Machine de découpe plasma CNC : analyse d'optimisation du processus

Avec le développement continu de la technologie de découpe plasma, l'utilisation de Machines de découpe plasma CNC devient de plus en plus répandu.

Qu'est-ce qu'une machine de découpe plasma CNC

Le Machine de découpe plasma CNC Il s'agit de l'un des principaux équipements de découpe et de découpage utilisés pour les tôles de moyenne et petite épaisseur. Il offre de nombreux avantages, tels qu'une utilisation simple, une grande précision, une grande efficacité et une faible intensité de main-d'œuvre.

Il est largement utilisé dans diverses industries, notamment l'industrie chimique, l'industrie automobile, l'industrie des machines, l'industrie du transport ferroviaire, entre autres.

Lorsque les méthodes de découpe traditionnelles ne parviennent pas à couper des matériaux résistants, les machines de découpe plasma CNC s'avèrent utiles.

En termes de vitesse de coupe, lors de la coupe de plaques d'acier au carbone d'épaisseur moyenne et faible, la vitesse de découpe au plasma CNC est plus rapide que la vitesse de découpe à la flamme traditionnelle, et la surface de coupe reste lisse avec une déformation à chaud minimale.

De plus, la méthode de découpe plasma CNC est une option plus rentable que la découpe laser.

Principe de la découpe plasma

Un découpeur plasma fonctionne en ionisant un mélange de gaz via un arc haute fréquence. Ce gaz ionisé, ou plasma, est ensuite expulsé de la buse de découpe sous l'effet de la pression du gaz.

La température du plasma est extrêmement élevée, dépassant de loin le point de fusion du matériau découpé.

Cela provoque une fusion rapide du matériau, qui est ensuite emporté par le gaz à haute pression de la buse. Ce processus produit une quantité importante de fumée et de scories en fusion.

Les découpeurs plasma nécessitent donc des systèmes d'élimination des poussières et des scories. Grâce à différents mélanges de gaz, le plasma peut découper des métaux de matériaux et d'épaisseurs variés, excellant particulièrement dans la découpe des métaux non ferreux.

Choisir le procédé de découpe plasma

Lors de l'usinage par commande numérique par ordinateur (CNC) d'une découpeuse plasma, la programmation constitue l'étape initiale. Le processus d'usinage suit une séquence préprogrammée.

Dans cette phase de programmation, des facteurs tels que la vitesse de coupe, la séquence de coupe et le point de départ jouent un rôle essentiel dans la détermination de la qualité de la coupe.

Sélection du point de départ

Idéalement, le point de départ de la découpe doit se situer au bord de la feuille ou à l'intérieur d'un joint déjà découpé. Si la buse est trop éloignée du matériau, la découpe sera incomplète et entraînera un gaspillage inutile de matériau.

À l'inverse, une buse trop proche peut provoquer un court-circuit. Cela endommage non seulement le matériau et affecte la qualité de coupe, mais peut également endommager la buse.

Choix du sens de coupe

La direction de la coupe doit garantir que le bord final coupé est en grande partie séparé du matériau principal.

En cas de détachement prématuré, le cadre fin entourant la pièce risque de ne pas résister aux contraintes thermiques de la coupe, ce qui entraînera un déplacement de la pièce pendant le processus. Ce déplacement peut entraîner des imprécisions dimensionnelles, affectant la qualité de la coupe.

Sélection de la séquence de coupe

Lors de la programmation, pour maximiser l'utilisation du matériau, la pièce est souvent imbriquée dans la feuille.

Ainsi, la séquence de coupe détermine l'ordre d'enlèvement de matière. En général, elle suit le principe de la découpe des petites pièces avant les grandes et des contours intérieurs avant les contours extérieurs.

Dans le cas contraire, les contraintes générées lors de la découpe de contours intérieurs ou de pièces plus petites peuvent entraîner une concentration de contraintes, ce qui peut entraîner la mise au rebut de la pièce.

Choisir la vitesse de coupe

Le choix de la vitesse de coupe est influencé par divers facteurs, tels que le type et l'épaisseur du matériau, la conception de la buse, le courant de coupe et le gaz choisi.

Cependant, sous la même puissance et dans les mêmes conditions, une vitesse de coupe plus rapide entraîne un biseau plus grand sur la pièce.

Par conséquent, la buse doit être perpendiculaire au matériau lors de la découpe afin de faciliter l'élimination rapide des scories. Pour garantir l'efficacité, la vitesse de coupe maximale doit être choisie sans compromettre la qualité de la coupe.

Optimisation de la découpe plasma

Optimisation de la table de découpe

La table de découpe de la machine est supportée par plusieurs diaphragmes. Comme illustré à la figure 1, la distance entre deux diaphragmes est de 110 mm.

Lors de la découpe de petites pièces, la pièce tombe souvent entre les diaphragmes, ce qui la rend difficile à récupérer. Le diaphragme lui-même est une plaque d'acier plane et droite de 8 mm × 190 mm × 4 600 mm. En raison des coupes fréquentes, le diaphragme inférieur accumule une quantité importante de scories d'oxyde, ce qui peut nuire à la qualité de la coupe. Par conséquent, il nécessite un nettoyage ou un remplacement fréquent pour maintenir un fonctionnement normal de la coupe.

Schéma d'optimisation et mise en œuvre de la table de coupe

Dans l'industrie, les structures et les lots de produits ne sont souvent pas fixes, ce qui conduit à recourir à l'imbrication pour économiser des matériaux. Cela implique de faire correspondre la composition des matériaux de grande et de petite taille.

Actuellement, nous devons nous attaquer à la question de savoir comment améliorer le taux d’utilisation des machines de découpe plasma et prolonger la durée de vie des bancs de découpe grâce à l’innovation du processus des bancs plasma.

Pour relever ce défi, nous analysons et catégorisons d'abord les produits de découpage existants. Nous sélectionnons ensuite la plus petite pièce coupante, déterminons sa taille et concevons un nouvel ensemble d'établi adapté aux conditions du site, comme illustré à la figure 2.

(1) Schéma spécifique.

La plate-forme a une taille de 1500 mm × 3000 mm et peut être combinée avec plusieurs plates-formes.
Le cadre extérieur de la plateforme est constitué de plaques de 4 mm pliées en U et soudées pour former une structure rectangulaire. Cette conception assure la rigidité du cadre et empêche toute déformation lors du levage.
À l'intérieur du cadre se trouvent deux ou trois pièces en V pliées par des plaques de 4 mm et fixées longitudinalement. De plus, une encoche de 3,5 mm de large est pratiquée sur la poutre longitudinale pour faciliter l'insertion du diaphragme.
Le diaphragme est constitué d'une plaque de 1500 mm × 200 mm dont un côté est découpé en une structure dentelée.

(2) Processus de mise en œuvre spécifique.

Concevez la longueur, la largeur, la hauteur et l'espacement des cloisons de l'établi de coupe en fonction des paramètres de l'équipement et de la taille des pièces de coupe requises.
Réalisez l'établi de coupe selon le dessin de conception.
Toutes les pièces de la table de découpe sont découpées en une seule fois à l'aide d'une machine de découpe CNC, ce qui permet d'obtenir des tailles précises et un remplacement pratique du diaphragme.
Le cadre de la table de découpe est programmé et plié à l'aide d'une cintreuse CNC, ce qui permet un positionnement précis des dimensions et une bonne formabilité.
Assemblez, soudez et construisez le cadre de l'établi de coupe.
Insérez le diaphragme dans la table de coupe.
Placez la table de découpe sur la table d'origine. Lors de la découpe, placez le matériau sur la table mobile, comme illustré à la figure 3.
Dessin physique de la table de travail après optimisation de la machine de découpe plasma CNC
Fig. 3 Dessin physique de la table de travail après optimisation de la machine de découpe plasma CNC

Optimisation du chemin dans le processus de coupe

Pendant le processus de coupe, il se produit un mouvement relatif entre la pièce usinée et le matériau restant en raison de l'effet de dilatation thermique et de contraction à froid de la plaque.

Le mouvement relatif peut être classé en trois situations en fonction de la différence entre le poids de la pièce usinée et le poids du matériau restant :

Lorsque le poids de la pièce usinée est supérieur à celui du matériau restant, la pièce usinée reste immobile tandis que le matériau restant se déplace par rapport à la plateforme. Cela n'affecte pas la taille de la pièce usinée.
Lorsque le poids de la pièce usinée est inférieur au poids de la matière restante, la pièce usinée se déplace par rapport à la plateforme tandis que la matière restante reste immobile. Il en résulte une certaine déviation de la pièce usinée.
Lorsque le poids de la pièce usinée est égal au poids du matériau restant, la pièce usinée et le matériau restant peuvent se déplacer par rapport à la plate-forme, ce qui peut affecter la taille de la pièce usinée.
La pratique a montré que l'erreur dimensionnelle des pièces usinées varie généralement de 0,3 à 4 mm en raison du mouvement relatif de la pièce usinée ou du matériau restant par rapport à la plate-forme.

Optimisation des équipements plasma

Lors du processus de découpe au plasma à air, la partie supérieure du noyau de l'électrode subit une réaction d'oxydation à haute température avec l'oxygène de l'air, ce qui rend inévitable l'usure de l'électrode.

La durée de vie d'une électrode est liée au nombre d'amorçages d'arc ; dans les mêmes conditions, plus les amorçages d'arc sont nombreux, plus l'électrode s'use. Des amorçages d'arc fréquents réduisent considérablement la durée de vie de l'électrode.

Cependant, le processus de coupe continue réduit le nombre de points de départ pour les pièces à bords non communs, ce qui fait que les pièces à bords partagés n'ont qu'un seul point de départ de coupe.

Cela réduit le nombre de démarrages d'arc pendant la coupe, améliorant ainsi la durée de vie de l'électrode.

Conclusion

L'innovation du procédé présente plusieurs avantages. Premièrement, elle améliore considérablement le taux d'utilisation de la machine de découpe plasma. Deuxièmement, le remplacement pratique du diaphragme de la table de travail réduit de moitié le taux de remplacement, réduisant ainsi les coûts de remplacement. Troisièmement, elle permet de répondre aux exigences de découpe de petites pièces.

Actuellement, ce procédé innovant est largement utilisé pour le découpage des structures en acier des wagons de voyageurs. Chaque wagon comportant de nombreuses petites pièces à découper et à découper, cette innovation améliore l'efficacité du travail et réduit les coûts.

Lors de la découpe plasma, il convient de prendre en compte les points suivants : la loi de déformation et l'influence des pièces découpées sur les machines de découpe plasma CNC doivent être analysées. Avant la découpe, la plaque doit être correctement nivelée et fixée pour empêcher tout mouvement des pièces usinées pendant la découpe.

Lors de l'élaboration du programme de découpe, il convient de sélectionner un procédé de découpe adapté pour séparer la surface maximale de la pièce de la carte mère. Pour la découpe de pièces fines ou de formes spéciales, des méthodes de contrôle telles que la découpe par paires de deux pièces permettent de prévenir ou de réduire efficacement la déformation des pièces.

Comparée à l'oxycoupage, la découpe plasma CNC offre une qualité de coupe supérieure et des avantages pour l'industrie de transformation. Elle permet de découper tous types de métaux avec différents gaz de travail, notamment les métaux non ferreux.