Hersteller sollten die Fortschritte beim Plasmaschneiden zur Kenntnis nehmen

Sep 04, 2023

Ein älterer Plasmaschneidetisch ist das Arbeitstier für viele Betriebe, die sich auf die Schwerfertigung spezialisiert haben. Ein moderneres Plasmaschneidsystem kann denselben Betrieben dabei helfen, neue Effizienzen zu erzielen, die mit älterer Technologie nicht möglich sind.

In vielen Geschäften ist die „Schneidemaschine“ die Plasmaschneidemaschine. Auch Wasserstrahlen und Laser schneiden Metall, aber wenn es um das kostengünstige und effiziente Schneiden von Stahlplatten geht, ist die Plasmaschneidmaschine in der Regel die Ausrüstung der Wahl.

Wenn viele Leute an die Schneidemaschine ihrer Werkstatt denken, denken sie leider zuerst an eine Plasmaschneidemaschine aus dem späten 20. Jahrhundert. Der Schneidetisch verfügt nicht über die Fähigkeiten moderner Geräte von heute. Tatsächlich werden viele Tische heute neben dem Plasmaschneiden auch mit Bohr-, Gewindeschneid-, Autogenschneide-, Markier- und Anfasfunktionen ausgestattet sein.

Werfen wir einen Blick auf einige der bedeutenden technologischen Fortschritte, die in den letzten 25 Jahren erzielt wurden.

CNC-Geräte waren vor 25 Jahren für den Betrieb auf Kathodenstrahlröhren und Spulenbandlaufwerke angewiesen. Heutzutage sind CNC-Maschinen PC-basiert und wahrscheinlich drahtlos mit dem Internet verbunden. Dies ermöglicht nicht nur das Laden von Schneidprogrammen aus der Ferne, sondern, was noch wichtiger ist, es ermöglicht dem Hersteller der Ausrüstung, die Technologie aus der Ferne zu diagnostizieren, falls Betriebsfehler auftreten. Darüber hinaus können kundenspezifische Software und Updates problemlos in die CNC geladen werden, wenn dem Gerätemix eine neue Funktion, wie etwa das Markieren, hinzugefügt wird.

In den frühen Tagen verwendeten Plasmaschneidsysteme eine Wolframelektrode, Stickstoff als Schneidgas und CO2 als Schutzschild. Die meisten Systeme hatten 600 Ampere. Jetzt kann eine 300-Ampere-Plasmaschneidstromquelle mit einer Hafniumelektrode und Sauerstoff als unterstützendem Schneidgas schneller und genauer (insbesondere bei Löchern) auf Kohlenstoffstahl schneiden als die alten 600-Ampere-Systeme.

Die Leistungsänderungen vollziehen sich so schnell, dass es schwierig ist, Schritt zu halten. Während ein Metallverarbeiter vor 25 Jahren nur drei Gase für die idealen Schneidparameter zur Auswahl hatte, stehen ihm heute sechs zur Auswahl: Argon, CO2, Wasserstoff, Methan, Stickstoff und Sauerstoff. Einige Plasmaschneidsysteme verwenden beim Schneiden anderer Materialien als Kohlenstoffstahl sogar Wasser, um den Plasmalichtbogen einzuengen. Die technologischen Fortschritte haben dazu beigetragen, dass sich das Plasmaschneiden zu einer wirtschaftlichen Methode zum Formschneiden von Edelstahl und Aluminium entwickelt hat.

Das Autogenschneiden ist immer noch die alte Alternative und die wirtschaftlichste Methode zum Schneiden von Kohlenstoffstahl mit einer Dicke von mehr als 2 Zoll. Doch selbst diese ausgereifte Technologie hat im Laufe der Jahre einige Veränderungen erfahren.

Wenn ein Hersteller vor einem Vierteljahrhundert eine optionale Höhensteuerung und Zünder bestellte, entfernte der Bediener diese normalerweise nach etwa sechs Monaten. Die Bediener betrachteten sie als etwas, das nur im Weg war; waren Feuchtigkeit, Schlacke und Schmutz ausgesetzt; und waren in der Bewegung eingeschränkt, da der einfache Motor nur auf und ab gehen konnte. Heutzutage können Hersteller über eine integrierte Höhensteuerung verfügen, die den Brenner vor Gefahren schützt, sowie über interne Brennerzünder, die bei Bedarf konstant funktionieren. Servosteuerungen sorgen für eine reibungslose und zuverlässige Bewegung der Brenner, und für den Spitzenwechsel sind keine Werkzeuge erforderlich.

In vollautomatischen Systemen kann die CNC Oxyfuel-Verhältnisse so einstellen, dass sie Durchflussraten für unterschiedliche Dicken berücksichtigen. Der Bediener gibt lediglich die Dicke des zu schneidenden Materials ein und drückt den Startknopf.

Das Anfasen hat sich im Laufe der Jahre mit den Fortschritten in der Hardware und Software verbessert. Es muss noch viel Arbeit geleistet werden, aber die Hersteller kommen dem Ziel immer näher, Plasmaschneidsysteme einzusetzen, die dem Maschinenbediener die Arbeit des Anfasens so einfach und wiederholbar wie möglich machen.

Ein fertiges Teil kann mit einer Plasmaschneidanlage hergestellt werden, die nicht nur schneiden, sondern auch bohren, gewindeschneiden, fräsen, schräg schneiden und markieren kann. Mit der Ergänzung eines Autogenbrenners können auch sehr dicke Materialien verarbeitet werden.

Einige Anfasköpfe haben jetzt einen Nullpunktversatz. Dies hilft dem Programmierer besonders bei internen Fasen. Der Kopf selbst kann Winkel von ±47,5 Grad erreichen, während die Maschine völlig stationär bleibt. (Die Maschine muss ihre X- und Y-Achsen nicht bewegen, um Winkel zu erzielen.) Tatsächlich bedeutet dies, dass der Brenner geneigt werden kann, wenn er sich einer Ecke nähert, um eine Abschrägung auf der nächsten Seite des Teils vorzubereiten. Dadurch entfällt effektiv die Notwendigkeit einer gebogenen Ecke, wodurch die Menge an Blech, die zum Erreichen der Abschrägung geschnitten werden muss, minimiert wird.

Die mechanischen Systeme moderner Plasmaschneidmaschinen sind kompakt. Jetzt können Hersteller sogar die Fähigkeit zum Anfasen auf einer 5 x 10 Fuß großen Maschine erwerben. Maschine.

Für diejenigen, die sich für das Autogen-Fasenschneiden interessieren, vereinfachen Servosteuerungen die Einrichtung der Schneidaufgabe und den tatsächlichen Betrieb der Maschine. Außerdem ist mit diesen Autogen-Schneidköpfen eine kontinuierliche Rotation möglich, ohne dass diese wegen verdrehter Schläuche abgewickelt werden müssen.

Vor 25 Jahren erfolgte die Markierung ausschließlich mit Zink oder einem Stempel. (Bei der Zinkmarkierung wurde Zinkpulver verwendet, das dann mit der Plasmaflamme geschmolzen wurde. Die semipermanente Markierung konnte problemlos überschweißt werden.)

Jetzt kann eine Maschine einen Stempel, eine Nadel, ein Plasma, einen Tintenstrahl, einen Zinkstrahl oder einen Laser für das Layout, die Teileidentifizierung und sogar für die Strichcodierung in jeder Achse verwenden.

Heutige Plasmaschneidanlagen können mit Werkzeugen zum Bohren, Gewindeschneiden, Senken und sogar Fräsen ausgestattet werden. Automatische Werkzeugwechsler sind mittlerweile üblich.

Wie effektiv sind diese Systeme? Ein 60-PS-Bohrwerkzeug auf einer Plasmaschneidanlage kann einen 2-Zoll-Bohrer herstellen. Loch durch 4 Zoll. Material in 27 Sekunden und einem 3-in. Loch durch 5 Zoll. Material in 60 bis 90 Sekunden.

Die mit der Materialhandhabung in einer Fertigungswerkstatt verbundenen Kosten wecken das Interesse an diesen zusätzlichen Funktionen. Wenn das Schneidsystem ein fertiges Produkt in einem Schritt ohne zusätzliche Materialhandhabung zur Übergabe des Werkstücks an nachgelagerte Vorgänge herstellen kann – und dabei mögliche Verarbeitungsfehler durch menschliches Eingreifen vermeidet –, spart ein Unternehmen viel Geld.

Darüber hinaus hat die Einführung der Schmiermittelzufuhr durch das Werkzeug in minimalen Mengen dazu beigetragen, das Bohren zu verbessern und sowohl die Unordnung als auch die Kosten zu beseitigen, die mit der Verwendung von Überflutungskühlmittel verbunden sind.

Ein modernes Plasmaschneidsystem kann auch mit zusätzlichen Schneidfunktionen ausgestattet sein, beispielsweise einem Autogenbrenner, einem Laser oder Wasser; Automatisierung des Materialladens und -entladens für Bleche oder Platten; Automatische Schrottentfernungsgeräte; Materialhandhabungsgeräte für 3D-Formen wie Rohre und Träger; und Rostschneidefähigkeit. Ein Plasmasystem könnte all dies haben, aber das ist nicht wirklich wahrscheinlich. Beispielsweise kann es für einen Hersteller praktischer sein, eine separate Maschine für Rohre zu haben, wenn die Plasmaschneidmaschine hauptsächlich mit Blechbearbeitungen beschäftigt ist. Wie immer muss das Management seine Recherchen durchführen, um herauszufinden, in welche Optionen es sich lohnt, zu investieren.

Dasselbe gilt auch für Software. Basissoftware kann die Maschinenprogrammierung abdecken, und komplexere Pakete können Aufgaben wie die Produktionsplanung und sogar die Anbindung an bestehende ERP-Systeme übernehmen. Auch hier muss die Unternehmensleitung entscheiden, welche Aspekte dieser modernen Tools sie nutzen möchte, um das Unternehmen besser für die Zukunft aufzustellen.

John Zuehlke ist Präsident, Profile Cutting Systems USA, 190 Mesa Drive, Boulder Creek, CA 95006, 831-338-8251, www.pcsmachines.com.