Cắt Plasma: Ngày ấy và bây giờ

Cách đây không lâu, cắt plasma là lĩnh vực của các cựu chiến binh chế tạo kim loại dày dạn kinh nghiệm, những người biết cách điều chỉnh cài đặt khí và điều chỉnh chiều cao mỏ cắt để có vết cắt tốt nhất trên bàn cắt plasma. Ngày nay, nhiều kỹ thuật viên được đào tạo bài bản đã rời khỏi xưởng sản xuất.

Những gì còn lại là hệ thống cắt plasma, trong nhiều trường hợp vẫn cung cấp chất lượng cắt nhưng không có chuyên môn cần thiết để hướng dẫn máy. Đối với nhiều nhà chế tạo, loại cắt plasma này là loại cắt plasma duy nhất mà họ sử dụng.

Đó không phải là trường hợp, tuy nhiên. Những tiến bộ công nghệ đã giúp tự động hóa việc lập trình cho các hệ thống cắt plasma và việc cắt plasma với độ chính xác cao giờ đây đã trở thành hiện thực.

Để hiểu rõ hơn về việc quá trình cắt plasma đã tiến xa đến đâu, chúng ta hãy xem nó bắt đầu từ đâu và đi đến đâu.

lịch sử

Cắt plasma được phát minh vào giữa những năm 1950. Chủ sở hữu bằng sáng chế đã biết rằng bằng cách gửi một luồng khí quá nhiệt có tốc độ cao qua một lỗ bị hạn chế, khí bị ion hóa hoặc plasma, được tạo ra có thể làm tan chảy kim loại.

Phương pháp cắt nhiệt chủ yếu vào thời điểm đó là cắt oxyacetylene. Người vận hành được yêu cầu điều khiển đầu mỏ hàn bằng tay, theo khuôn mẫu hoặc đầu mỏ hàn có thể được gắn vào máy theo dõi kiểu giàn hoặc đường ray theo dõi tuyến tính.

Vào giữa những năm 1960, máy giàn NC bắt đầu trở nên phổ biến. Sự kết hợp của oxyacetylene với máy giàn NC đã cách mạng hóa quy trình cắt ngọn lửa.

Các mỏ hàn plasma cũng có sẵn trên các máy NC. Máy đục lỗ giấy được sử dụng để viết mã G cho bộ điều khiển; tuy nhiên, chỉ một số ít người có khả năng lập trình máy móc.

Các nhà sản xuất và nhà chế tạo nói chung không chấp nhận cắt plasma cho đến giữa những năm 1970 ở Mỹ. Lý do cho sự chậm trễ phổ biến của cắt plasma có thể là do:

• chi phí hệ thống, đặc biệt là giá của các loại khí cần thiết.
• Công nghệ không có khả năng phù hợp với mức độ dày mà oxyacetylene có thể cắt.
• Thiếu kiến ​​thức cộng đồng về khả năng cắt plasma.
• Thiếu chuyên môn lập trình.

Các điều khiển thân thiện với người dùng, tại máy cắt hoặc trên máy tính để bàn gần đó, giúp việc thiết lập trên các máy cắt plasma ngày nay trở nên đơn giản và nhanh chóng hơn nhiều.

Vào những năm 1980, việc cắt plasma đã trở nên phổ biến khi nhiều hệ thống có cường độ dòng điện thấp bắt đầu được sản xuất. Kim loại mỏng hơn bây giờ có thể được cắt bằng plasma. Kiểm soát chiều cao ngọn đuốc điện tử cũng được giới thiệu. Điều khiển điện tử khoảng cách từ mỏ hàn đến phôi gia công cho phép đầu mỏ hàn xuyên qua vật liệu ở khoảng cách xa hơn so với phôi gia công, giúp giảm thiểu hao mòn vật tư tiêu hao và góp phần cắt chính xác hơn.

PC cũng trở nên phổ biến trong thời kỳ này. Các nhà lập trình thiết bị đã sử dụng PC để tạo các tệp văn bản mã G hoặc ASCII của máy được sử dụng để điều khiển bộ điều khiển máy. Nhiều máy vẫn tiếp tục sử dụng công nghệ này ngày nay.

Các chương trình CAD có thể tạo mã máy đã có sẵn vào cuối những năm 1980. Các chương trình CAD kết hợp với PC đã cung cấp một giải pháp đơn giản để lập trình máy. Kiến thức về lập trình G-code không còn là nguồn duy nhất để lập trình điều khiển máy. Máy CNC cho phép lập trình trên máy cũng trở nên phổ biến.

Cũng trong những năm 1980, Apple đã giới thiệu giao diện người dùng kiểu biểu tượng cho máy tính và Microsoft ngay sau đó đã phát hành hệ điều hành Windows® đầu tiên để cạnh tranh. Việc điều hướng PC chỉ qua văn bản đã trở nên lỗi thời.

Những năm 1980 là thời điểm khuyến khích một số nhà chế tạo tiên phong chạy máy công cụ trực tiếp từ PC. Nhiều người vận hành máy của họ theo cách này nhận thấy giao diện người dùng thân thiện hơn nhiều so với các dịch vụ phần mềm điều khiển thương mại thô sơ.

Cắt plasma độ chính xác cao đã có sẵn vào những năm 1990. Nhiều ứng dụng cắt yêu cầu chất lượng cạnh mà máy laser có thể tạo ra—không có cặn và các cạnh nhẵn—nhưng không phải là độ chính xác chính xác. Những máy cắt plasma có độ chính xác cao này đã trở thành một lựa chọn hợp lý cho các loại ứng dụng này.

Đã đến lúc

Ngày nay, các nhà chế tạo được hưởng lợi từ sự kết hợp của những đổi mới xuất hiện trong những thập kỷ trước. Sự cải tiến của công nghệ plasma có độ chính xác cao, chẳng hạn như mỏ cắt HyDefinition® của Hypertherm và mỏ cắt FineLine® của InnerLogic Inc.; sự tiến bộ của hệ thống kiểm soát chiều cao ngọn đuốc điện tử; và sự phát triển của công nghệ điều khiển máy tính đã dẫn đến một giải pháp cắt theo đường viền phổ biến. Chuyển động của máy đã được cải thiện nhờ những tiến bộ đạt được trong dẫn hướng tuyến tính, động cơ servo và bánh răng:

• Công nghệ dẫn hướng tuyến tính hiện có khả năng chịu tải cao hơn, cho phép lắp đặt hệ thống dẫn hướng mạnh hơn ở một vị trí nhỏ hơn.
• Động cơ servo AC hình sin được điều chỉnh kỹ thuật số. Kết quả là chuyển động mượt mà hơn và tốc độ cao hơn.
• Đầu bánh răng chống giật ngược cung cấp chuyển động quay thành tuyến tính chính xác hơn để đạt được độ chính xác và mô-men xoắn cao hơn.

Hệ thống cắt plasma có các công nghệ này có độ chính xác định vị chuyển động của máy là 0,004 inch. Các hệ thống trước đây không có động cơ servo AC hình sin, đầu bánh răng chống giật ngược và thanh dẫn tuyến tính chính xác thông thường sẽ chỉ đạt được 0,015 inch. độ chính xác định vị.

Dung sai chặt chẽ hơn liên quan đến độ chính xác của vị trí giúp giảm thiểu độ vọt lố của góc và duy trì các đường thẳng hơn trong khi di chuyển theo đường chéo. Độ chính xác cao hơn trong chuyển động của máy tương ứng trực tiếp với độ chính xác của bộ phận cao hơn.

Những cải tiến đối với công nghệ tạo đường viền, điều khiển chiều cao mỏ hàn điện tử và hệ thống mỏ hàn có độ chính xác cao đã cho phép máy plasma sản xuất các bộ phận tương tự như các bộ phận được cắt bằng laser, nhưng với độ chính xác thấp hơn một chút. Ví dụ: tấm thép cán nguội khổ 10 được cắt bằng laser thường tạo ra một bộ phận có độ chính xác ± 0,005 inch, trong khi vật liệu tương tự được cắt bằng đèn khò plasma có độ chính xác cao tạo ra một phần trong khoảng ± 0,012 inch. rằng, các hệ thống cắt plasma có thể cắt các vật liệu dày hơn nhanh hơn so với laser và đồng thời tạo ra các bộ phận chất lượng.

Dựa trên chi phí vận hành và bảo trì máy định kỳ, có thể nói rằng máy cắt plasma là một trong những lựa chọn máy cắt đường viền hợp lý nhất để mua và vận hành. Chẳng hạn, hãy xem xét chi phí hàng tiêu dùng, được thay đổi trên cơ sở thanh toán theo mức sử dụng. Vật tư tiêu hao là các điện cực, vòi phun và nắp bảo vệ có tổng giá trị khoảng $15 đến $35 cho mỗi lần thay, tùy thuộc vào hệ thống mỏ cắt và vật liệu được cắt. Máy cắt laser và tia nước cũng sử dụng vật tư tiêu hao với chi phí tương tự, nhưng những công nghệ này yêu cầu bảo trì bổ sung. Laser định kỳ cần thay thế hoặc căn chỉnh gương và thấu kính. Máy phun tia nước cần máy lọc nước, thay thế phớt và hệ thống phương tiện mài mòn. Cả máy cắt plasma và laser đều cần khí cắt, nhưng một số nhà chế tạo có thể chạy hệ thống plasma của họ chỉ bằng khí nén.

Cái gì tiếp theo?

Khi xem xét một máy cắt theo đường viền, các nhà chế tạo nên ghi nhớ những điều sau: chất lượng cạnh và độ chính xác của bộ phận cần thiết, chi phí bảo trì và vận hành cũng như tính đơn giản của việc sử dụng.

Một nhà chế tạo quan tâm đến công nghệ cắt plasma mới hơn cũng nên tập trung vào các phương pháp lập trình của máy. Một hệ thống cắt plasma mới phải có khả năng lập trình các bộ phận có dạng hình học phức tạp, nhập các tệp DXF từ các chương trình CAD khác hoặc chấp nhận các chương trình mã G. Gói phần mềm của hệ thống cũng phải cung cấp khả năng tự động lồng các hình dạng của bộ phận và có khả năng thay đổi hình dạng của bộ phận được lồng bằng cách cho phép người vận hành kéo bộ phận xung quanh trang tính được hiển thị trên màn hình máy tính. Cuối cùng, hệ thống phần mềm sẽ theo dõi các công việc, những gì đã và chưa được cắt tại máy.

Để người vận hành không phải phỏng đoán, bộ điều khiển cũng nên hướng dẫn các thông số cắt cho các loại vật liệu khác nhau. Một điểm quan trọng cần xem xét là liệu loại lập trình này sẽ diễn ra trong văn phòng, tại máy hay ở cả hai nơi.

Lập trình và giao diện người dùng là hai trong số những điểm khác biệt quan trọng nhất giữa các hệ thống cắt plasma được sản xuất ngày nay so với những hệ thống được sản xuất cách đây một thập kỷ. Hai công nghệ này giúp tiết kiệm nhân công mà các thiết bị và điều khiển cũ không thể đạt được