CNC плазменото рязане позволява бързо изработване на детайли от токовопроводими материали, като конструкционна стомана, неръждаема стомана или алуминий. За крайния резултат обаче решаващо значение имат не само източникът на плазма, скоростта на движение и качеството на газовете. Също толкова важно е правилното разстояние между горелката и ламарината.
CNC плазменото рязане позволява бързо изработване на детайли от проводими материали, като конструкционна стомана, неръждаема стомана или алуминий. Крайният резултат обаче се определя не само от източника на плазма, скоростта на движение и качеството на газовете. Също толкова важно е правилното разстояние между горелката и ламарината.
За поддържането на това разстояние по време на рязане отговаря THC, т.е. Torch Height Control – система за автоматичен контрол на височината на горелката. Добре конфигурираната система помага да се ограничи влиянието на вълнообразността на ламарината, да се стабилизират условията на рязане и да се намали рискът от преждевременно износване на експлоатационните части.
Какво представлява THC в CNC плазмената резачка?
THC е система за управление на ос Z, която автоматично коригира височината на горелката над материала по време на рязане. В много системи контролерът използва зависимостта между напрежението на дъгата и дължината на плазмената дъга. Когато се променя действителното разстояние между горелката и ламарината, се променя и напрежението на дъгата, а системата може съответно да повдигне или спусне горелката.
Това не означава, че всяко THC устройство работи по един и същи начин. Начинът на измерване, алгоритмите за корекция, реакцията при ъгли, обработката на пробиване и защитните функции зависят от CNC контролера, източника на плазма, горелката и конфигурацията на машината. Параметрите трябва винаги да се проверяват в таблиците за рязане и документацията на конкретната система.
Най-важната задача на THC е поддържането на височината на рязане в границите, изисквани от технологията. Това помага за запазване на подходящата геометрия на дъгата, стабилността на процеса и повторяемостта на детайлите по цялата плоча.
THC и IHS – два различни етапа на контрол на височината
На практика често се смесват понятията THC и откриване на повърхността на материала, но това са отделни функции. THC отговаря преди всичко за корекцията на височината по време на рязане. Определянето на положението на повърхността на ламарината преди започването на пробиването обикновено се извършва от IHS, т.е. Initial Height Sensing.
IHS може да работи, например, чрез инфрачервен сензор, механичен сензор или друг метод за измерване, предвиден от производителя. След откриването на повърхността контролерът определя референтна точка, повдига горелката до височината на пробиване, а след извършване на пробиването преминава към височината на самото рязане. Едва тогава регулирането на THC може да поеме текущата корекция на разстоянието.
Разделянето на тези етапи е важно. Височината на пробиване, височината на рязане и височината на преминаване не са един и същ параметър. Всеки от тях трябва да бъде избран в съответствие с технологичната таблица за материала, неговата дебелина, интензитета на тока, вида на газа и консумативите.
Защо височината на горелката влияе върху качеството на рязането?
Разстоянието между горелката и материала влияе върху концентрацията на дъгата, ширината на прореза, ъгъла на ръба, количеството шлака или стружки, както и качеството на отворите. Височината на горелката влияе също така върху издръжливостта на дюзата, електрода и защитния екран, особено при пробиване и работа върху неравни листове.
При правилно подбрани параметри може да се постигне:
- по-постоянна ширина на прореза;
- по-чист ръб и по-малко количество шлака;
- по-добър контрол върху наклона на ръба;
- по-точни размери на детайла след отчитане на компенсацията на прореза;
- по-малък риск от контакт на горелката с материала;
- по-предвидимо износване на експлоатационните части.
Самият THC не може да замести правилната скорост на рязане, подходящата интензивност, добрите консумативи, изправната газова система или стабилната механика на масата. Той е един от елементите на целия технологичен процес.
Какво се случва, когато горелката е настроена прекалено високо?
Когато разстоянието между горелката и материала е прекалено голямо, дъгата става по-малко концентрирана. Това може да влоши преноса на енергия към зоната на рязане и да промени геометрията на прореза.
Типичните последствия от прекалено високо разположен горелка са:
- по-голям положителен наклон на ръбовете;
- по-широка прорезна цепнатина;
- по-лоша размерна точност на детайлите;
- влошаване на качеството на малките отвори;
- по-голям риск от недорязване при неправилно избрана скорост;
- повече довършителна обработка след рязане.
Следва да се има предвид, че подобни симптоми могат да се дължат и на износена дюза, неподходящ газ, твърде ниска скорост или неправилно избрана интензивност. Диагностиката трябва винаги да отчита целия набор от параметри.
Какво се случва, когато горелката е настроена прекалено ниско?
Твърде малкото разстояние увеличава риска от контакт на горелката с материала, отломки или деформирана ламарина. При пробиване опасността е особено голяма, тъй като в зоната на рязане се появяват разтопен метал и интензивни отломки.
Последиците могат да бъдат:
- ускорено износване на дюзата, електрода и защитния кожух;
- повреда на горелката вследствие на сблъсък;
- нестабилност на дъгата;
- опалвания и по-голямо количество отпадъчен материал;
- прекъсвания в работата, свързани с подмяната на консумативи;
- повреда на детайла или прекъсване на процеса.
Височината трябва да се настройва съгласно препоръките на производителя на плазмения източник и комплекта с консумативи. Промяната на материала, дебелината, скоростта или интензивността може да наложи актуализиране на настройките.
Как работи системата THC стъпка по стъпка?
- Откриване на повърхността: системата IHS определя местоположението на ламарината и отправната точка за ос Z.
- Настройка на височината на пробива: горелката се повдига до стойност, която е безопасна за започване на дъгата и ограничаване на въздействието на отлетъците.
- Пробиване на материала: след изтичане на зададеното време за пробиване управлението преминава към следващия етап от програмата.
- Преминаване към височина на рязане: горелката се позиционира на височината, необходима за стабилно водене на дъгата.
- Регулиране по време на рязане: THC анализира сигнала, най-често напрежението на дъгата, и въвежда корекции по ос Z в съответствие с настройките на системата.
- Преминаване и следващо пробиване: горелката се повдига до височината на преминаване, за да се ограничи рискът от закачане на детайла или изрязаните елементи.
Точната последователност може да варира в зависимост от системата. Ето защо параметри като височина на пробиване, закъснение на пробиване, височина на рязане, напрежение на дъгата, закъснение на THC и височина на преминаване трябва да се вземат от съответните технологични данни.
Отвори, ъгли и пробиване – кога THC изисква специално внимание?
THC е много полезен при вълнистостта на ламарината, но в някои участъци от траекторията реакцията му може да влоши резултата. Това важи особено за малки отвори, остри ъгли, къси дъги и зони, където машината забавя скоростта си.
Когато скоростта на движението намалее, условията на дъгата се променят и контролерът може погрешно да интерпретира промяната в напрежението като промяна във височината. В зависимост от системата тогава се използват функции като блокировка на THC, блокировка на ъглите, функция „anti-dive“ или временно замразяване на ос Z. Тяхното използване трябва да е в съответствие с възможностите на контролера и препоръките на производителя.
Пробиването е отделен етап от процеса. Обикновено се извършва на по-голяма височина от самата рязане, за да се ограничи въздействието на разтопения метал върху износващите се части. След пробиването горелката преминава на височината на рязане и едва тогава започва регулирането, съответстващо на контура.
Влияние на THC върху качеството и разходите за рязане
Добре конфигурираната система за контрол на височината може да намали броя на детайлите, изискващи корекции, и да подобри повторяемостта на производството. Предимствата са особено очевидни при по-големи листове, тънки ламарини, склонни към изкривяване, серийно производство и детайли с сложни контури.
THC може да допринесе за:
- по-малък износ на консумативите благодарение на ограничаването на неправилното разстояние и сблъсъците;
- по-малко допълнително шлифоване или отстраняване на грапавини;
- по-стабилно качество при променящо се положение на ламарината;
- по-добро оползотворяване на времето на оператора;
- по-малко непланирани спирания.
Реалният икономически ефект зависи от вида на производството, качеството на настройките, състоянието на механиката на машината, параметрите на рязане и сервизната дисциплина. THC не гарантира автоматично перфектен ръб, но помага за поддържането на условията, необходими за постигането му.
Как да изберем и настроим THC системата?
При избора на система трябва да се вземат предвид източникът на плазма, машината горелка, CNC контролерът, задвижването на ос Z, видът на масата и планираният диапазон от материали. Най-добри резултати дава цялостно решение, при което всички елементи са съвместими и конфигурирани въз основа на технологичните данни на производителя.
Преди пускане в експлоатация проверете:
- дали системата разполага с подходящ метод IHS за използваните листове;
- дали източникът на плазма предоставя правилния сигнал за напрежение на дъгата към CNC;
- дали задвижването на ос Z реагира плавно и без прекомерни люфтове;
- дали настройките за височина, скорост и интензивност са взети от актуалните таблици за рязане;
- дали консумативите са подходящи за съответния процес и не са износени;
- дали CAM програмата отчита пробиване, преминавания, ъгли и малки отвори;
- имат ли операторите процедура за контрол на качеството на първата детайла.
Рязане без контрол на височината и с THC – сравнение
| Област | Без активна корекция на височината | С правилно настроена THC |
|---|---|---|
| Вълнообразност на ламарината | Горелката може да поддържа постоянна позиция по оста Z, въпреки промяната в нивото на материала | Системата може да коригира височината по време на рязане в съответствие със сигнала от дъгата |
| Повторяемост на ръбовете | Зависи в по-голяма степен от равнинността на материала и ръчните корекции | Може да бъде по-стабилна при подходящи параметри на процеса |
| Износ на частите | По-висок риск от работа извън правилното разстояние | Може да бъде по-предвидимо при ограничаване на сблъсъците и грешната височина |
| Малки отвори и ъгли | Изискват подходяща програма и настройки на движението | Изискват подходяща програма и евентуално блокиране на THC в зависимост от системата |
Най-честите признаци за неправилно настроена височина на горелката
Ако качеството на рязането варира между отделните детайли или се влошава на различни места по листа, е добре да се провери не само височината на горелката, но и целият процес.
- голямо количество шлака или стружки;
- неравен или променлив наклон на ръба;
- прекалено широка или неравномерна резба;
- проблеми с пробиването;
- бързо износване на дюзите и електродите;
- удари на горелката по ламарината или изрязаните елементи;
- вълнообразно движение по ос Z или прекомерни движения на горелката в ъглите.
Преди да промените параметрите на THC, проверете състоянието на износващите се части, масата и кабелите, налягането и качеството на газа, скоростта на рязане, настройките на CAM, състоянието на механиката на масата и равнинността на материала. Сервизните работи по електрическите системи и източника на плазма трябва да се извършват от упълномощени лица в съответствие с инструкциите на производителя.
FAQ – често задавани въпроси
Необходим ли е THC във всяка CNC плазмена резачка?
Не всяко просто приложение изисква усъвършенстван контрол на височината, но при серийно производство, по-големи листове, тънък ламаринен лист и изискване за повторяемо качество, THC е много ценен елемент от работната станция.
THC сам ли открива повърхността на ламарината?
Най-често откриването на повърхността се извършва в отделен етап от IHS. THC отговаря преди всичко за регулирането на височината по време на рязане. Конкретната архитектура зависи от използваната система.
Подобрява ли THC качеството на малките отвори?
Може да помогне за поддържането на правилната височина по правите участъци, но при малки отвори и къси дъги реакцията на THC може да изисква ограничаване или временно блокиране. Ключови са също скоростта, височината на рязане, качеството на детайлите и CAM стратегията.
Защо горелката се повдига или спуска в ъглите?
В ъглите машината обикновено забавя скоростта, което може да промени напрежението на дъгата. Ако THC интерпретира тази промяна като разлика във височината, той може да коригира ненужно ос Z. Функциите за блокиране на ъглите или „anti-dive“ могат да бъдат полезни, стига да са налични в съответния контролер.
Обобщение
THC е една от ключовите системи на CNC плазмената резачка, тъй като помага за поддържането на правилната височина на горелката над материала по време на рязане. В съчетание с правилен IHS, актуални таблици за рязане, изправни консумативи и добре подготвена CAM програма, тя подпомага стабилността на процеса и качеството на ръбовете.
Най-добри резултати се постигат, когато контролът на височината се разглежда като част от целия процес: от равнинността на материала и настройката на пробива, през скоростта на рязане, до стратегията за ъгли и отвори. Така конфигурираната CNC плазма може да намали необходимостта от корекции, износването на частите и риска от непланирани прекъсвания.
