Un aperçu complet de la machine de découpe plasma CNC

Les bases

Une machine de découpe plasma CNC , également connu sous le nom de découpeur plasma CNC, est couramment utilisé pour couper les métaux à des fins très diverses. La machine CNC plasma est la machine qui applique l'approche de découpe plasma dans l'usinage CNC. Dans une opération d'usinage CNC conventionnelle, des forets ou des outils de coupe sont utilisés pour couper les pièces ou retirer les pièces indésirables des pièces par la force physique du perçage, de la pénétration ou du tranchage. D'autre part, une machine CNC à plasma n'utilise pas les outils de coupe conventionnels mais un jet de plasma chaud à la place.

Ce type de machines est particulièrement adapté aux opérations d'usinage impliquant des matériaux électriquement conducteurs. Par exemple, des matériaux tels que l'acier, l'acier inoxydable, l'aluminium, le laiton ou le cuivre peuvent tous être coupés par une torche à plasma . Il y a plus de matériaux métalliques qui peuvent être coupés avec les machines CNC à plasma. La découpe au plasma peut également être appliquée dans d'autres contextes industriels tels que la fabrication, la réparation et la restauration automobiles, la construction, etc.

Qu'est-ce que le plasma ?

Le plasma est considéré comme le quatrième état de la matière autre que le solide, le liquide et le gaz. Comme nous le savons, une matière change d'état de l'un à l'autre par le changement de température, de chauffage ou de refroidissement. La nature du changement de température est la dynamique de l'énergie. La règle de base est la suivante :lorsqu'une matière solide est chauffée, elle fond progressivement et se transforme en liquide. Lorsqu'il est encore chauffé, le liquide s'évapore en gaz. Alors, où est le plasma dedans ?

Pour le dire simplement et directement, lorsque le gaz ou la vapeur est encore plus chauffé, le gaz devient ionisé et électriquement conducteur et se transforme en plasma. Un découpeur plasma transfère l'énergie du gaz électriquement conducteur aux matériaux électriquement conducteurs, les pièces métalliques. Le processus qui transfère l'énergie du plasma aux pièces provoque le retrait des pièces en contact avec le plasma.

La façon dont les parties des pièces sont enlevées ou disséquées par plasma ressemble plus à celle de l'usinage par décharge électrique ou de la découpe au laser qu'à l'usinage CNC traditionnel. Au lieu de disséquer physiquement les pièces de la pièce, le plasma fond ou évapore les pièces. La découpe au plasma est considérée comme l'une des mesures de découpe de précision dans l'usinage CNC.

Principe de construction et de fonctionnement

Il y a trois composants essentiels d'une machine CNC plasma :l'alimentation électrique, la console de démarrage de l'arc plasma et la torche plasma. L'alimentation électrique d'un découpeur plasma convertit la tension alternative en une tension continue constante qui varie de 200 à 400 VDC. La tension continue doit être constante pour maintenir l'arc plasma pendant le processus de coupage. Le système d'alimentation contrôle également la sortie de courant en fonction de la quantité dont il a besoin pour couper certains types et épaisseurs de matériaux. Plus la pièce est épaisse ou rigide, plus le débit de courant électrique requis est important.

Une machine à plasma CNC porte généralement une torche à plasma, et la torche peut être déplacée dans un chemin dirigé par un ordinateur. Le terme "CNC" est appelé "Commande numérique par ordinateur", ce qui signifie qu'un ordinateur est utilisé pour diriger le mouvement de la machine en fonction de codes numériques dans un programme.

La torche de la machine de découpe plasma CNC peut couper l'acier, l'acier inoxydable, l'aluminium, le laiton et le cuivre, ainsi que d'autres métaux conducteurs. Il est souvent déployé dans les ateliers de fabrication, les ateliers de réparation et de restauration automobiles, les constructions industrielles ou les opérations de récupération et de mise au rebut.

En raison de la vitesse élevée et de la nature précise de ces découpeuses, l'utilisation de la découpe au plasma s'est répandue depuis les applications CNC industrielles à grande échelle jusqu'aux petits ateliers d'amateurs. Mais il y a des composants encore plus cruciaux qui valent la peine d'être examinés :

Tous les composants électroniques de la CNC et du système d'entraînement fonctionnent et communiquent très rapidement, mesurant et mettant souvent à jour les informations de position toutes les quelques millisecondes. Cela permet au mouvement de la machine d'être suffisamment fluide et précis pour produire des pièces découpées au plasma avec une qualité de bord lisse, droite et constante et des dimensions de pièces précises.

• Torche et contrôleur de torche : Pour couper des pièces à partir de plaques de métal, la CNC dirige le mouvement de la torche. Un programme de pièce est alors chargé de dire à la torche quand s'allumer et s'éteindre. Ces programmes de pièces sont normalement créés par un logiciel appelé "post-processeur", qui peut prendre une géométrie de pièce à partir d'un fichier CAO et la traduire dans un langage (généralement appelé codes M et codes G). ) que la CNC est capable de lire.
• Système de lecteur : Une machine de découpe plasma CNC comprend également un système d'entraînement qui comprend des amplificateurs d'entraînement, des moteurs, des codeurs et des câbles. Il y a au moins deux moteurs pour l'axe X et l'axe Y, respectivement. Il y a ensuite un amplificateur pilote pour chaque moteur, qui prend un signal de faible puissance de la CNC et le transforme en un signal de haute puissance pour démarrer le moteur. Chaque axe intègre un mécanisme de rétroaction, généralement un encodeur, qui génère un signal numérique pour indiquer la distance parcourue par l'axe. Les câbles dirigent ensuite l'alimentation vers le moteur depuis l'amplificateur et ramènent les signaux de position de l'encodeur à la CNC.
• Système d'E/S : Le découpeur plasma CNC aura un système électrique qui prend en charge les entrées et les sorties. C'est essentiellement ainsi que le plasma est activé par la CNC au moment optimal. Par exemple, cela peut être fait en activant une sortie qui ferme un relais. La CNC du découpeur plasma utilise des entrées comme une invite lorsque l'arc plasma s'est amorcé et est sur le point de se déplacer. Ce sont les entrées et les sorties les plus fondamentales requises, mais évidemment, il peut y en avoir beaucoup plus.

De nombreuses autres fonctionnalités peuvent être complétées par le découpeur plasma CNC, telles que les systèmes de contrôle de la hauteur de la tension de l'arc, les systèmes de biseau plasma, les systèmes de contrôle plasma intégrés, etc. Néanmoins, les bases d'un découpeur plasma CNC décrites ci-dessus seront communes à toutes ces machines, des plus simples aux plus compliquées.

Principe de fonctionnement expliqué

Comme mentionné ci-dessus, le gaz plasmagène est actionné par les arcs qui sont générés par l'électrode à partir de la source d'alimentation. Le premier est l'arc pilote et suivi de l'arc principal.

Lorsque la source d'alimentation fonctionne, elle applique la tension négative à l'électrode, qui est la cathode du circuit d'arc pilote. Ensuite, une tension positive temporaire a été placée sur la buse, qui est l'anode du circuit de l'arc pilote, et l'arc pilote serait alors initié. Au fur et à mesure que l'arc pilote s'écoule à travers l'ouverture de la buse vers la pièce, le circuit d'arc principal serait généré et l'opération de coupe réelle serait entraînée pour augmenter jusqu'à l'ampérage de coupe optimal.

Lorsque la buse est ouverte par le arc principal, la machine à plasma produirait du plasma jusqu'à 20 000 °C et se déplacerait vers la pièce. Une fois que la chaleur est donnée à la pièce, la pièce localisée commence à fondre par le gaz plasma vaporisé. Une fois que la pièce localisée est complètement affaiblie, les parties souhaitées du matériau sur la pièce commencent à être retirées. A ce moment, le courant et la buse contrôleraient le débit du gaz plasma, afin de poursuivre les coupes les plus précises et réduire la déformation des produits.

Quand tout est prêt, la torche de la machine à plasma suivrait les instructions du programme CNC, pour se déplacer sur la surface de la pièce avec une vitesse appropriée et le mouvement requis. Après cela, les coupes souhaitées seraient effectuées sur la pièce avec la précision optimale et des finitions lisses si nécessaire.

Avantages et coûts

Les machines plasma à commande CNC assurent la précision optimale des pièces finales. De plus, même les matériaux les plus épais peuvent être traités simplement par le réglage de la source d'alimentation. Par conséquent, ils peuvent être utilisés dans une variété d'applications. De plus, les découpeurs au plasma permettent de réduire les coûts d'équipement et d'exploitation, ce qui en fait une machine de découpe à haute valeur et efficacité.

Coûts

Les découpeurs plasma CNC, en particulier les torches, étaient autrefois assez chers. Pour cette raison, on ne les trouvait généralement que dans des ateliers de soudage professionnels et des garages et ateliers privés très bien approvisionnés. Cependant, les torches à plasma modernes deviennent moins chères et se situent désormais dans la fourchette de prix de nombreux amateurs, qui peut être inférieure à 300 $.

Les unités plus anciennes peuvent être très lourdes, mais toujours portables, tandis que certaines plus récentes dotées de la technologie d'onduleur ne pèsent que peu, mais égalent ou dépassent les capacités des anciennes.

Sécurité de l'opérateur pour l'usinage lié au plasma

Pour assurer la sécurité de ceux qui utilisent un découpeur plasma CNC, une protection oculaire et des écrans faciaux appropriés sont nécessaires pour éviter les lésions oculaires (c'est-à-dire les yeux d'arc) ainsi que les dommages causés par les débris.

Des gants en cuir, un tablier et une veste sont également recommandés pour éviter les brûlures dues aux étincelles et au métal chaud. Il est très important de travailler dans une zone propre exempte de liquides, de matériaux et de gaz inflammables. Les étincelles et le métal chaud d'un découpeur plasma peuvent rapidement provoquer des incendies s'ils ne sont pas isolés des objets inflammables.

Les coupeurs au plasma peuvent envoyer des étincelles chaudes jusqu'à 5 pieds de distance dans certaines situations. L'opérateur de la machine est généralement aveugle à tout incendie qui s'est déclaré car il se trouve derrière son écran facial. Prenez des mesures de sécurité pour vous assurer que votre zone de travail est exempte de risques d'incendie.