Máquina de corte por plasma CNC: análisis de optimización de procesos

Con el desarrollo continuo de la tecnología de corte por plasma, la utilización de Máquinas de corte por plasma CNC se está volviendo cada vez más común.

¿Qué es la máquina de corte por plasma CNC?

El Máquina de corte por plasma CNC Es uno de los principales equipos de corte y troquelado que se utilizan para placas de espesor medio y pequeño. Ofrece numerosos beneficios, como fácil manejo, alta precisión, alta eficiencia de trabajo y baja intensidad de mano de obra.

Se utiliza ampliamente en diversas industrias, incluidas la industria química, la industria automotriz, la industria de maquinaria y la industria del tránsito ferroviario, entre otras.

Cuando los métodos de corte tradicionales no logran cortar materiales duros, las máquinas de corte por plasma CNC resultan útiles.

En términos de velocidad de corte, al cortar placas de acero al carbono de espesor medio y pequeño, la velocidad de corte por plasma CNC es más rápida que la velocidad de corte por llama tradicional, y la superficie de corte permanece lisa con una mínima deformación en caliente.

Además, el método de corte por plasma CNC es una opción más rentable que el corte por láser.

Principio del corte por plasma

Un cortador de plasma funciona ionizando una mezcla de gases a través de un arco de alta frecuencia. Este gas ionizado, o plasma, se expulsa luego por la boquilla de corte debido a la presión del gas.

La temperatura del plasma es extremadamente alta, superando ampliamente el punto de fusión del material que se está cortando.

Esto hace que el material se funda rápidamente y, a continuación, el material fundido es expulsado por el gas a alta presión de la boquilla. Este proceso produce una cantidad importante de humo y escoria fundida.

Por ello, los cortadores de plasma requieren sistemas de eliminación de polvo y escoria. Mediante el uso de diferentes mezclas de gases, el plasma puede cortar metales de diversos materiales y espesores, destacando especialmente en el corte de metales no ferrosos.

Elección del proceso de corte por plasma

En el proceso de operación de CNC (Control Numérico Computarizado) con un cortador de plasma, la programación es el paso inicial. El proceso de mecanizado sigue una secuencia preprogramada.

En esta fase de programación, factores como la velocidad de corte, la secuencia de corte y el punto de inicio juegan un papel fundamental a la hora de determinar la calidad del corte.

Selección del punto de partida

Lo ideal es que el punto de inicio del corte sea el borde de la lámina o dentro de una costura previamente cortada. Si la boquilla está demasiado lejos del material, el corte se realiza de forma incompleta y se desperdicia material innecesario.

Por el contrario, si la boquilla está demasiado cerca, puede provocar un cortocircuito, lo que no solo daña el material y afecta la calidad del corte, sino que también puede dañar la boquilla.

Elección de la dirección de corte

La dirección del corte debe garantizar que el borde final que se corta esté casi separado del material principal.

Si se desprende prematuramente, el marco delgado que rodea la pieza de trabajo puede no soportar la tensión térmica del corte, lo que hace que la pieza de trabajo se desplace durante el proceso. Este desplazamiento puede generar imprecisiones dimensionales que afecten la calidad del corte.

Selección de la secuencia de corte

Durante la programación, para maximizar la utilización del material, la pieza de trabajo a menudo se anida dentro de la chapa.

De esta forma, la secuencia de corte dicta el orden de eliminación del material. Generalmente, la secuencia sigue el principio de cortar las piezas más pequeñas antes que las más grandes y cortar los contornos internos antes que los externos.

De lo contrario, la tensión generada durante el corte de contornos internos o piezas más pequeñas puede provocar una concentración de tensión, lo que da como resultado una pieza de trabajo desechada.

Elección de la velocidad de corte

La selección de la velocidad de corte está influenciada por varios factores, como el tipo y el grosor del material, el diseño de la boquilla, la corriente de corte y el gas elegido.

Sin embargo, bajo la misma potencia y condiciones, una velocidad de corte más rápida da como resultado un bisel más grande en la pieza de trabajo.

Por lo tanto, la boquilla debe estar perpendicular al material durante el corte para facilitar la rápida eliminación de la escoria. Para garantizar la eficiencia, se debe elegir la velocidad de corte máxima sin comprometer la calidad del corte.

Optimización del corte por plasma

Optimización de la mesa de corte

La mesa de corte de la máquina cortadora está soportada por varios diafragmas. Como se ilustra en la Figura 1, la distancia entre dos diafragmas es de 110 mm.

Al cortar piezas pequeñas, la pieza de trabajo a menudo cae entre los diafragmas, lo que dificulta su recuperación. El diafragma en sí es una placa de acero plana y recta de 8 mm × 190 mm × 4600 mm. Debido al corte frecuente, el diafragma inferior acumula una cantidad significativa de escoria de óxido, lo que puede afectar negativamente la calidad del corte. Como resultado, requiere una limpieza o reemplazo frecuente para mantener las operaciones de corte normales.

Esquema de optimización e implementación de mesa de trabajo de corte

En la industria, las estructuras y los lotes de productos no suelen ser fijos, lo que lleva al uso del anidamiento para ahorrar materiales. Esto implica hacer coincidir la composición tipográfica de materiales grandes y pequeños.

Actualmente, necesitamos abordar la cuestión de cómo mejorar la tasa de utilización de las máquinas de corte por plasma y prolongar la vida útil de los bancos de corte a través de la innovación del proceso del banco de plasma.

Para afrontar este desafío, primero analizamos y clasificamos los productos de corte existentes. Luego seleccionamos la pieza de corte más pequeña, determinamos su tamaño y diseñamos un nuevo conjunto de mesa de trabajo según las condiciones del sitio, como se muestra en la Figura 2.

(1) Régimen específico.

La plataforma tiene un tamaño de 1500 mm × 3000 mm y se puede combinar con múltiples plataformas.
El marco exterior de la plataforma está hecho de placas de 4 mm que se pliegan en piezas en forma de U y se sueldan para formar una estructura de marco rectangular. Este diseño garantiza la rigidez del marco y evita la deformación durante la elevación.
En el interior del marco hay 2 o 3 piezas en forma de V que se pliegan mediante placas de 4 mm y se abrochan longitudinalmente en el marco. Además, se abre una muesca de 3,5 mm de ancho en la viga longitudinal para facilitar la inserción del diafragma.
El diafragma está hecho de una placa de 1500 mm × 200 mm con un lado cortado en una estructura dentada.

(2) Proceso de implementación específico.

Diseñe la longitud, el ancho, la altura y el espacio entre las particiones del banco de trabajo de corte según los parámetros del equipo y el tamaño de las piezas de corte requeridas.
Realizar el banco de trabajo de corte según el plano de diseño.
Todas las piezas de la mesa de corte se cortan a la vez mediante una máquina de corte CNC, lo que da como resultado tamaños precisos y un reemplazo conveniente del diafragma.
El marco de la mesa de corte se programa y se dobla utilizando una máquina dobladora CNC, lo que da como resultado un tamaño de posicionamiento preciso y una buena formabilidad.
Ensamblar, soldar y construir el marco del banco de trabajo de corte.
Inserte el diafragma en la mesa de corte.
Coloque la mesa de corte sobre la mesa de corte original. Al cortar, coloque el material sobre la mesa de corte móvil para cortar, como se muestra en la Figura 3.
Dibujo físico de la mesa de trabajo después de la optimización de la máquina de corte por plasma CNC
Fig. 3 Dibujo físico de la mesa de trabajo después de la optimización de la máquina de corte por plasma CNC

Optimización de trayectorias en el proceso de corte

Durante el proceso de corte, existe un movimiento relativo entre la pieza mecanizada y el material restante debido al efecto de expansión térmica y contracción en frío de la placa.

El movimiento relativo se puede clasificar en tres situaciones en función de la diferencia entre el peso de la pieza mecanizada y el peso del material restante:

Cuando el peso de la pieza mecanizada es mayor que el peso del material restante, la pieza mecanizada permanece estacionaria mientras que el material restante se mueve con respecto a la plataforma. Esto no afecta el tamaño de la pieza mecanizada.
Cuando el peso de la pieza mecanizada es menor que el peso del material restante, la pieza mecanizada se mueve con respecto a la plataforma mientras que el material restante permanece estacionario. Esto da como resultado una cierta desviación en la pieza mecanizada.
Cuando el peso de la pieza mecanizada es igual al peso del material restante, tanto la pieza mecanizada como el material restante pueden moverse con respecto a la plataforma, lo que puede afectar el tamaño de la pieza mecanizada.
La práctica ha demostrado que el error dimensional de las piezas mecanizadas suele oscilar entre 0,3 y 4 mm debido al movimiento relativo de la pieza mecanizada o del material restante con respecto a la plataforma.

Optimización de equipos de plasma

Durante el proceso de corte con plasma de aire, la parte superior del núcleo del electrodo sufre una reacción de oxidación a alta temperatura con el oxígeno del aire, por lo que el desgaste del electrodo es inevitable.

La vida útil de un electrodo está relacionada con el número de inicios de arco; en las mismas condiciones, cuanto más inicios de arco se produzcan, más se desgastará el electrodo. Los inicios de arco frecuentes reducen significativamente la vida útil del electrodo.

Sin embargo, el proceso de corte continuo reduce el número de puntos de inicio para piezas con bordes no comunes, lo que hace que las piezas con bordes compartidos solo tengan un punto de inicio de corte.

Esto reduce el número de inicios de arco durante el corte, mejorando así la vida útil del electrodo.

Conclusión

La innovación del proceso tiene varios efectos beneficiosos. En primer lugar, mejora enormemente la tasa de utilización de la máquina de corte por plasma. En segundo lugar, el reemplazo del diafragma de la mesa de trabajo es conveniente y reduce la tasa de reemplazo a la mitad, lo que reduce el costo de reemplazo. En tercer lugar, puede satisfacer los requisitos de corte de piezas pequeñas.

En la actualidad, esta innovación de proceso se utiliza ampliamente en el troquelado de estructuras de acero para vagones de pasajeros de ferrocarril. Como cada vagón tiene muchas piezas pequeñas que deben cortarse y troquelarse, esta innovación mejora la eficiencia del trabajo y ahorra costos.

Al utilizar el corte por plasma, se deben tener en cuenta los siguientes problemas: se debe analizar la ley de deformación y la influencia de las piezas de corte de las máquinas de corte por plasma CNC. Antes de cortar, se debe realizar un tratamiento de nivelación de la placa adecuado y se debe fijar la placa para evitar el movimiento de las piezas mecanizadas durante el corte.

Al elaborar el programa de corte, se debe seleccionar un proceso de corte razonable para separar la superficie de tamaño máximo de la pieza de trabajo de la placa base. Para cortar piezas delgadas o con formas especiales, los métodos de control como el corte en pares de dos piezas pueden prevenir o reducir eficazmente la deformación de las piezas de corte.

En comparación con el corte por llama, el corte por plasma CNC es superior en términos de calidad de corte y beneficios en la industria de procesamiento. Puede cortar todo tipo de metales con diferentes gases de trabajo, especialmente metales no ferrosos.