Una descripción completa de la máquina de corte por plasma CNC

Conceptos básicos

Una máquina de corte por plasma CNC , también conocido como cortador de plasma CNC, se usa comúnmente para cortar metales para una amplia variedad de propósitos. La máquina CNC de plasma es la máquina que aplica el enfoque de corte por plasma en el mecanizado CNC. En una operación de mecanizado CNC convencional, se utilizan brocas o herramientas de corte para cortar las piezas de trabajo o eliminar las partes no deseadas de las piezas de trabajo mediante la fuerza física de perforación, penetración o corte. Por otro lado, una máquina CNC de plasma no utiliza las herramientas de corte convencionales sino un chorro de plasma caliente.

Este tipo de máquinas son especialmente adecuadas para operaciones de mecanizado que involucran materiales eléctricamente conductores. Por ejemplo, materiales como acero, acero inoxidable, aluminio, latón o cobre pueden cortarse con un soplete de plasma. Hay más materiales metálicos que se pueden cortar con las máquinas CNC de plasma. El corte por plasma también se puede aplicar en otros entornos industriales, como fabricación, reparación y restauración de automóviles, construcción, etc.

¿Qué es el plasma?

El plasma se considera el cuarto estado de la materia además de sólido, líquido y gas. Como sabemos, una materia cambia de estado de uno a otro a través del cambio de temperatura, calentamiento o enfriamiento. La naturaleza del cambio de temperatura es la dinámica de la energía. La regla básica es la siguiente:cuando se calienta una materia sólida, se derrite gradualmente y se convierte en líquido. Cuando se calienta más, el líquido se evapora en gas. Entonces, ¿dónde está el plasma?

En pocas palabras, cuando el gas o el vapor se calientan aún más, el gas se ioniza y es eléctricamente conductor y se convierte en plasma. Un cortador de plasma transfiere la energía del gas eléctricamente conductor a los materiales eléctricamente conductores, las piezas de metal. El proceso que transfiere energía del plasma a las piezas de trabajo provoca la eliminación de las piezas en contacto con el plasma.

La forma en que las partes de las piezas se eliminan o diseccionan por plasma es más similar a la del mecanizado por descarga eléctrica o al corte por láser que al mecanizado CNC tradicional. En lugar de diseccionar físicamente las partes de la pieza de trabajo, el plasma derrite o evapora las partes. El corte por plasma se considera una de las medidas de corte de precisión en el mecanizado CNC.

Principio de construcción y funcionamiento

Hay tres componentes esenciales de una máquina CNC de plasma:la fuente de alimentación, la consola de inicio del arco de plasma y la antorcha de plasma. La fuente de alimentación de un cortador de plasma convierte el voltaje de CA en un voltaje de CC constante que oscila entre 200 y 400 VCC. El voltaje de CC tiene que ser constante para mantener el arco de plasma durante el proceso de corte. El sistema de suministro de energía también controla la salida de corriente en función de la cantidad que necesita para cortar ciertos tipos y espesores de materiales. Cuanto más gruesa o rígida sea la pieza de trabajo, se requiere una mayor salida de corriente eléctrica.

Una máquina de plasma CNC generalmente lleva una antorcha de plasma, y ​​la antorcha se puede mover en una ruta dirigida por una computadora. El término "CNC" se conoce como "Control numérico por computadora", lo que significa que se utiliza una computadora para dirigir el movimiento de la máquina según los códigos numéricos de un programa.

La antorcha de la máquina de corte por plasma CNC puede cortar acero, acero inoxidable, aluminio, latón y cobre, así como otros metales conductores. A menudo se implementa en talleres de fabricación, talleres de reparación y restauración de automóviles, construcciones industriales u operaciones de salvamento y desguace.

Debido a la alta velocidad y la naturaleza precisa de estos cortadores, la utilización del corte por plasma se ha generalizado desde aplicaciones CNC industriales a gran escala hasta pequeños talleres de aficionados. Pero hay componentes aún más cruciales que vale la pena echarle un vistazo:

Todos los componentes electrónicos del CNC y del sistema de accionamiento funcionan y se comunican muy rápidamente, a menudo midiendo y actualizando la información de posición cada pocos milisegundos. Esto permite que el movimiento de la máquina sea lo suficientemente suave y preciso para producir piezas cortadas con plasma con una calidad de borde uniforme, recta y uniforme, y dimensiones precisas de la pieza.

• Antorcha y controlador de antorcha: Para cortar piezas de placas de metal, el CNC dirige el movimiento de la antorcha. Un programa de pieza es entonces responsable de decirle a la antorcha cuándo encenderse y apagarse. Estos programas de pieza normalmente se crean mediante una pieza de software denominada "postprocesador", que puede tomar una geometría de pieza de un archivo CAD y traducirla a un idioma (generalmente denominados códigos M y códigos G). ) que el CNC es capaz de leer.
• Sistema de accionamiento: Una máquina de corte por plasma CNC también incluye un sistema de accionamiento que comprende amplificadores de accionamiento, motores, codificadores y cables. Hay al menos dos motores para el eje X y el eje Y, respectivamente. Luego hay un amplificador de controlador para cada motor, que toma una señal de baja potencia del CNC y la transforma en una señal de alta potencia para iniciar el motor. Cada eje incorpora un mecanismo de retroalimentación, normalmente un codificador, que genera una señal digital para indicar la distancia que ha recorrido el eje. Luego, los cables dirigen la energía al motor desde el amplificador y llevan las señales de posición del codificador de vuelta al CNC.
• Sistema de E/S: La cortadora de plasma CNC contará con un sistema eléctrico que se encarga de las entradas y salidas. Básicamente, así es como el CNC enciende el plasma en el momento óptimo. Por ejemplo, esto se puede hacer activando una salida que cierra un relé. El CNC de la cortadora de plasma utiliza entradas como aviso cuando el arco de plasma se ha iniciado y está listo para moverse. Esas son las entradas y salidas más fundamentales requeridas, pero obviamente, puede haber muchas más.

Muchas otras funciones pueden complementarse con la cortadora de plasma CNC, como sistemas de control de altura de voltaje de arco, sistemas de biselado de plasma, sistemas de control de plasma integrados, etc. No obstante, los conceptos básicos de una cortadora de plasma CNC descritos anteriormente serán comunes a todas estas máquinas, desde la más simple hasta la más complicada.

Explicación del principio de funcionamiento

Como se mencionó anteriormente, el gas de plasma es accionado por los arcos que genera el electrodo de la fuente de energía. El primero es el arco piloto y le sigue el arco principal.

Cuando se opera la fuente de poder, aplicaría el voltaje negativo al electrodo, que es el cátodo del circuito de arco piloto. Luego, se colocó un voltaje positivo temporal en la boquilla, que es el ánodo del circuito del arco piloto, y luego se iniciaría el arco piloto. A medida que el arco piloto fluye a través de la abertura de la boquilla hacia la pieza de trabajo, se generaría el circuito de arco principal y se impulsaría la operación de corte real para aumentar el amperaje de corte óptimo.

Cuando la boquilla es abierta por el arco principal, la máquina de plasma produciría plasma hasta 20.000°C y se movería hacia la pieza de trabajo. Una vez que se le da calor a la pieza de trabajo, la pieza de trabajo localizada comienza a derretirse por el gas de plasma vaporizado. Después de que la pieza de trabajo localizada esté completamente debilitada, las partes deseadas del material de la pieza de trabajo comenzarán a eliminarse. En ese momento, la corriente y la boquilla controlarían el flujo del gas plasma, con el fin de realizar los cortes más precisos y reducir la deformación de los productos.

Cuando todo esté listo, la antorcha de la máquina de plasma seguiría las instrucciones del programa CNC para moverse por la superficie de la pieza de trabajo con la velocidad adecuada y el movimiento requerido. Posteriormente, se realizarían los cortes deseados en la pieza de trabajo con la precisión óptima y acabados suaves según sea necesario.

Ventajas y costos

Las máquinas de plasma controladas por CNC aseguran la precisión óptima de las piezas finales. Además, incluso los materiales más gruesos pueden procesarse simplemente ajustando la fuente de alimentación. Por lo tanto, se pueden utilizar en una variedad de aplicaciones. Además, las cortadoras de plasma permiten menores costos operativos y de equipo, lo que la convierte en una máquina de corte de alto valor y eficacia.

Costos

Las cortadoras de plasma CNC, particularmente las antorchas, alguna vez fueron bastante caras. Por esta razón, generalmente solo se encontraban en talleres de soldadura profesional y garajes y talleres privados muy bien surtidos. Sin embargo, las antorchas de plasma modernas son cada vez más baratas y ahora están dentro del rango de precio de muchos aficionados, que pueden ser menos de $300.

Las unidades más antiguas pueden ser muy pesadas, pero aún portátiles, mientras que algunas más nuevas con tecnología inverter pesan solo un poco, pero igualan o superan las capacidades de las más antiguas.

Seguridad del operador para el mecanizado relacionado con plasma

Para garantizar la seguridad de quienes operan una cortadora de plasma CNC, se necesita una protección adecuada para los ojos y protectores faciales para evitar daños en los ojos (es decir, ojos de arco), así como daños por escombros.

También se recomiendan guantes de cuero, un delantal y una chaqueta para evitar quemaduras por chispas y metal caliente. Es muy importante trabajar en un área limpia y libre de líquidos, materiales y gases inflamables. Las chispas y el metal caliente de un cortador de plasma pueden provocar incendios rápidamente si no están aislados de objetos inflamables.

Los cortadores de plasma pueden enviar chispas calientes volando hasta 5 pies de distancia en ciertas situaciones. El operador de la máquina normalmente está ciego a cualquier incendio que haya comenzado porque está detrás de su careta. Tome precauciones de seguridad para asegurarse de que su área de trabajo esté libre de riesgos de incendio.