ЧПУ Eckelmann

Компенсация недостатков процессов резки

При создании ЧПУ для резки различными технологиями применяются специальные технические корректировки. Недостатки, присущие мехатронным системам, компенсируются при помощи интеллектуальных систем управления.

Для настройки систем ЧПУ резки плазмой, автогеном, лазером или водообразивом необходимы свои отдельные настройки. Отчасти это связано с характерными особенностями методов резки, как например, пламя при резке автогеном или плазменный факел при резке плазмой. К тому же, необходимо, чтобы все способы резки позволяли получать одинаковые по форме элементы с хорошей поверхностью реза.

Рис. 1 Структура системы ЧПУ Eckelmann

В качестве примера технического процесса рассматривается одна из технологий термической резки – плазменная. Большинство аспектов, в той или иной степени, могут быть перенесены и на другие технологии резки. Недостатки мехаторонных систем компенсируются алгоритмами интеллектуальной системы управления.

Особенности плазменной резки

Для плазменной резки используется ионизированный и, таким образом, электропроводный газ (плазма), который, обладая высокой температурой, может резать металл. Прототипом такого эффекта можно считать молнию, при которой молекулы газов, находящихся в воздухе, ионизируются под действием электростатического разряда и в короткое время превращают непроводящий воздух в проводник. При высоких температурах в факеле плазмы любой металл плавится практически мгновенно. В зависимости от типа газа и подведенной энергии при плазменной резке достигаются температуры 20000 К и более.

Плазма, совместно с дальнейшим физико-техническим эффектом, превращается в превосходный режущий инструмент. При образовании плазмы сильно возрастает температура газа, что, в свою очередь, приводит к его быстрому расширению. Плазменный газ сильно ускоряется и выдувает расплав из зоны реза. Уникальное сочетание высокой тепловой и кинетической энергии имеет ключевое значение для плазменной резки. Из-за высокой плотности энергии в зоне реза могут быть достигнуты более высокие скорости раскроя. Даже, несмотря на то, что в большинстве случаев энергия выделяется в узкой области, а скорости перемещения достаточно высоки, не удается избежать небольшого искажения деталей.

Для создания струи плазмы, во-первых, необходим ионизированный газ (в зависимости от применения и точности, используемого материала и желаемой постобработки (под сварку, под покраску и т.д.), давления и типа технического газа), вихревой газ, который окружает и защищает плазменный столб (см. рис.2).

Рис. 2 Резка с вихревым газом

 Во-вторых, нужно подвести необходимую электрическую энергию (с токами в несколько сотен ампер). Электрическая энергия применяется для ионизации газа, а также для создания дуги между соплом и обрабатываемым материалом. В-третьих, режущая головка должна быть охлаждаемой, в противном случае, она не сможет выдержать высокие температуры. Электроэнергия, охлаждающая жидкость и газы должны быть подведены, а в случае с охлаждающей жидкостью и отведены, к режущей головке через рукав соответствующей толщины. Этот толстый и, соответственно, негибкий рукав, как правило, сильно влияет на способность горелки перемещаться.

Применение кинематики с особыми требованиями

Все это приводит к тому, что в станках плазменной резки применяется специальная кинематика, которая существенно отличается от классической, принятой, например, во фрезерных станках с ЧПУ. В отличие от фрезерования, где кончик инструмента находится непосредственно на обрабатываемом изделии, при плазменной резке нужно держать определенное расстояние между соплом и обрабатываемым изделием или резом. Кроме того, сам рез тоже обладает размерами. Это приводит к тому, что, например, при наклонной установке горелки, глубина реза высчитывается как гипотенуза треугольника, один катет которого – толщина металла, а другой – сдвиг места выхода плазмы. Для большинства процессов раскроя рез имеет V-образную форму или аналогичную коническую форму, хотя в последнее время появились технологии, позволяющие добиваться вертикальности по крайней мере одной из кромок реза (например технология HiFocus компании Kjellberg, рис.3), что сравнимо с качеством лазерной резки.

Рис. 3 Улучшенная технология плазменной резки Kjellberg

Все эти проблемы легко решаются средствами системы ЧПУ Eckelmann. Для управления станком, машиностроители могут выбирать наиболее подходящий вариант из большого числа модификаций. В тех случаях, когда этих апробированных стандартных решений не хватает, компания Eckelmann предлагает разработку ЧПУ решения, основанного на конкретных требованиях клиентов, путем адаптации наиболее близкой системы.

Для моделирования и отработки особых кинематик, компания Eckelmann применяет специальный программный пакет, разработанный в среде MatLab. Контроллер ЧПУ при помощи входов и выходов присоединяется к программному пакету, в котором в режиме реального времени моделируется вся механика станка, в том числе и привода.

Таким образом, разработчики компании Eckelmann могут моделировать любую кинематику. То есть, ещё до завершения создания реального станка, можно отработать прошивку контроллера под новую кинематику и проконтролировать работоспособность всех функций. Тем самым современные инструменты моделирования позволяют значительно сократить сроки ввода в эксплуатацию и выхода на рынок нового оборудования.

Примеры сложных кинематик, которые могут быть реализованы при помощи контроллера Eckelmann ExC66, приведены на рис: 4а – кинематика пантографа, 4b – кинематика резки трубы, 4с – киниматика резки двутавра. Рисунки 4b и 4с являются хорошими примерами приложений, где применяется, помимо перемещения самого режущего инструмента, вращение обрабатываемой заготовки.

a)

b)

c)

Рис. 4 Примеры реализации сложных кинематик

В ЧПУ запрограммированы многие корректировки. Так, например, в зависимости от угла наклона фаски, автоматически снижается скорость резки. Как указано выше, результирующая глубина реза увеличивается при наклоне горелки. Таким образом, при одинаковой подводимой мощности, средняя скорость движения должна быть уменьшена. При установке горелки под углом также изменяется положение реза и расстояние между соплом горелки и обрабатываемым материалом. Это тоже автоматически компенсируется при помощи программного обеспечения. Оси управляются так, чтобы при изменении угла горелки длина дуги оставалась неизменной.

Интегрированный контроль высоты повышает качество плазменной резки

Различные корректировки обеспечивают в общей сложности постоянные параметры резки, что приводит к оптимальным режимам резки. При плазменной резке огромную роль играет регулирование высоты. У решений, основанных на отдельных от ЧПУ системах регулирования высоты, нет будущего, поскольку они не обеспечивают требуемых точностей и динамики для большинства процессов резки, а особенно плазменной, без синхронизации с основными осями. Кроме того, встроенное регулирование высоты существенно экономит затраты на оборудование, поскольку ЧПУ берет эту задачу на себя, а необходимость в дополнительном контроллере отпадает.

Все участвующие в движении оси могут работать в оптимальном режиме только под управлением одной системы управления, особенно если речь идёт о станках для резки фасок с дополнительными осями A и B для регулировки угла наклона (рис. 5).

Рис. 5 Плазменная голова с поворотными осями А и В.


В дополнение к этим техническим причинам, ЧПУ контроллер с соответствующей прошивкой может проводить необходимые поправки и компенсации, в том числе и трехмерные. Прошивка может управлять до 16 осей в режиме числового управления, а также несколькими дополнительными.

На сегодняшний день в судостроении применяются огромные портальные раскройные станки. ЧПУ системы Eckelmann по умолчанию поддерживают синхронизацию приводов сдвоенных осей.

Инженеры-машиностроители могут самостоятельно программировать контроллеры и компоненты Eckelmann для управления станками, включая источники питания и системы подачи газов, в графической среде CoDeSys (в соответствии с IEC 61131-3), опираясь на обширные библиотеки стандартных функций для резки (рис. 6).

 

Рис. 6 программирование на Codesys

Кроме того, они имеют возможность обратиться к Eckelmann за комплексным решением, основанным на опыте, накопленным Eckelmann или, при его отсутствии, непосредственно к инженерам Eckelmann для создания и внедрения подходящего решения. Для разработки человеко-машинного интерфейса имеется специальный комплект программ, при помощи которого могут создаваться интуитивно понятные мнемосхемы. Полученный интерфейс легко приспосабливается под любой экран и компьютер.

Автоматизация позволяет сократить время подготовки станка 

Простое и эффективное управление станком позволяет сократить время обработки изделия по сравнению со станками других производителей и тем самым уменьшить себестоимость. Зачем гнаться за скоростью раскроя, если сэкономленное время нивелируется продолжительным временем подготовки станка или сложным его обслуживанием?

Поэтому, Eckelmann представляет ЧПУ системы с оптимизированным для процесса резки интерфейсом. На центральном пульте управления могут выполняться и контролироваться все важные шаги.
Управление станком может целиком осуществляться при помощи сенсорного экрана. Оператор может загружать ЧПУ программу в различных форматах (DXF, DIN, HPGL, ESSI), а также составлять программу с графическим ее отображением на экране, что позволяет существенно экономить время особенно при простых геометриях. Создавать новые программы, редактировать и оптимизировать уже имеющиеся можно непосредственно на станке. Большая библиотека макросов облегчает процесс составления программы (рис. 7).

Рис. 7. Окно программирования на панели оператора.

Чтобы минимизировать время подготовки станка к работе в ЧПУ могут быть интегрированы системы обработки изображений. Это позволяет распознать положение заготовки в автоматическом режиме и внести соответствующую коррекцию при выполнении программы системой ЧПУ.

Таким образом, операции связанные с выравниванием листа на столе станка, отнимающие много времени, могут быть исключены. Кроме того, система обработки изображения позволяет сделать гораздо больше, например, просканировать оставшийся материал для его более рационального использования, или дистанционно контролировать процесс резки для его оптимизации.

Кроме того, система ЧПУ может быть подключена к приводам и различным устройствам посредством различных интерфейсов: SERCOS, CANOpen, Ethernet, локальными шинами данных, USB, RS232, RS422/485. Специалистами Eckelmann протестирована и подтверждена совместимость ЧПУ с сервоприводами Kinco, JAT, Bosch, Yaskawa, Schneider Electric и др. Установка специальных модулей ввода/вывода позволяет использовать для управления аналоговые сигналы и сигналы ШИМ (например, для управления скоростью вращения шпинделя или мощностью лазера).

Рис. 8 Сервоприводы Kinco серий FD и JD, оснащённые интерфейсом CAN для работы в системах ЧПУ.

Для подключения прочих периферийных устройств в наличии имеются стандартные платы ввода/вывода (дискретные и аналоговые). Модули сторонних производителей можно подключить при помощи специальных переходников к шине CANOpen или SERCOS.

Также система ЧПУ может собирать эксплуатационные данные и состояние станка и передавать их в вышестоящие системы, например, систему производственного планирования или систему управления производством. Это позволяет реализовывать эффективные встроенные решения для крупных производств.

Специалисты ООО «ТОП Инжиниринг» будут рады ответить на все интересующие вопросы по телефону: +375 (29) 393-70-70 или по электронной почте:  info@top-engineering.by

© ООО «ТОП Инжиниринг» — портальные машины термической резки с ЧПУ, техническое обслуживание, ремонт и модернизация, 2018

Популярные разделы: О компании | Партнеры | Техническое обслуживание

WebCanape - быстрое создание сайтов и продвижение

Главная | Карта сайта | Обратная связь

Адрес: Республика Беларусь, 220005, г. Минск,
ул. Смолячкова, 9-105
E-mail: info@top-engineering.by
Тел./факс: +375 17 293-70-70
Моб. тел:+375 29 393-70-70