реза, в результате которого получается фаска). Количество плазменных резаков тоже варьируется в зависимости от производственной необходимости – обычно устанавливается не больше двух.
Плазмотрон
Представляет собой устройство для создания и стабилизации плазменной струи. Подключается к источнику питания, имеет водяную систему охлаждения теплонагруженных узлов (электрода и сопла), которая повышает их эксплуатационный ресурс.
Фото 4. Внешний вид плазмотрона, установленного на портальной машине
Система ЧПУ
Числовое программное управление представляет собой компьютеризированную систему, которая позволяет в автоматическом режиме управлять приводами портальной плазменной установки.
Фото 5. Компьютеризированная система числового программного управления
Конструктивно ЧПУ состоит из таких аппаратных узлов:
- Рабочая консоль – для ввода специальной программы для раскроя, управления режимами работы оборудования.
- Панель оператора – для визуального контролирования процесса, возможности внесения корректировок в управляющую программу.
- Контроллер – для управления оснасткой установки продольно-поперечной резки.
Также конструкция системы включает ПЗУ и ОЗУ.
Координатный стол
Выполнен в виде металлического настила, который предназначен для расположения на нем обрабатываемого металлопроката. Обычно в месте проведения работ обустраивается качественная вытяжная система для удаления продуктов сгорания из помещения.
Фото 6. Установка плазменного раскроя в сборе с раскроечным столом.
Конструктивные особенности оборудования
Установки для продольно-поперечного раскроя могут комплектоваться дополнительными системами и функциями. Одной из основных является автоматический контроль высоты, который имеет 3 режима – один для прожига и два для резания. Эта функция позволяет увеличить эксплуатационный ресурс расходных материалов и повысить качество резки.
Высота, на которой выполняется прожиг металлической заготовки, считается одним из самых важных параметров для повышения срока службы сопла и качества реза. В процессе работы система перемещает плазменный резак вниз до момента соприкосновения с поверхностью материала, а затем устанавливает его на нужной высоте. После прожигания металла плазмой контролер перемещает плазмотрон ближе к обрабатываемому металлопрокату.
Фото 7. Работа автоматической линии продольно-поперечного раскроя
При малом расстоянии между плазменным резаком и металлом увеличивается тепловая нагрузка на расходные материалы и риск столкновения с деталью. Чрезмерно большая высота негативно отражается на качестве резки – увеличивается ширина реза, зона термического влияния, что ведет к деформации заготовок. Поэтому важно подобрать оптимальное значение, а с этой задачей лучше всего справляется система автоматического контроля высоты.
Принцип работы линий
Линии для продольно-поперечной резки работают по принципу любого другого плазменного аппарата. Технология заключается в образовании плазменной дуги направленного действия в результате протекания тока от катода на анод. Высокоскоростная струя мгновенно нагревает стальную заготовку до температуры плавления и выдувает его из зоны реза.
Портальная система приводится в движение при помощи контроллера, который отвечает за перемещение технологической оснастки. Для этого в систему числового программного управления предварительно загружается разработанная технологом управляющая программа. При этом ЧПУ может воспроизводить контуры любой сложности.
Фото 8. Процесс вырезания заготовок сложной конфигурации
Управляющие программы разрабатываются для вырезания как единичных деталей, так и пакетного комплекта заготовок разных форм и размеров. С помощью специального ПО на компьютере они раскладываются на листе металла определенных габаритов. Это позволяет рационально использовать листовой металлопрокат, минимизировать количество отходов.
Плюсы и минусы установок
Повышение производительности без потери качества выпускаемой продукции, минимизация производственных расходов – цели, которые преследует любое предприятие. Современные линии продольной и поперечной резки металла плазменной дугой гарантированно справятся с этими задачами.
Фото 9. Процесс резания профильной трубы
Оборудование обладает рядом преимуществ:
- Высокая скорость резания – в зависимости от модели, толщины и марки разрезаемой стали может достигать до 7 м/минуту.
- Повышенная точность – технически исправная машина вырезает заготовки с максимальной погрешностью до 0,35 мм.
- Технологическая гибкость – возможность вырезания заготовок любых форм и размеров.
- Минимальный уровень деформации вырезаемых деталей даже при работе с тонколистовой сталью – обеспечивается за счет направленного воздействия плазменной дуги и небольшой зоны термического влияния.
- Высокое качество реза – кромки получаются ровными, без шлака, наплывов и окалины, что позволяет исключить необходимость дополнительно их обработки перед сваркой.
Виды станков
Автоматические линии для плазменного раскроя подразделяются на несколько видов:
- Стационарные – имеют большие габариты, что исключает возможность их перемещения без демонтажа и применения специальной техники.
Фото 10. Стационарная установка
- Портативные – отличаются небольшими размерами, поэтому при необходимости могут быть перемещены на другой производственный участок или объект.
Фото 11. Переносная машина для продольной плазменной резки
Устройства бывают двух типов в зависимости от расположения направляющих для продольного перемещения обрабатывающего комплекса:
- непосредственно на раскроечном либо координатном столе;
Фото 12. Установка с направляющими рельсами, совмещенными с рабочим столом
- независимо от стола и других конструктивных узлов оборудования.
Фото 13. Линия с отдельностоящими рельсовыми направляющими
Также линии производятся с разными размерами координатного стола – стандартная ширина рабочей зоны может составлять от 1,5 (преимущественно портативные станки) до 8 м (стационарные машины).
Основные характеристики
Рабочие параметры и функциональность установок определяются номинальной мощностью используемого источника питания, наличием дополнительных систем автоматизации. Качество и точность реза зависит от системы числового программного управления и мастерства технолога, который разрабатывает технологические карты раскроя для управляющей программы. При работе нужно тщательно продумать расположение заготовок на листе относительно друг друга, задать необходимые припуски, где должна быть учтена не только ширина реза, но также колебания дуги и другие факторы.
Фото 14. Процесс резания несколькими плазменными резаками
К основным характеристикам автоматических линий для плазменной резки относятся:
- максимальная толщина реза;
- скорость резки;
- тип привода;
- геометрическая точность вырезаемых заготовок;
- длина направляющих и расстояние между ними;
- ширина оборудования;
- вертикальный ход резака.
Основные рабочие параметры самого процесса раскроя – ток, от которого зависит толщина разрезаемого металлопроката, время прожига, скорость резания и ширина реза.
Обеспечить идеально ровный рез без деформаций, наплывов и окалины можно только при условии правильной настройки силы тока, скорости продольного и поперечного перемещения плазмотрона при раскрое. Сопло тоже должно соответствовать рабочим характеристикам процесса, поскольку оно выпускается с разным сечением выходного отверстия. Также путем замены сопел можно значительно расширить спектр выполняемых работ для отдельно взятой установки.
Где применяются
Сфера применения линий продольно-поперечной резки довольно широкая, поскольку плазменные установки предназначены для раскроя углеродистых (толщиной до 100 мм), легированных сталей (до 50 мм), чугуна (до 90 мм) и цветных сплавов на основе меди (до 80 мм) и алюминия (до 120 мм).
Фото 15. Эксплуатация линий в заводских условиях
Технология плазменной резки используется при производстве строительных металлоконструкций, разнообразных элементов промышленного, металлургического оборудования, деталей морских и авиасудов, сельхозтехники и т.д.
Автоматическая плазменная резка активно применяется во многих отраслях – львиную долю занимает тяжелое машиностроение, строительная промышленность, металлургия. Также линии используют в автомобиле -, авиа-, судостроении, мостостроении и других сферах деятельности.