Плазменные станки
Как устроен станок плазменной резки с ЧПУ и как он работает
Из чего состоит станок плазменной резки с ЧПУ: портал, привод, стол, плазмотрон, источник, ТНС, стойка ЧПУ. Узлы наших станков ПЛ-1515, ПЛ-1530, ПЛ-2060.
Модели: ПЛ-1515, ПЛ-1530, ПЛ-2060
Станок плазменной резки с ЧПУ ведёт плазмотрон над листом металла по программе, а источник плазмы создаёт режущую дугу. Вокруг этих двух главных узлов — механика, автоматика и системы, без которых рез не будет ровным и стабильным. Ниже — как работает плазменная резка, из каких узлов состоит станок и за что отвечает каждый, на примере наших станков.
Как работает плазменная резка
- Источник плазмы подаёт ток на электрод плазмотрона.
- Через плазмотрон подаётся сжатый воздух — плазмообразующий газ.
- Между электродом и листом зажигается дуга. Газ, проходя через узкое отверстие сопла, нагревается дугой, ионизируется и превращается в плазму — струю с очень высокой температурой и скоростью.
- Плазменная струя плавит металл по линии реза и выдувает расплав вниз.
- ЧПУ ведёт плазмотрон по контуру детали, а система контроля высоты держит постоянное расстояние до листа.
Режет плазма только токопроводящие металлы: лист — часть электрической цепи дуги. Дерево, пластик и камень плазмой не режут.
Узлы станка
Портал и привод осей
- Ось X — портал движется вдоль стола; на больших станках у оси два двигателя (X1 и X2), по одному с каждой стороны портала.
- Ось Y — каретка с плазмотроном движется поперёк, по порталу.
- Ось Z — плазмотрон поднимается и опускается.
У наших станков по спецификациям: оси X1, X2 и Y — серво-шаговые двигатели с обратной связью (у ПЛ-2060 — с энкодером), исключающие пропуск шагов; ось Z — шаговый двигатель. Скорость перемещения — до 25 000 мм/мин, точность позиционирования резака — 0,1 мм на метр.
Рейка и направляющие
Вдоль осей портал и каретку двигает зубчатая рейка с шестернёй: накопленная погрешность рейки у наших станков — 0,1 мм/м, есть система компенсации люфтов — шестерня прижимается к рейке с постоянным усилием, зазор не возникает. У ПЛ-2060 — шестерня со ступицей.
Направляющие держат портал и каретку:
- ПЛ-1515 и ПЛ-1530 — цилиндрические направляющие диаметром 16 мм;
- ПЛ-2060 — профильные направляющие: по оси X — 25 мм, по оси Y — 15 мм.
Портал и стол: как они связаны
- У ПЛ-1515 и ПЛ-1530 портал совмещён со столом — станок одной конструкцией.
- У ПЛ-2060 портал стоит на стойках, длина хода 7 м, ширина 2,5 м; портал может выходить за пределы стола в сервисную зону. У него автоматическое выравнивание диагоналей.
Стол
На стол укладывают лист — на ламели, сменные металлические полосы. Стол принимает дым, шлак и брызги металла, поэтому он делается одним из двух способов:
- стол с вытяжкой — сухая камера, из которой вентилятор отсасывает дым (у ПЛ-1515 и ПЛ-1530 — односекционный, у ПЛ-2060 — 6 секций с пневмоцилиндрами и вентилятор 4000 м³/ч);
- водоналивной стол — ванна с водой под листом; мы делаем его по желанию клиента вместо вытяжного.
Это две разные конструкции, станок оснащается одной из них. Подробнее — «Водяной или вытяжной стол для плазменной резки».
Плазмотрон и расходники
Плазмотрон (резак) формирует плазменную струю. Внутри — расходные детали:
- электрод — с него горит дуга;
- завихритель — закручивает газ;
- сопло — сжимает дугу и формирует струю;
- защитный колпак — защищает сопло от брызг.
Расходники изнашиваются и меняются регулярно. У наших станков: ПЛ-1515 — автоматический плазмотрон ТМ-125 с кабель-пакетом 6 м; ПЛ-1530 и ПЛ-2060 — автоматический плазмотрон TP-105 со шланг-пакетом 7,5 м.
Источник плазмы
Электрический аппарат, который даёт ток дуги. От тока зависит, какую толщину станок режет:
- ПЛ-1515 — START CutLine X50 NHF: 20–50 А, рез с края до 16 мм, с пробоя до 10 мм, 220 В;
- ПЛ-1530 и ПЛ-2060 — Arctherm 100 (105 А): 20–105 А, рез с края до 32 мм, с пробоя до 20 мм, 380 В.
Подробнее — «Как выбрать плазменный источник».
Контроль высоты резака (ТНС)
Во время резки лист коробится от нагрева, поэтому расстояние до плазмотрона меняется. ТНС измеряет напряжение дуги, которое зависит от её длины, и поднимает или опускает плазмотрон, чтобы высота оставалась постоянной. Есть на всех станках серии ПЛ. Подробнее — «ТНС».
Поиск металла
Перед пробивкой станок опускает плазмотрон, находит поверхность листа и встаёт на нужную высоту прожига. Есть на всех станках серии ПЛ. Подробнее — «Автоматический поиск металла».
Стойка ЧПУ
Компьютер, который выполняет программу раскроя, двигает оси и включает источник. У наших станков — стойка на промышленном компьютере с программами Mach3 и SheetCam, постпроцессорами для форматов Isel, HPGL, Mach2, TurboCNC, WinCNC, монитор 19 дюймов, питание 220 В, потребление 1 кВт.
Подготовка воздуха и компрессор
Воздух для плазмы должен быть сухим и чистым — иначе страдает рез и быстро сгорают расходники. У ПЛ-1530 и ПЛ-2060 — система подготовки воздуха SMC IDFA с магистральным фильтром, у ПЛ-2060 — ещё и компрессор (не менее 600 л/мин, ресивер не менее 270 л). Подробнее — «Зачем плазменному станку подготовка воздуха».
Экранированные кабели
Плазменная дуга создаёт сильные помехи. У наших станков — высокопрочные экранированные кабели для защиты электроники от высокочастотных помех плазмы.
Газовый резак
Для толстой стали, которую плазма не берёт. Газовый резак — дополнительная опция на любой модели — ставится по требованию заказчика, в стандартную комплектацию не входит, рез до 150 мм.
Как узлы работают вместе
Программа раскроя загружается в стойку → поиск металла находит лист → источник зажигает дугу и пробивает лист → ЧПУ ведёт плазмотрон по контуру → ТНС держит высоту → стол убирает дым и шлак → подготовленный воздух держит дугу стабильной. Слабое место в любом узле сразу видно по качеству реза: конусу, окалине, размеру.
Сводная таблица узлов наших станков
| Узел | ПЛ-1515 | ПЛ-1530 | ПЛ-2060 |
|---|---|---|---|
| Рабочая зона / стол | 1600 × 1600 мм | 1600 × 3100 мм | стол 2000 × 6000 мм |
| Конструкция | портал совмещён со столом | портал совмещён со столом | портал на стойках, 7 × 2,5 м |
| Направляющие | цилиндрические Ø16 мм | цилиндрические 16 мм | профильные: X — 25 мм, Y — 15 мм |
| Привод | X1, X2, Y — серво-шаговые; Z — шаговый | то же | то же, с энкодером; выравнивание диагоналей |
| Источник | START CutLine X50 NHF, 20–50 А | Arctherm 100, 20–105 А | Arctherm 100, 20–105 А |
| Ход Z | 100 мм | 100 мм | 200 мм |
| Стол | односекционный вытяжной | односекционный вытяжной | секционный вытяжной, 6 секций |
| Подготовка воздуха | — | SMC IDFA + фильтр | SMC IDFA + фильтр, компрессор |
| Газовый резак | дополнительная опция | дополнительная опция | дополнительная опция |
Следующий шаг. Посмотрите наши плазменные станки: в спецификации каждой модели перечислены все её узлы.