Что больше нравится?

Понедельник, 16 Декабрь 2019 19:18

Станок с ЧПУ для плазменной резки металла

Автор 
Оцените материал
(2 голосов)

Металлообработка в настоящее время ушла далеко вперед. По сравнению с простыми станками, станки с ЧПУ обладают лучшими показателями во всём.

Станок с числовым программным управлением обеспечивает высокую точность и скорость подач при обработке, эти свойства он должен сохранять при длительном сроке эксплуатации.Точность станка определяется точностью изготовленной на нём детали и жесткостью самого станка. В станках применяются короткие кинематические цепи, это придаёт станку высокую жёсткость.

При автоматизировании производства главным является сведение ручного труда к минимуму. Станки с ЧПУ отлично для этого подходят. Производительность у этих станков на много выше, как и скорость изготовления деталей, потому что станок производит обработку по написанной программе.

На одном станке сейчас можно производить различные операции, что позволяет обрабатывать детали за один установ. Скорость обработки и производительность труда у станков с ЧПУ во много раз выше, чем у ручных, по тому, что станки производят обработку по заранее заданной программе.

 

 

 

Технико-экономические показатели

Для сравнительной оценки технического уровня станков и комплексов станочного оборудования, а также для выбора станков для решения конкретной задачи используется ряд показателей, характеризующих качество станков. К таким показателям относятся надёжность, производительность, эффективность, долговечность, ремонтопригодность, точность, надёжность и гибкость.

Эффективность – это достижение определённых результатов с минимальными затратами.

 

Показатели эффективности:

- энергоемкость,

- степень автоматизации,

- конкурентоспособность.

 

 

Энергоёмкость продукции обосновывается израсходованием энергии на её производство. Определяется она на единицу продукции и на весь годовой объём. С помощью этого показателя определяется, в каком объёме применяются энергетические ресурсы.

 

 

Станки необходимо выбирать по следующим параметрам:

 

Надёжность – это способность оборудования в течении определённого времени выполнять свои основные функции.

 

Долговечность – характеризует срок службы станка до капитального ремонта или до его списания.

 

Ремонтопригодность – это возможность устранения неполадок в оборудовании путём ремонта либо техобслуживанием.

 

Эффективность – показывает назначение станка в производстве.

 

Производительность – это количество обрабатываемых в единицу времени, деталей.

 

Гибкость – это способность оборудования к быстрой наладке на производство новой детали.

 

По этим и другим параметрам обосновывается технологичность конструкции станка. По ней можно определить затраты на изготовление продукции, обслуживание и ремонт во время эксплуатации.

 

 

Компоновка станка

Базовая конструкция плазменного станка практически не отличается от других станочных приборов и состоит из:

  • основного блока;
  • источника подачи электричества;
  • рабочего механизма.

 

Рабочий механизм включает наконечник и шланг. Вместе они образуют электрическую дугу при включении. Главным инструментом, выполняющим плазморезку, выступает плазменный резак. Данный механизм также известен под названием «плазматрон». В процессе обработки он получает силу тока через источник питания, что позволяет ему работать на протяжении длительного периода. В главном блоке находится кабель-шланговый пакет и воздушный компрессор.

 

Плазматрон и плазморез — разные понятия.

Плазматрон, ещё его называют «плазменный резак» - это рабочий инструмент станка.

Плазморез – это название всего станка.

 

Плазматрон состоит из:

  • сопла;
  • электрода;
  • охладителя (изолятора);
  • канала подачи сжатого воздуха.

 

Электрод возбуждает электрическую дугу, благодаря чему она приводится в рабочее состояние. Данная деталь производится по чертежам на основе различных элементов: гафний, цирконий, бериллий, торий.

  

Принцип работы

Первым делам создаётся чертёж детали, а потом по нему задаётся программа. Станок получает сигнал и после нажатия кнопки включения он приступает к работе. На плазматрон поступает ток и образуется рабочая дуга. Её температура достигает более тысячи градусов по Цельсию выше нуля, благодаря этому она свободно может резать любые металлы.

 Образуется давление, посредством которого в камеру поступает воздух. Под действием высокой температуры выполняется его нагревание и ионизация, благодаря чему он приобретает функции токопроводника.

 

В сопле воздух превращается в плазму, и подается на поверхность заготовки. Когда ЧПУ плазма и поверхность соприкасаются, дуга рабочего инструмента загорается и начинает плавить металл, в результате чего выполняется плазменная резка. Для формирования траектории заранее создается схема.

   

Направляющие

Массивная и жёсткая конструкция основания снижает вибрации и позволяет достичь высокого качества реза. Возможно увеличение длинны машины термической резки посредством дополнительных модульных секций длиной 1,5 и 3 метра. Сдвоенный привод по оси Х – линейная направляющая дорожка 35 мм. Система привода «рейка и шестерня», бесщеточные сервомоторы переменного тока и редукторы.

 

Несущая система станка

 Несущая система - это совокупность деталей и узлов станка обеспечивающих правильное взаимное расположение инструмента и заготовки под действием силовых и температурных воздействий  при обработки. К деталям несущей системы относятся: станина, основание, стойка, траверса, стол, суппорт, револьверная головка, шпиндельная бабка.

 

Требования:

  1. Точность изготовления всех ответственных поверхностей базовых деталей;
  2. Стабильность их формы и размеров в течении заданного срока эксплуатации;
  3. Жесткость несущей системы, которая определяется жесткостью базовых деталей, а также их подвижного соединения в направляющих;
  4. Виброустойчивость;
  5. Теплоустойчивость.

 

Из всех этих требований к станкам плазменной резки можно отнести только два, это:

  1. Точность изготовления всех ответственных поверхностей базовых деталей;
  2. Стабильность их формы и размеров в течении заданного срока эксплуатации;

Тепло выделяющиеся при обработке нужно учитывать как третье требование, но оно не велико, и практически всё поглощается водой которая наливается в нишу стола.

Жёсткость при такой обработке материала не нужна, потому что в процессе резания вибрации не возникают. Поэтому основание стола это металлический каркас из профиля. Это делает станок более дешёвым и мобильным. Такое устройство делает станок по меркам других металлообрабатывающих станков лёгким, что позволяет устанавливать станок просто на бетонный пол, без специальной подготовки его под основание станка.

 

 

Станок с ЧПУ для плазменной резки металла

 

Выбор материалов базовых деталей

-чугун

При повышенных требования к износостойкости направляющих, необходимо применять модифицированный чугун. Но для деталей сложной формы он не подходит.

 

- сталь

 Применяется при изготовлении конструкций методом сварки, потому что модуль упругости стали в два раза выше чем у чугуна, благодаря этому при той же жесткости можно сэкономить до 50 % материала.

 

- железо-бетон

 Обычно он применяется в тяжёлых танках в качестве конструкционного материала, что снижает металлоемкость.

  

  

Виды станков

Плазморезы делятся на стационарные и переносные. Стационарные чаще всего используются на промышленном производстве. Мобильные машины, с ЧПУ, предназначены для вертикальной резки металла.

 

Стационарные аппараты подразделяются на три модели:

  • портальные;
  • шарнирные;
  • консольные.

 

Портал представляет собой конструкцию из алюминиевого конструкционного профиля, усиленного конструкционной сталью толщиной в виде двутвра. Портал спроектирован с целью обеспечения плавной резки с полным подавлением вибрации. Для достидостижения минимального прогиба широких пролётов использовался метод расчёта с анализом конечных элементов.

Ось Y – линейные рельсы 25 мм, бесщёточные сервомоторы переменного тока, прецизионные планитарные редукторы и система привода «рейка и шестерня».

 

Консольный станок представляет собой направляющую, которая зажимается только с одно конца. По направляющей в продольном направлении передвигается узел, в котором крепится плазмотрон.  Узел, где крепится с одной стороны направляющая, также перемещается по другой направляющей в поперечном направлении. Плазмотрон также может подниматься и опускаться в вертикальном направлении. Все перемещения в продольном, поперечном и вертикальном направлении контролируются с помощью ЧПУ.

Шарнирный станок плазменной резки представляет собой шарнирный механизм напоминающий шарнирную руку робота манипулятора у которого на конечном звене механизма закреплена плазменная головке.

 

 

Конструктивные особенности

Сварная модульная опорная рама позволяет производить монтаж машины без исполнения специального фундамента и изготовления дополнительных опор.

 

Сварная жёсткая конструкция портала гарантирует высокую надёжность, работоспособность оборудования  при работе в экстремальных условиях производственных помещений (запылённость, большие перепады температур, повышенная влажность и т.д.)

 

Линейные направляющие и подшипники, редукторы и зубчатые передачи производства мировых лидеров, таких как Bosch Rexroth, THK, Atlas, позволяют добиваться превосходных результатов резки и сохранять показатели точности в течение всего срока эксплуатации машины термической резки.

 

Секционные вытяжные столы с пневмоэлектрическим управлением от системы ЧПУ обеспечивают максимальное удаление дымов из зоны резки при относительно не большом расходе воздуха. Отсутствуют механические датчики. Вытяжные зоны открываются в зависимости от положения режущей головки над столом.

 

Для выполнения параллельной и непараллельной резки ротационными суппортами на портале могут быть одновременно установлены два рациональных плазменных суппорта, способных работать одновременно и осуществлять как параллельную, так и непараллельную резку.

 

Системы ЧПУ IMSNC и CAM модули AsperWin позволяют подстраивать машину под конкретные задачи производства в кратчайшие сроки и легко интегрировать её в АСУП предприятия.

 

Система удалённой диагностики позволяет производить профилактические и ремонтные работы удалённо без выезда к заказчику, а это существенно сокращает срок простоя оборудования при поломках.

 

  

Технические возможности портала, оснащённого системой ЧПУ

Автоматический контроль работы источника плазмы позволяет расширить диапазон обрабатываемых заготовок. Это позволяет резать стали не только традиционных марок, но а так же оцинковку, чугун и др. При этом рабочее поле ограничивается лишь размерами портала.

В большинстве конструкций предусматривается 1G-навигатор, который позволяет поддерживать стабильность межэлектродного зазора. Он предотвращает аварию в случаи удара головки о металл.

 

 

 

 Станок термической резки CNC

Применение установок с ЧПУ, выгодно по ряду причин:

  1. При не повышающемся энергопотреблении существенно вырастает производительность, а так же сокращается время на вспомогательные операции.
  2. Исключается человеческий фактор.
  3. Адаптация параметров под особенности заготовки.
  4. Точное управление мощностью источником плазмы.

 

При выборе станка обычно заказывается и её настройка в условиях предприятия-изготовителя. Удобно приобретать такие установки со стандартным  USB-подключением к управляющему компьютеру или к дистанционному пульту  на портале.

 

 

Типичные представители

В качестве примера типичных представителей выбрано два станка. Первый из них – станок термической резки "Сибирь" с рабочим полем 1500х3000 мм, а второй, станок плазменной резки ХРR170 «IGNIS 6000».

 

 

 Станок термической резки «Сибирь ARM 1500х3000»

 

Станок «Сибирь ARM 1500х3000» предназначен для резки различных металлов, плазмой до 35мм, (в модификации с газовым оборудованием до 100 мм ).

Управлением резкой совершается микропроцессорной системой управления. Управляющее устройство обеспечивает управление всего центра. Оно позволяет предварительно на экране посмотреть план резки, изменить технические параметры для плазмы (материал, толщина, скорость резания, ток резки), высота исполнения отверстий, рабочая высота горелки над листом, ширина щели и её компенсация, время на прорезание отверстий, время нагрева, имитация резки, старт и управление процессом резания при помощи управляющего устройства оператора. Данные в станок передаются при помощи flash карты через USB-разъем либо по Wi-Fi.

 

 

Технические характеристики станка

Таблица 1

Тип привода

шаговые или серво-шановые двигатели

Максимальная скорость перемещения по координатам, мм/мин

20000

Максимальная накопленная погрешность зубчатой рейки, мм/м

0,1

Точность позиционирования резака, класс точности

1

Магнитная фиксация плазматрона для защиты от повреждений при столкновении

есть

Высота перемещения оси Z, мм

150

Макс. толщина разрезаемого металла: в зависимости от источника плазмы:

а) Сибирь 105ПР ЧПУ" (105 А), мм

б) источник плазменной резки 200А, мм

 

 

До 35

До 75

Макс. толщина разрезаемого металла газовым резаком, мм

До 100

Газы для резки газовым резаком

пропан, кислород

Максимальная нагрузка стола (лист до 100 мм), кг/м2

Рабочая температура окружающей среды, °С

780

+10…+35

Номинальное питающее напряжение, В

220

Номинальная потребляемая мощность, кВт

1

Шкаф управления

есть

Масса нетто, газоплазменный станок, кг

1225

Масса нетто, плазменный станок, кг

1200

Габаритные размеры, мм

4000х2857х1290

 

 

Станок термической резки Сибирь

 

 

 

Станок плазменной резки ХРR170 «Ignis 6000», с источником плазмы Hypertherm XPR170 - портальная кислородная плазменная цифровая машина термической резки с программным управлением предназначенная для механизированного раскроя листового металла, портального типа, с размещением разделочного стола между рельсами.

Машина термической резки представляет собой портальную конструкцию, состоящую из портала, консоли перемещающейся по продольным рельсовым направляющим и  суппорта с закрепленным на нем  плазмотроном.

Жесткая конструкция портала исключает перекосы при движении машины, а двухосевое исполнение координаты Y обеспечивает абсолютно синхронное перемещение обеих сторон машины и отличные динамические характеристики продольного перемещения. На рельсовых направляющих закреплены зубчатые рейки с вертикальным расположением зубьев, исключающим загрязнение и износ зубчатых реек, и оптимальный поджим ведущих зубчатых колес приводов продольного хода. Координатные приводы перемещения МТР выполнены на базе высокоточных редукторов планетарного типа, которые отличаются простотой и надежностью конструкции.

На суппорте установлен механизм вертикального перемещения резака отличающийся безлюфтовым перемещением ползуна и механическим редуктором с встроенным предохранительным устройством (обгонной муфтой), исключающим поломку, как резаков, так и самого механизма при наезде резака на лист металла.

 

Система подвода коммуникаций (кабели, шланги) выполнена с использованием гибких кабельных каналов снижающих вибрацию и раскачивание машины в начале и конце движения.

 

 

Технические характеристики машины  ХРR170 «Ignis 6000» 

Таблица 2

Наименование параметров

Норма

1.1. Ширина обрабатываемого листа, мм

2000

1.2. Длина обрабатываемого листа, мм

6000

1.3. Минимальный диаметр вырезаемого отверстия, мм:

- плазменная технология с источником Hypertherm XPR170

- газокислородная технология

 

В соответствии с технологией

6мм, но не менее 10

1.4. Вертикальный ход перемещения резака    

       (электропривод), мм (от нуля стола)

200

1.5. Длина рельсового пути или двутавра, мм

7000

1.6. Количество подъемных лифтов для резака

2

  

 1.7. Скорость перемещения машины, мм/мин      (ПО ВСЕМ ТРЕМ КООРДИНАТАМ)

Х,Y,Z от 50 до 20000

1.8. Точность воспроизведения и повторения заданного контура на всей поверхности обрабатываемого листа 2000 х 6000), мм:

с ЧПУ Hypertherm EDGЕ Сonnect

± 0,2

1.9. Разрезаемые материалы

углеродистые и легированные стали, цветные сплавы

Продолжение таблицы 2

1.10. Толщина разрезаемого листа, мм (сталь)

плазменная технология с  источником Hypertherm  XPR170

- качественный рез, соответствующий               обозначению «П1220» по ГОСТ 14792-80       вместо  ГОСТ 14792-69

- разделительный рез

 

 

до 40

   

до 60

1.11. Система питания

трехфазная сеть переменного тока

1.12. Стабилизация расстояния между резаками и разрезаемым листом

автоматическая + возможность перехода на ручную

1.13. Тип применяемых газов при газокислородной резке

пропан-бутан, природный газ, кислород

1.14. Потребляемая мощность, кВт

         - машиной термической резки

         - источником Hypertherm XPR170

 

4

35.7

 

 

 

 

 

 

Выбор станка

Выбор станка для плазменной резки – это дело индивидуальное. При выборе надо, что необходимо от станка. В зависимости от выбора габаритов заготовок, толщины реза необходимости одной или двух плазменных головок. От этого зависит вес и габариты станка. Если производство выпускает однотипные детали в больших количествах, то следует выбирать станок с ЧПУ.

 Визуальное представление предстоящего производственного процесса гарантирует выбор оборудования с нужными характеристиками, а так же не принесёт лишних затрат.

 

Технические характеристики металлорежущих станков

 

Независимо от своего типа, станки характеризуются параметрами, а именно, это:

- надежность

- производительность

- прочность

- точность

- жесткость

- износостойкость

- виброустойчивость

Характеристики привода подач

При выборе ходовых винтов, направляющих станка необходимо понимать, какая точность должна быть у готовой продукции. Если изначально понятно, что точность у требуемых деталей не будет слишком высокая, то и не стоит приобретать оборудование повышенной точности, а можно приобрести станки с направляющими меньшей точности, которые по цене будут в несколько раз дешевле.

 

 

 

Заключение

Для того, чтобы сделать деталь, а именно придать определенную форму и размеры заготовке, нужно специальное оборудование, как в данном случае – металлорежущий станок. Сейчас  есть масса различных видов и модификаций, которые предназначены на решение определённой задачи.

Станки для плазменной резки широко внедряются на предприятиях. Для работы на таком станке от оператора не требуется высокой квалификации. При правильном использовании и обслуживании такого оборудования станок прослужит долго и будет выполнять заявленную точность размеров.

Дополнительная информация

  • Заказчик: Организация
  • Статус: Нет исполнителя
  • Срок сдачи проекта после оплаты аванса: 01.10.2018
  • ЦЕЛЬ ПРОЕКТА: Рассказать подробней про тему проекта
Прочитано 474 раз Последнее изменение Вторник, 17 Декабрь 2019 20:30
Авторизуйтесь, чтобы получить возможность оставлять комментарии