מהו חותך פלזמה CNC?
חיתוך פלזמה CNC הוא תהליך החותך דרך חומרים מוליכים חשמלית באמצעות סילון מואץ של פלזמה חמה. חומרים אופייניים לחתוך עם לפיד פלזמה כוללים פלדה, אלומיניום, פליז ונחושת, אם כי ניתן לחתוך מתכות מוליכות אחרות גם כן. חותך פלזמה CNC משמש לעתים קרובות בחנויות ייצור, תיקון ושיקום רכב, בנייה תעשייתית ופעולות חילוץ וגרוטאות. בשל המהירות הגבוהה והחיתוכים המדויקים בשילוב עם עלות נמוכה, חותך פלזמה CNC רואה שימוש נרחב מיישומי CNC תעשייתיים בקנה מידה גדול ועד לחנויות תחביבים קטנות.
תהליך חיתוך פלזמה CNC הבסיסי כולל יצירת תעלה חשמלית של גז מחומם במיוחד, מיונן חשמלית כלומר פלזמה מחותך הפלזמה CNC עצמו, דרך חלקת העבודה שיש לחתוך, ובכך ליצור מעגל חשמלי הושלם בחזרה אל חותך הפלזמה CNC באמצעות מהדק הארקה. זה מושג על ידי גז דחוס (חמצן, אוויר, אינרטי ואחרים בהתאם לחומר הנחתך) הנשפף דרך זרבובית ממוקדת במהירות גבוהה לעבר חתיכת העבודה. לאחר מכן נוצרת קשת חשמלית בתוך הגז, בין אלקטרודה ליד פיית הגז או משולבת בה לבין חלקת העבודה עצמה. הקשת החשמלית מייננת חלק מהגז, ובכך יוצרת תעלה מוליכה חשמלית של פלזמה. בזמן שהחשמל של לפיד החותך עובר במורד הפלזמה הזו, הוא מספק חום מספיק כדי להמיס דרך חתיכת העבודה. במקביל, חלק גדול מהפלזמה המהירה והגז הדחוס מוציאים את המתכת המותכת החמה, ובכך מפרידים, כלומר חותכים את חלקת העבודה.
השאלה היא איך? חותכי פלזמה CNC לייצר "קונוס" חם מאוד ומאוד מקומי לחיתוך איתו, הם שימושיים ביותר לחיתוך מתכת מתכת בצורות מעוקלות או זווית.
חותכי פלזמה אנלוגיים CNC, הדורשים בדרך כלל יותר מ-2 קילוואט, משתמשים בשנאי תדר רשת כבדים. חותכי פלזמה אינוורטר מקנים את אספקת החשמל ל-DC, המוזנת למהפך טרנזיסטור בתדר גבוה בין 10 קילו-הרץ לכ-200 קילו-הרץ. תדרי מיתוג גבוהים יותר מאפשרים שנאי קטן יותר וכתוצאה מכך גודל כולל והפחתת w8.
הטרנזיסטורים שבהם נעשה שימוש היו תחילה MOSFETs, אך כעת משתמשים יותר ויותר ב-IGBTs. עם MOSFETs מקבילים, אם אחד הטרנזיסטורים מופעל בטרם עת, זה יכול להוביל לכשל מדורג של רבע מהמהפך. המצאה מאוחרת יותר, IGBTs, אינן כפופות למצב כשל זה. IGBTs ניתן למצוא בדרך כלל במכונות זרם גבוה שבהם לא ניתן להקביל מספיק טרנזיסטורים MOSFET.
טופולוגיית מצב המתג מכונה ממיר טרנזיסטור לא מקוון קדימה. למרות שהם קלים וחזקים יותר, חלק מחותכי הפלזמה של אינוורטר, במיוחד אלה ללא תיקון מקדם הספק, אינם ניתנים להפעלה מגנרטור (כלומר, יצרן יחידת המהפך אוסר לעשות זאת; זה תקף רק עבור גנרטורים ניידים קטנים וקלים). עם זאת, לדגמים חדשים יותר יש מעגלים פנימיים המאפשרים ליחידות ללא תיקון מקדם הספק לפעול על מחוללי כוח קלים.
חלק מיצרני חותכי פלזמה CNC בונים שולחנות חיתוך CNC, ולחלק יש את החותך מובנה בטבלה. שולחנות CNC מאפשרים למחשב לשלוט בראש הלפיד לייצר חתכים חדים נקיים. ציוד פלזמה CNC מודרני מסוגל לחתוך רב צירי של חומר עבה, מה שמאפשר הזדמנויות לתפרי ריתוך מורכבים שלא אפשריים אחרת. עבור חומר דק יותר, חיתוך פלזמה CNC מוחלף בהדרגה בחיתוך לייזר, בעיקר בשל יכולות חיתוך חורים מעולות של חותך הלייזר.
שימוש מיוחד בחותכי פלזמה CNC היה בתעשיית HVAC. תוכנה מעבדת מידע על צינורות ויוצרת דפוסים שטוחים לחיתוך על שולחן החיתוך על ידי לפיד הפלזמה. טכנולוגיה זו הגדילה מאוד את הפרודוקטיביות בתעשייה מאז הצגתה בתחילת שנות ה-1980.
למה משמש חותך פלזמה CNC?
חותך פלזמה הוא כלי המשמש בדרך כלל לחיתוך מתכות עבור סוג טוב של פונקציות. חותך פלזמה ידני הוא כלי נפלא לחיתוך מהיר של יריעות, לוחות מתכת, רצועות, ברגים, צינורות וכו'. לפידי פלזמה ידניים יוצרים ביחד כלי ניקור נפלא, לחיתוך חיבורי ריתוך לאחור או הסרת ריתוכים פגומים. חותך פלזמה ידני משמש בדרך כלל לחיתוך צורות זעירות מהצלחת, אולם לא ניתן לגרום לחצי דיוק נאות או איכות קצוות לייצור מתכת רבים. לכן חותך פלזמה CNC הוא קריטי.
חותך פלזמה CNC הוא מכונה הנושאת מבער פלזמה, ויכולה להזיז את המבער בנתיב המכוון על ידי מחשב. המונח "CNC" מתייחס ל"בקרה נומרית ממוחשבת", כלומר מחשב משמש לניהול קודים מספריים נתמכים על ידי תנועת המכונה בתוכנית.
חותכי פלזמה CNC משמשים גם בסדנאות רבות ליצירת עבודת מתכת דקורטיבית. למשל, שילוט מסחרי ומגורים, אמנות קיר, שלטי כתובות ואמנות גינה חיצונית.
חותך פלזמה CNC לעומת חותך פלזמה ידני
חותכי פלזמה CNC משתמשים בדרך כלל בסוג שונה של מערכת פלזמה מאשר יישומי חיתוך ביד, כזו שתוכננה במיוחד לחיתוך "ממוכן" במקום חיתוך ידני. חותכי פלזמה CNC משתמשים בלפיד בעל קנה ישר שניתן לשאת על ידי מכונה, ויש להם סוג כלשהו של ממשק שניתן לשלוט באופן אוטומטי על ידי ה-CNC. ישנן כמה מכונות כניסה שיכולות לשאת לפיד המיועד לחיתוך ידני, כמו מכונות PlasmaCAM. אבל כל מכונה המיועדת לייצור או ייצור רציניים תשתמש בלפיד ממוכן ובמערכת פלזמה.
חלקי חותך פלזמה CNC
ה-CNC הוא גם בקר בפועל בדרגה נלווית המיועד לכלי מכונות, עם פאנל ממשק קנייני וקונסולת ניהול שתוכננה במיוחד, כמו בקר Fanuc, Allen-Bradley או Seimens. או שזה בהחלט יכול להיות קל כמו מחשב נייד מבוסס Windows בעיקר המריץ תוכנית חבילה מיוחדת ולפעול עם כונני המכונה דרך יציאת ה-LAN. כמה מכונות ברמת הכניסה, מכונות HVAC, ואפילו כמה מכונות דיוק מאוחדות משתמשות במחשב נייד או מחשב אישי בגלל הבקר.
כדי לחתוך רכיבים מהצלחת, תנועת הלפיד נשלטת על ידי ה-CNC. תוכנית אזור, לפעמים פשוט קובץ מחשב עם "קודי M" ו-"קודי G", מתארת את קווי המתאר של החצי ופעם אחת כדי להפעיל ולכבות את הלפיד. חצי תוכניות נוצרות לפעמים על ידי גוש של חבילה המכונה "פוסט-מעבד", אשר עשויה לקחת אזור מתמטיקה טהורה מקובץ CAD ולתרגם אותו לקודי M ו-G-קודים שה-CNC יכול לעיין בהם.
חותך פלזמה CNC זקוק ביחד למערכת הנעה, המורכבת ממגברי הנעה, מנועים, מקודדים וכבלים. יהיו מינימום של 2 מנועים, אחד לציר הקואורדינטות ואחד לציר הקואורדינטות. יש ציוד אלקטרוני הנעה לכל מנוע, שלוקח אות בהספק נמוך מה-CNC והופך אותו לאות בעל הספק גבוה יותר כדי לתמרן את המנוע. כל ציר משלב מנגנון משוב, לפעמים מקודד דרגות מקודד, שיוצר אות דיגיטלי המציין את הדרך שבה הציר נמצא בשבי. כבלים לוקחים את המתקן מהציוד האלקטרוני אל המנוע, ומעבירים את אותות המיקום מהמקודד בחזרה ל-CNC.
ה-CNC קורא את חצי התוכנית ואז מוציא אותות למערכת ההנעה של המכונה שמניעה את הלפיד בכיוון הרצוי במהירות המתוכנתת. ה-CNC קורא את המשוב של המקודד ומבצע תיקונים לאותות ההנעה באופן פרו-נרטאלי כדי לשמור על תנועת הלפיד בנתיב המתוכנת. כל הפיזיקה בתוך מערכת ה-CNC ומערכת ההנעה עובדת ומתקשרת במהירות נוראית, בדרך כלל מדידת ושינוי נתוני מיקום כל כמה אלפיות שניות. זה מאפשר לתנועת המכונה להיות חלקה ונכונה מספיק כדי לספק לרכיבי חיתוך פלזמה איכות קצה חלקה, ישרה ועקבית, וחצי ממדים מדויקים.
מערכת פלזמה CNC יכולה להיות בעלת סגנון כלשהו של "מערכת קלט/פלט", מערכת חשמלית נלווית המטפלת בכניסות ויציאות. עם זאת, לעתים קרובות, ה-CNC מפעיל את הפלזמה בזמן המקובל, על ידי הפעלת פלט של תואר נלווה שסוגר ממסר, למשל. ה-CNC משתמש בכניסות כדי לתפוס ברגע שקשת הפלזמה התחילה, והוא מוכן לתמרן. אלו הם הכניסות והפלטים הבסיסיים הנחוצים, אולם ברור שלעתים קרובות יש יותר.
תת-מערכות ואפשרויות רבות נוספות לעיתים קרובות, כמו מערכות בקרת מתח קשת H8, מערכות שיפוע פלזמה, מערכות בקרת פלזמה משולבות וכן הלאה. עם זאת, יסודות חותך פלזמה CNC המתוארים לעיל יהיו משותפים לכל המכונות הללו, מהטובות ביותר ועד למורכבות ביותר.
בשנים האחרונות חלה עוד יותר התפתחות. באופן מסורתי שולחנות החיתוך של המכונות היו אופקיים, אך כעת זמינות מכונות חיתוך פלזמה CNC אנכיות, המספקות טביעת רגל קטנה יותר, גמישות מוגברת, בטיחות אופטימלית ותפעול מהיר יותר.
