CNCプラズマ切断機の総合概要

基本

CNC プラズマ切断機 は、CNC プラズマ カッターとも呼ばれ、さまざまな目的で金属を切断するために一般的に使用されています。プラズマ CNC マシンは、CNC 加工におけるプラズマ切断アプローチを適用するマシンです。従来の CNC 機械加工作業では、ドリル ビットまたは切削工具を使用して、ワークピースを切断したり、ワークピースから不要な部分を突き刺したり、貫通したり、スライスしたりする物理的な力で除去します。一方、プラズマ CNC マシンは、従来の切削工具を使用せず、代わりに高温プラズマのジェットを使用します。

これらのタイプの機械は、導電性材料を含む機械加工操作に特に適しています。たとえば、鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、真鍮、銅などの材料は、すべてプラズマ トーチで切断できます。プラズマ CNC マシンで切断できる金属材料は他にもあります。プラズマ切断は、製造、自動車の修理と修復、建設など、他の産業環境にも適用できます。

プラズマとは?

プラズマは、固体、液体、気体以外の物質の第 4 の状態と見なされます。私たちが知っているように、物質は温度の変化、加熱または冷却によって、ある状態から別の状態に変化します。温度変化の性質は、エネルギーのダイナミクスです。基本的なルールは、固体を加熱すると徐々に溶けて液体になるというものです。さらに加熱すると、液体が蒸発して気体になります。では、プラズマはどこにあるのでしょうか?

簡単に言うと、ガスや蒸気をさらに加熱すると、ガスが電離して電気を通し、プラズマ化します。プラズマ カッターは、導電性ガスから導電性材料である金属ワークピースにエネルギーを伝達します。プラズマからワークピースにエネルギーを伝達するプロセスにより、プラズマが接触する部品が除去されます。

ワークピースのパーツがプラズマによって除去または切断される方法は、従来の CNC 機械加工よりも放電加工またはレーザー切断の方法に似ています。ワークピースのパーツを物理的に解剖する代わりに、プラズマはパーツを溶かすか蒸発させます。プラズマ切断は、CNC 加工における精密切断手段の 1 つと見なされます。

構造と動作原理

プラズマ CNC マシンには、電源、プラズマ アーク始動コンソール、およびプラズマ トーチの 3 つの重要なコンポーネントがあります。プラズマ カッターの電源は、AC 電圧を 200 ～ 400 VDC の範囲の一定の DC 電圧に変換します。切断プロセス中にプラズマ アークを維持するには、DC 電圧を一定にする必要があります。また、電源システムは、特定の種類や厚さの材料を切断するために必要な量に基づいて、電流出力を制御します。ワークピースが厚いほど、または剛性が高いほど、より大きな電流の出力が必要になります。

通常、CNC プラズマ マシンにはプラズマ トーチが搭載されており、トーチはコンピュータによって指示された経路で移動できます。 「CNC」という用語は「コンピューター数値制御」と呼ばれ、コンピューターを使用してプログラムの数値コードに基づいて機械の動きを指示することを意味します。

CNC プラズマ切断機のトーチは、鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、真鍮、銅、およびその他の導電性金属を切断できます。多くの場合、製造工場、自動車の修理および修復ワークショップ、工業用建造物、またはサルベージおよび廃棄作業に導入されます。

これらのカッターの高速で正確な性質により、プラズマ切断の利用は、大規模な工業用 CNC アプリケーションから小規模な愛好家のショップまで広まっています。しかし、検討する価値のあるさらに重要なコンポーネントがあります:

CNC および駆動システム内のすべての電子機器は、非常に迅速に動作および通信し、多くの場合、数ミリ秒ごとに位置情報を測定および更新します。これにより、機械の動きが滑らかで正確になり、滑らかで真っ直ぐで一貫したエッジ品質と正確な部品寸法を備えたプラズマ切断部品を製造できます。

• トーチとトーチ コントローラ: 金属板から部品を切断するために、CNC はトーチの動きを指示します。パート プログラムは、トーチにオンとオフのタイミングを伝える役割を果たします。これらのパート プログラムは、通常、「ポスト プロセッサ」と呼ばれるソフトウェアによって作成されます。ポスト プロセッサは、CAD ファイルからパーツのジオメトリを取得し、それを言語 (通常は M コードおよび G コードと呼ばれます) に変換できます。 ) CNC が読み取れること
• 駆動システム: CNC プラズマ切断機には、ドライブ アンプ、モーター、エンコーダ、およびケーブルで構成されるドライブ システムも含まれます。 X 軸と Y 軸にそれぞれ少なくとも 2 つのモーターがあります。次に、各モーター用のドライバー アンプがあり、CNC から低電力信号を取得し、それを高電力信号に変換してモーターを起動します。各軸にはフィードバック メカニズム (通常はエンコーダ) が組み込まれており、軸が移動した距離を示すデジタル信号を生成します。次に、ケーブルがアンプからモーターに電力を供給し、エンコーダからの位置信号を CNC に戻します。
• I/O システム: CNC プラズマ カッターには、入力と出力を処理する電気システムがあります。これは基本的に、CNC が最適なタイミングでプラズマをオンにする方法です。たとえば、これはリレーを閉じる出力をオンにすることで実行できます。プラズマ カッターの CNC は、入力をプロンプトとして使用して、プラズマ アークが開始され、移動する準備が整ったときを知らせます。これらは必要な最も基本的な入力と出力ですが、明らかに、さらに多くの入力と出力が存在する可能性があります。

CNC プラズマ カッターには、アーク電圧高さ制御システム、プラズマ ベベル システム、統合プラズマ制御システムなど、他の多くの機能を追加できます。それにもかかわらず、上記の CNC プラズマ カッターの基本は、最も単純なものから最も複雑なものまで、すべてのそのようなマシンに共通です。

動作原理の説明

上述のように、プラズマガスは、電源から電極によって生成されるアークによって作動する。最初はパイロット アークで、次にメイン アークが続きます。

電源が作動すると、パイロットアーク回路の陰極である電極に負の電圧が印加されます。次に、パイロット アーク回路の陽極であるノズルに一時的に正の電圧を印加すると、パイロット アークが開始されます。パイロット アークがノズル開口部を通ってワークピースに流れると、メイン アーク回路が生成され、実際の切断操作が駆動されて最適な切断アンペア数まで増加します。

メイン アークでは、プラズマ マシンは最大 20,000°C のプラズマを生成し、ワークピースに向かって移動します。ワークに熱が与えられると、局所的なワークは気化したプラズマガスによって溶融し始めます。局所的なワークピースが完全に弱体化した後、ワークピース上の材料の必要な部分が除去され始めます。その際、電流とノズルがプラズマガスの流れを制御し、最も正確なカットを追求し、製品の変形を減らします。

すべての準備が整ったら、トーチのトーチプラズマ マシンは、CNC プログラムの指示に従い、適切な速度と必要な動きでワークピースの表面を移動します。その後、必要に応じて、最適な精度と滑らかな仕上げでワークピースに目的のカットが行われます。

利点とコスト

CNC 制御のプラズマ マシンにより、最終部品の最適な精度が保証されます。また、動力源の調整だけで、より厚い材料も処理できます。したがって、さまざまなアプリケーションで使用できます。さらに、プラズマ切断機は設備費と運用費を抑えることができるため、価値と効率の高い切断機になります。

費用

CNC プラズマ カッター、特にトーチは、かつては非常に高価でした。このため、それらは通常、プロの溶接ショップと非常に品揃えの豊富な個人のガレージやショップでしか見られませんでした.しかし、最新のプラズマ トーチは安価になりつつあり、今では多くの愛好家の価格帯に収まっており、300 ドル未満になることもあります。

古いユニットは非常に重い場合がありますが、それでも持ち運び可能ですが、インバーター技術を備えた新しいユニットは重量が少ししかなくても、古いユニットと同等またはそれ以上の容量があります。

プラズマ関連加工のオペレーターの安全

CNC プラズマ カッターを操作する人の安全を確保するには、目の損傷 (アークアイなど) や破片による損傷を防ぐために、適切な目の保護具とフェイス シールドが必要です。

火花や溶銑によるやけどを防ぐため、革手袋、エプロン、ジャケットの着用もお勧めします。可燃性の液体、物質、ガスのない清潔な場所で作業することが非常に重要です。プラズマ カッターからの火花や高温の金属は、可燃物から隔離されていないと、すぐに火災を引き起こす可能性があります。

プラズマ カッターは、特定の状況で最大 5 フィート離れたところまで熱い火花を飛ばすことができます。マシンのオペレーターは、顔面シールドの後ろにいるため、通常、発生した火災に目がくらんでいます。安全対策を講じて、作業エリアに火災の危険がないことを確認してください。