Uma visão abrangente da máquina de corte a plasma CNC

Noções básicas

Uma Máquina de corte a plasma CNC , também conhecido como cortador de plasma CNC, é comumente usado para cortar metais para uma ampla variedade de propósitos. A máquina CNC a plasma é a máquina que aplica a abordagem de corte a plasma na usinagem CNC. Em uma operação de usinagem CNC convencional, brocas ou ferramentas de corte são usadas para cortar as peças de trabalho ou remover as peças indesejadas das peças de trabalho pela força física de perfuração, penetração ou fatiamento. Por outro lado, uma máquina CNC de plasma não usa as ferramentas de corte convencionais, mas sim um jato de plasma quente.

Este tipo de máquina é especialmente adequado para operações de usinagem que envolvem materiais eletricamente condutores. Por exemplo, materiais como aço, aço inoxidável, alumínio, latão ou cobre podem ser cortados por uma tocha de plasma. Existem mais materiais metálicos que podem ser cortados com as máquinas CNC de plasma. O corte a plasma também pode ser aplicado em outras configurações industriais, como fabricação, reparo e restauração de automóveis, construção, etc.

O que é plasma?

O plasma é considerado o quarto estado da matéria que não seja sólido, líquido e gasoso. Como sabemos, uma matéria muda seu estado de um para outro através da mudança de temperatura, aquecimento ou resfriamento. A natureza da mudança de temperatura é a dinâmica da energia. A regra básica é assim, quando uma matéria sólida é aquecida, ela gradualmente derrete e se transforma em líquido. Quando é mais aquecido, o líquido evapora em gás. Então, onde está o plasma nele?

Para colocar de forma simples e direta, quando o gás ou o vapor é ainda mais aquecido, o gás se torna ionizado e eletricamente condutor e se transforma em plasma. Um cortador de plasma transfere a energia do gás eletricamente condutor para os materiais eletricamente condutores, as peças de metal. O processo que transfere energia do plasma para as peças de trabalho provoca a remoção das peças com as quais o plasma entra em contato.

A forma como as peças das peças são removidas ou dissecadas por plasma é mais semelhante à da usinagem por descarga elétrica ou ao corte a laser do que a usinagem CNC tradicional. Em vez de dissecar fisicamente as partes da peça de trabalho, o plasma derrete ou evapora as peças. O corte a plasma é considerado uma das medidas de corte de precisão na usinagem CNC.

Construção e Princípio de Funcionamento

Existem três componentes essenciais de uma máquina CNC de plasma:a fonte de alimentação, o console de partida do arco de plasma e a tocha de plasma. A fonte de alimentação de um cortador de plasma converte a tensão CA em uma tensão CC constante que varia de 200 a 400 VCC. A tensão CC deve ser constante para manter o arco de plasma durante o processo de corte. O sistema de fonte de alimentação também controla a saída de corrente com base na quantidade necessária para cortar certos tipos e espessuras de materiais. Quanto mais espessa ou mais rígida for a peça de trabalho, maior será a saída de corrente elétrica.

Uma máquina de plasma CNC normalmente carrega uma tocha de plasma, e a tocha pode ser movida em um caminho direcionado por um computador. O termo "CNC" é referido como "Controle Numérico Computadorizado", o que significa que um computador é usado para direcionar o movimento da máquina com base em códigos numéricos em um programa.

A tocha da máquina de corte a plasma CNC pode cortar aço, aço inoxidável, alumínio, latão e cobre, bem como outros metais condutores. Muitas vezes, é implantado em oficinas de fabricação, oficinas de reparo e restauração automotiva, construções industriais ou operações de recuperação e sucateamento.

Devido à alta velocidade e natureza precisa desses cortadores, a utilização do corte a plasma tem sido difundida desde aplicações CNC industriais de grande escala até pequenas oficinas de hobby. Mas há componentes ainda mais cruciais que valem a pena dar uma olhada:

Todos os componentes eletrônicos do CNC e do sistema de acionamento funcionam e se comunicam muito rapidamente, muitas vezes medindo e atualizando as informações de posição a cada poucos milissegundos. Isso permite que o movimento da máquina seja suave e preciso o suficiente para produzir peças de corte a plasma com qualidade de borda suave, reta, consistente e dimensões precisas da peça.

• Tocha e controlador de tocha: Para cortar peças de chapas metálicas, o CNC direciona o movimento da tocha. Um programa de peças é então responsável por dizer à tocha quando ligar e desligar. Esses programas de peças são normalmente criados por um software chamado de "pós-processador", que pode pegar uma geometria de peça de um arquivo CAD e traduzi-la para uma linguagem (geralmente chamada de códigos M e códigos G ) que o CNC pode ler.
• Sistema de acionamento: Uma máquina de corte a plasma CNC também inclui um sistema de acionamento que compreende amplificadores de acionamento, motores, codificadores e cabos. Existem pelo menos dois motores para o eixo X e o eixo Y, respectivamente. Existe então um amplificador de driver para cada motor, que pega um sinal de baixa potência do CNC e o transforma em um sinal de alta potência para iniciar o motor. Cada eixo incorpora um mecanismo de feedback, normalmente um codificador, que gera um sinal digital para indicar a distância percorrida pelo eixo. Os cabos então direcionam a energia para o motor do amplificador e transportam os sinais de posição do codificador de volta ao CNC.
• Sistema de E/S: O cortador de plasma CNC terá um sistema elétrico que cuida das entradas e saídas. É essencialmente assim que o plasma é ativado pelo CNC no momento ideal. Por exemplo, isso pode ser feito ligando uma saída que fecha um relé. O CNC do cortador de plasma usa entradas como um aviso para quando o arco de plasma foi iniciado e está pronto para se mover. Essas são as entradas e saídas mais fundamentais necessárias, mas, obviamente, pode haver muito mais.

Muitos outros recursos podem ser complementados com o cortador de plasma CNC, como sistemas de controle de altura de tensão de arco, sistemas de chanfro de plasma, sistemas integrados de controle de plasma e assim por diante. No entanto, o básico de um cortador de plasma CNC descrito acima será comum a todas essas máquinas, das mais simples às mais complicadas.

Princípio de funcionamento explicado

Como mencionado acima, o gás de plasma é acionado pelos arcos que são gerados pelo eletrodo da fonte de energia. O primeiro é o arco piloto e seguido pelo arco principal.

Quando a fonte de energia é operada, ela aplica a tensão negativa ao eletrodo, que é o cátodo do circuito do arco piloto. Em seguida, uma tensão positiva temporária foi colocada no bico, que é o ânodo do circuito do arco piloto, e o arco piloto seria então iniciado. À medida que o arco piloto flui através da abertura do bocal para a peça de trabalho, o circuito do arco principal seria gerado e a operação de corte real seria acionada para aumentar a amperagem de corte ideal.

Quando o bocal é aberto pelo arco principal, a máquina de plasma produziria plasma até 20.000°C e se moveria em direção à peça de trabalho. Uma vez que o calor é dado à peça de trabalho, a peça de trabalho localizada começa a derreter pelo gás de plasma vaporizado. Depois que a peça de trabalho localizada estiver completamente enfraquecida, as partes desejadas do material na peça de trabalho começarão a ser removidas. Nesse momento, a corrente e o bico controlariam o fluxo do gás de plasma, a fim de realizar os cortes mais precisos e reduzir a deformação dos produtos.

Quando tudo estiver pronto, a tocha de a máquina de plasma seguiria as instruções do programa CNC, para se mover pela superfície da peça de trabalho com velocidade apropriada e movimento necessário. Depois disso, os cortes desejados seriam feitos na peça de trabalho com a precisão ideal e acabamentos suaves conforme necessário.

Vantagens e custos

As máquinas de plasma controladas por CNC garantem a precisão ideal das peças finais. Além disso, mesmo os materiais mais espessos podem ser processados ​​simplesmente pelo ajuste da fonte de alimentação. Portanto, eles podem ser usados ​​em uma variedade de aplicações. Além disso, as cortadoras a plasma permitem menores custos operacionais e de equipamento, o que a torna uma máquina de corte com alto valor e eficácia.

Custos

Os cortadores de plasma CNC, particularmente as tochas, já foram bastante caros. Por esta razão, eles geralmente só eram encontrados em oficinas de soldagem profissional e garagens e lojas particulares muito bem abastecidas. No entanto, as tochas de plasma modernas estão se tornando mais baratas e agora estão dentro da faixa de preço de muitos amadores, que pode ser inferior a US$ 300.

As unidades mais antigas podem ser muito pesadas, mas ainda portáteis, enquanto algumas mais novas com tecnologia inverter pesam apenas um pouco, mas igualam ou excedem as capacidades das mais antigas.

Segurança do operador para usinagem relacionada a plasma

Para garantir a segurança daqueles que operam um cortador de plasma CNC, proteção adequada para os olhos e protetores faciais são necessários para evitar danos aos olhos (ou seja, olhos em arco), bem como danos causados ​​por detritos.

Luvas de couro, avental e jaqueta também são recomendados para evitar queimaduras por faíscas e metal quente. Trabalhar em uma área limpa e livre de líquidos, materiais e gases inflamáveis ​​é muito importante. Faíscas e metal quente de um cortador de plasma podem causar incêndios rapidamente se não estiverem isolados de objetos inflamáveis.

Os cortadores de plasma podem enviar faíscas quentes voando a até 1,5 metros de distância em determinadas situações. O operador da máquina normalmente fica cego para qualquer incêndio que tenha começado porque está atrás do protetor facial. Tome precauções de segurança para garantir que sua área de trabalho esteja livre de riscos de incêndio.