Содержание страницы
С развитием технологий и потребностей в точности и скорости обработки металлических материалов, лазерные и плазменные станки стали незаменимыми в современном производстве. Эти передовые технологии позволяют выполнять высококачественные резы и пробивку отверстий с минимальными затратами времени и усилий.
В условиях растущего спроса на высокоточную обработку металлов, лазерные и плазменные установки обеспечивают широкий спектр возможностей для различных отраслей, включая машиностроение, строительство, судостроение и другие. В данной статье рассматриваются различные типы станков с числовым программным управлением (ЧПУ) для лазерной и плазменной резки, их технические характеристики, а также область применения.
1. Цели и принцип функционирования
Для резки листовых материалов и пробивки отверстий различной формы активно применяются лазерные и плазменные прессы. Принцип их работы заключается в использовании энергии оптических квантовых генераторов и плазменных источников для создания точных резов, криволинейных контуров и отверстий в листовых материалах по заранее заданной программе. Эти прессы, получившие названия лазер-прессы и плазма-прессы, представляют собой передовое оборудование, сочетающее лазерную (плазменную) резку и пробивку с традиционными методами штамповки и гибки с помощью жестких пуансонов.
Координатно-пробивные прессы с ЧПУ, оснащенные лазерными или плазменными установками, представляют собой одни из самых передовых типов листоштамповочного оборудования. В мире их выпускают около 30 компаний, предлагающих более 130 моделей. В России предприятие АПП КПО (Воронеж) представляет обрабатывающий центр ОЦК0126Ф4 с ЧПУ, оснащенный лазерной или плазменной установкой.
В конструкции лазер-прессов и плазма-прессов с ЧПУ резак либо лазерный, либо плазменный, закреплен в неподвижном состоянии, в то время как перемещение заготовки по осям X и Y осуществляется с помощью координатного стола. Это гарантирует стабильное положение заготовки и минимальное число преломлений лазерного или плазменного луча, что необходимо для получения высококачественного результата. Кроме того, фиксированное положение резака способствует надежному удалению газов и шлаков из зоны реза.
С развитием технологий в области лазеров, последние несколько лет наблюдается активное совершенствование лазерных технологий в листоштамповочном производстве. На российском рынке представлены установки для лазерной обработки от таких мировых производителей, как «Trumpf» (Германия), «Salvanini», «Prima industries» (Италия), «Finn Power» (Финляндия), «Bystronic» (Швейцария), «Amada» (Япония), LVD (Бельгия) и других. Плазма-прессы поставляются в Россию от компаний «Ermaksan» (Турция), «Plasmaform», CRM (Италия) и других.
Лазерный комплекс Trumatic 3030 производства компании Trumpf из Германии предоставляет возможность работы с изделиями из листового материала.
Основные характеристики станка TruLaser 3030 BasicEdition
Рабочая зона, мм
Ось Х………………………………………………………………………………….. 3000
Ось Y………………………………………………………………………….. 1500
Ось Z………………………………………………………………………….. 115
Точность позиционирования, мм ………………………………………………. ±0,1
Система управления Siemens Sinumerik………………………………………. 840D
Мощность лазера в зависимости от толщины материала, мм …………………………….. 3,2 кВт
углеродистая сталь ………………………………………………………………. 20 мм
нержавеющая сталь……………………………………………………………… 12 мм
алюминий…………………………………………………………………………… 8 мм
Высечное оборудование Trumatic 200 компании «Trumpf» (Германия) предоставляет возможность обработки изделий из листа до 4 мм любой формы.
ЗАО «ВИЛ» — одно из самых высокотехнологичных предприятий России, специализирующихся на изделиях из металлического листа.
2. Портальные станки с ЧПУ для резки плазмой и автогеном
Станки модели Vanad Arena предназначены для фигурной резки металлов с использованием кислородных и плазменных горелок (рис. 1). Эти станки выделяются высокой конструкцией портала с боковыми направляющими, которые отделены от стола. Столы могут быть изготовлены с рабочими размерами: 1700, 3500, 4200, 15 000 мм и более.
Станки позволяют устанавливать плазменные и кислородные резаки для обработки материалов большой толщины. Основой конструкции станков являются массивные продольные профили и толстостенные порталы с ребрами жесткости. Для таких станков предлагаются источники плазмы от фирмы «Hypertherm», а для кислородной резки — продукция фирмы «Kjellberg», горелки и комплектующие поставляет компания «Messer». Эти станки идеально подходят для работы с толстыми материалами.
Рис. 1. Станок с ЧПУ портального типа для фигурной резки плазмой, модель Vanad Arena
Рис. 2. Станок портального типа для профильной резки металла, модель Vanad Proxima
Станки модели Vanad Proxima предназначены для профильной резки металлов с использованием электрической дуги (рис. 2). Эти станки могут быть оснащены несколькими технологическими инструментами для резки плазмой или автогеном. Столы изготавливаются для следующих рабочих размеров: 1500х3000, 6000х24000 мм и более.
Проектирование станков Proxima предусматривает внедрение передовых методов плазменной резки и обеспечение безопасности рабочего процесса. Эти станки оснащены двухприводным порталом, движущимся по боковым направляющим, и имеют секционный стол для обработки материалов. Механическое разделение направляющих от стола обработки материалов способствует высокой точности даже при работе с тяжелыми заготовками.
Станки модели Vanad Комрак предназначены для резки металлических листов с применением плазменной технологии (рис. 3). Эти станки оснащены одной плазменной головкой и имеют рабочие столы размерами от 1500х3000 до 2000х6000 мм.
Рис. 3. Станок для резки металла с использованием плазмы, модель Vanad Kompak
Данный станок характеризуется простотой монтажа и эксплуатации, так как стол и направляющие составляют единый компактный блок. Для работы с тонкими металлическими листами (0,5…3 мм) плазменный суппорт может быть оснащен прижимным устройством для предотвращения деформации материала при резке. Система ЧПУ обеспечивает полное управление движением и технологическими процессами.
3. Плазменная резка металла толщиной до 160 мм
Плазменные установки с использованием технологии FineFocus и тиристор-регулируемых источников питания для больших толщин металла имеют улучшенные характеристики и высокую эффективность.
Примером таких установок является FineFocus 450, а также модели FineFocus 800 с микрокомпьютерной системой регулировки процесса, оптимизирующей соотношение газов и их движение, а также технологией PLUS (до 300 А), обеспечивающей высокую скорость и качество резки, даже при разрезании легированной стали толщиной до 80 мм (см. табл. 1).
Таблица 1. Характеристики установок серии FineFocus
| Параметры | FineFocus 450 | FineFocus 800 | FineFocus 800 UWP | FineFocus 1600 |
| Напряжение сети, В | 3…400 В, 50 | |||
| Предохранитель сети, А | 50 | 125 | 145 | 2 125 |
| Мощность подключения, кВ · А | 34 | 83 | 102 | 168 |
| Сила тока резки при продолжительности включения, А/% | 100 (130, 175) | 300 | 300 | 600 |
| Газы резки | О2, воздух, Ar/H2, Ar/H2/N2 | O2, воздух, Ar/H2, Ar/H2/N2 | O2, воздух, Ar/H2, Ar/H2/N2 | Ar/H2, Ar/H2/N2 |
| Вихревые газы | Воздух, N2 | Воздух, N2 | Воздух, N2 | N2 |
| Габаритные размеры, мм | 960x540x1050 | 1370x875x1505 | 1370x875x1505 | 2x1370x875x1505 |
| Масса, кг | 251 | 556 | 564 | 2 556 |
Эти высокотехнологичные установки применяются даже в экстремальных условиях, например, при разборке атомных реакторов.
4. Технология тонкоструйной плазменной резки
Системы серии PA-S, использующие источники питания ступенчатого переключения, обладают рядом преимуществ, что делает их популярными на рынке (см. табл. 2). Среди этих преимуществ можно выделить:
- увеличенную прочность изнашиваемых частей благодаря применению легкой плазмогорелки с прямым жидкостным охлаждением;
- отличные результаты при резке легированных сталей и алюминия с помощью специфических газовых смесей;
- возможность механизированной зачистки швов (в случае сварки);
- способность выполнять контурные, прямые и фасочные разрезы до 60°, а также непрерывные разрезы во всех двух- и трехразмерных ориентациях;
- выгодное соотношение цены и качества.
Таблица 2. Характеристики плазменных установок PA-S
| Параметры | Модель установок | ||
| PA-S25W | PA-S45W | PA-S70W | |
| Напряжение сети, В | 3…230/400 | 3…400 | 3…400 |
| Предохранитель сети, А | 50/32 | 63 | 125 |
| Мощность подключения, кВ · А | 21 | 38 | 75 |
| Сила тока резки | 25/100 | 45/100 | 80/100 |
| при продолжительности включения, А/% | 45/100 | 85/100 | 160/100 |
| 70/75 | 130/60 | 240/80 | |
| Газы резки | Ar/H2, Ar/H2/N2 | Ar/H2, Ar/H2/N2 | Воздух, 35% Н2 |
| Ar/N2, воздух, О2 | Ar/N2, воздух, О2 | (35 % Н2/65 % Ar) | |
| Габаритные размеры, мм | 920x630x960 | 1040x710x990 | 1380x870x1080 |
| Масса, кг | 168 | 240 | 460 |
Установки серии PA-S могут также использоваться для резки металлов и зачищения швов с помощью ручной плазменной горелки.
Таким образом, лазерные и плазменные станки с ЧПУ, благодаря своей высокой точности, скорости и универсальности, становятся неотъемлемой частью современного производства. Они открывают новые возможности для обработки металлов, позволяя достичь высокого качества изделий при минимальных затратах времени.
Постоянное совершенствование технологий и оборудование, разработанное ведущими мировыми производителями, способствует развитию различных отраслей и повышению конкурентоспособности производителей. В будущем можно ожидать дальнейшее улучшение характеристик данных станков, что откроет новые горизонты в области обработки металлов и повышения эффективности производственных процессов.
Александр работал над проектами по внедрению комплексных решений для диагностики и оптимизации работы металлорежущих станков. Он регулярно публикует статьи о передовых методах резки, наплавки и покрытий, а также освещает новинки в сфере литейного производства и полимерных композиционных материалов — включая технологии контактного формования и сварку.