Tăierea cu plasmă robotizată integrată necesită mai mult decât o torță atașată la capătul brațului robotizat. Cunoașterea procesului de tăiere cu plasmă este esențială.
Producătorii de metale din industrie – în ateliere, mașini grele, construcții navale și oțel structural – se străduiesc să îndeplinească așteptările exigente de livrare în timp ce depășesc cerințele de calitate. Ei caută în mod constant să reducă costurile în timp ce se confruntă cu problema mereu prezentă a reținerii forței de muncă calificate. Afacerea este nu este usor.
Multe dintre aceste probleme pot fi urmărite până la procesele manuale care sunt încă predominante în industrie, în special atunci când se fabrică produse cu forme complexe, cum ar fi capace de containere industriale, componente curbate din oțel structural și țevi și țevi. Mulți producători dedică 25 până la 50 la sută din timpul de prelucrare până la marcarea manuală, controlul calității și conversia, atunci când timpul real de tăiere (de obicei cu o mașină de tăiat cu oxicombustibil sau cu plasmă) este de numai 10 până la 20 la sută.
Pe lângă timpul consumat de astfel de procese manuale, multe dintre aceste tăieturi sunt făcute în jurul unor locații, dimensiuni sau toleranțe greșite ale caracteristicilor, necesitând operațiuni secundare extinse, cum ar fi șlefuirea și reprelucrarea sau, mai rău, materiale care trebuie casate. Multe magazine își dedică ca aproape 40% din timpul lor total de procesare la această muncă și deșeuri cu valoare redusă.
Toate acestea au condus la un impuls al industriei către automatizare. Un magazin care automatizează operațiunile manuale de tăiere cu torță pentru piese complexe cu mai multe axe a implementat o celulă robotică de tăiere cu plasmă și, fără a fi surprinzător, a înregistrat câștiguri uriașe. Această operațiune elimină aspectul manual și o lucrare care ar dura 5 persoane 6 ore se pot face acum în doar 18 minute folosind un robot.
Deși beneficiile sunt evidente, implementarea tăierii robotizate cu plasmă necesită mai mult decât achiziționarea unui robot și a unei torțe cu plasmă. Dacă vă gândiți la tăierea robotizată cu plasmă, asigurați-vă că adoptați o abordare holistică și analizați întregul flux de valori. În plus, lucrați cu un integrator de sistem instruit de producător, care înțelege și înțelege tehnologia cu plasmă și componentele și procesele sistemului necesare pentru a se asigura că toate cerințele sunt integrate în designul bateriei.
Luați în considerare, de asemenea, software-ul, care este probabil una dintre cele mai importante componente ale oricărui sistem robot de tăiere cu plasmă. Dacă ați investit într-un sistem și software-ul fie este dificil de utilizat, necesită multă experiență pentru a rula, fie îl găsiți necesită mult timp pentru a adapta robotul la tăierea cu plasmă și pentru a învăța calea de tăiere, doar irosești o mulțime de bani.
În timp ce software-ul de simulare robotizat este obișnuit, celulele robotice eficiente de tăiere cu plasmă utilizează software de programare robotică offline care va efectua automat programarea traseului robotului, va identifica și va compensa coliziunile și va integra cunoștințele despre procesul de tăiere cu plasmă. , automatizarea chiar și a celor mai complexe aplicații robotizate de tăiere cu plasmă devine mult mai ușoară.
Tăierea cu plasmă a formelor complexe cu mai multe axe necesită o geometrie unică a pistoletului. Aplicați geometria pistoletului utilizată într-o aplicație tipică XY (vezi Figura 1) pe o formă complexă, cum ar fi un cap curbat al unui vas sub presiune, și veți crește probabilitatea de coliziuni. Din acest motiv, torțele cu unghi ascuțit (cu un design „ascuțit”) sunt mai potrivite pentru tăierea în formă robotică.
Toate tipurile de coliziuni nu pot fi evitate doar cu o lanternă cu unghi ascuțit. Programul piesei trebuie să conțină și modificări ale înălțimii de tăiere (adică vârful pistoletului trebuie să aibă spațiu liber față de piesa de prelucrat) pentru a evita coliziunile (vezi Figura 2).
În timpul procesului de tăiere, gazul de plasmă curge pe corpul pistolului într-o direcție vortex către vârful pistolului. Această acțiune de rotație permite forței centrifuge să tragă particulele grele din coloana de gaz la periferia orificiului duzei și protejează ansamblul pistolului de fluxul de electroni fierbinți.Temperatura plasmei este aproape de 20.000 de grade Celsius, în timp ce părțile de cupru ale pistoletului se topesc la 1.100 de grade Celsius. Consumabilele au nevoie de protecție, iar un strat izolator de particule grele asigură protecție.
Figura 1. Corpurile pistoletului standard sunt proiectate pentru tăierea tablei. Folosirea aceleiași pistoleți într-o aplicație cu mai multe axe crește șansa de coliziuni cu piesa de prelucrat.
Vârtejul face ca o parte a tăieturii să fie mai fierbinte decât cealaltă. Lanternele cu gaz rotativ în sensul acelor de ceasornic plasează de obicei partea fierbinte a tăieturii pe partea dreaptă a arcului (când este privită de sus în direcția tăierii). Aceasta înseamnă că Inginerul de proces lucrează din greu pentru a optimiza partea bună a tăieturii și presupune că partea proastă (stânga) va fi deșeuri (vezi Figura 3).
Caracteristicile interne trebuie tăiate în sens invers acelor de ceasornic, cu partea fierbinte a plasmei făcând o tăietură curată pe partea dreaptă (partea marginii). În schimb, perimetrul piesei trebuie tăiat în sensul acelor de ceasornic. Dacă lanterna taie în direcția greșită, poate crea o conicitate mare în profilul tăiat și poate crește zgură pe marginea piesei. În esență, puneți „tăieri bune” pe deșeuri.
Rețineți că majoritatea meselor de tăiere a panourilor cu plasmă au inteligență de proces încorporată în controler cu privire la direcția tăierii arcului. Dar, în domeniul roboticii, aceste detalii nu sunt neapărat cunoscute sau înțelese și nu sunt încă încorporate într-un controler de robot tipic - deci este important să aveți software offline de programare a roboților cu cunoștințe despre procesul cu plasmă încorporată.
Mișcarea pistoletului folosită pentru a perfora metalul are un efect direct asupra consumabilelor de tăiere cu plasmă. Dacă pistolul cu plasmă străpunge foaia la înălțimea de tăiere (prea aproape de piesa de prelucrat), recul metalului topit poate deteriora rapid scutul și duza. Acest lucru are ca rezultat calitate slabă a tăierii și durata de viață redusă a consumabilelor.
Din nou, acest lucru se întâmplă rar în aplicațiile de tăiere a tablei cu un portal, deoarece gradul ridicat de expertiză a pistoletului este deja încorporat în controler. Operatorul apasă un buton pentru a iniția secvența de perforare, care inițiază o serie de evenimente pentru a asigura o înălțime adecvată de perforare. .
În primul rând, lanterna efectuează o procedură de detectare a înălțimii, de obicei folosind un semnal ohmic pentru a detecta suprafața piesei de prelucrat. După poziționarea plăcii, lanterna este retrasă de la placă la înălțimea de transfer, care este distanța optimă pentru transferul arcului de plasmă. la piesa de prelucrat. Odată ce arcul de plasmă este transferat, acesta se poate încălzi complet. În acest moment, pistolul se deplasează la înălțimea de perforare, care este o distanță mai sigură de piesa de prelucrat și mai departe de suflarea materialului topit. pistolul menține acest lucru. distanță până când arcul de plasmă pătrunde complet în placa. După ce întârzierea străpungerii este completă, lanterna se deplasează în jos spre placa metalică și începe mișcarea de tăiere (vezi Figura 4).
Din nou, toată această inteligență este de obicei încorporată în controlerul cu plasmă utilizat pentru tăierea foii, nu în controlerul robotului. Tăierea robotică are, de asemenea, un alt strat de complexitate. Piercingul la înălțimea greșită este destul de rău, dar atunci când tăiați forme cu mai multe axe, lanterna este posibil să nu fie în cea mai bună direcție pentru piesa de prelucrat și grosimea materialului. Dacă pistolul nu este perpendicular pe suprafața metalică pe care o străpunge, va sfârși prin a tăia o secțiune transversală mai groasă decât este necesar, irosind durata de viață a consumabilelor. În plus, străpungerea unei piese de prelucrat conturate în direcția greșită poate plasa ansamblul pistoletului prea aproape de suprafața piesei de prelucrat, expunându-l la întoarcerea la topire și provocând defecțiuni premature (vezi Figura 5).
Luați în considerare o aplicație robotizată de tăiere cu plasmă care implică îndoirea capului unui vas sub presiune. Similar cu tăierea tablei, lanterna robotizată trebuie plasată perpendicular pe suprafața materialului pentru a asigura cea mai subțire secțiune transversală posibilă pentru perforare. Pe măsură ce pistolul cu plasmă se apropie de piesa de prelucrat , folosește detectarea înălțimii până când găsește suprafața vasului, apoi se retrage de-a lungul axei pistolului pentru a transfera înălțimea. După ce arcul este transferat, lanterna este retrasă din nou de-a lungul axei pistolului pentru a perfora înălțimea, în siguranță departe de suflare (vezi Figura 6) .
Odată ce întârzierea de perforare expiră, pistolul este coborât la înălțimea de tăiere. La prelucrarea contururilor, pistolul este rotit în direcția de tăiere dorită simultan sau în trepte. În acest moment, începe secvența de tăiere.
Roboții sunt numiți sisteme supradeterminate. Acestea fiind spuse, au mai multe modalități de a ajunge la același punct. Aceasta înseamnă că oricine învață un robot să se miște, sau oricine altcineva, trebuie să aibă un anumit nivel de expertiză, indiferent dacă înțelege mișcarea robotului sau prelucrarea. cerințele tăierii cu plasmă.
Deși teach pendant au evoluat, unele sarcini nu sunt în mod inerent potrivite pentru programarea teach pendant - în special sarcini care implică un număr mare de piese mixte de volum mic. Robotii nu produc atunci când sunt predați, iar predarea în sine poate dura ore sau chiar zile pentru piese complexe.
Software-ul de programare offline pentru roboți, proiectat cu module de tăiere cu plasmă, va încorpora această expertiză (vezi Figura 7). Aceasta include direcția de tăiere a gazului cu plasmă, detectarea inițială a înălțimii, secvențierea perforației și optimizarea vitezei de tăiere pentru procesele cu lanternă și plasmă.
Figura 2. Lanternele ascuțite („ascuțite”) sunt mai potrivite pentru tăierea cu plasmă robotizată. Dar chiar și cu aceste geometrii de torță, cel mai bine este să creșteți înălțimea de tăiere pentru a minimiza șansa de coliziuni.
Software-ul oferă expertiza robotică necesară pentru programarea sistemelor supradeterminate. Gestionează singularitățile sau situațiile în care efectorul final robotizat (în acest caz, lanterna cu plasmă) nu poate ajunge la piesa de prelucrat;limite comune;deplasare excesivă;răsturnare a încheieturii mâinii;detectarea coliziunii;axele exterioare;și optimizarea traseului sculei. În primul rând, programatorul importă fișierul CAD al piesei finite în software-ul de programare a robotului offline, apoi definește marginea de tăiat, împreună cu punctul de perforare și alți parametri, ținând cont de constrângerile de coliziune și interval.
Unele dintre cele mai recente iterații ale software-ului de robotică offline folosesc așa-numita programare offline bazată pe sarcini. Această metodă permite programatorilor să genereze automat trasee de tăiere și să selecteze mai multe profiluri simultan. , iar apoi alegeți să schimbați punctele de început și de sfârșit, precum și direcția și înclinarea pistoletului cu plasmă. Programarea începe în general (independent de marca brațului robotizat sau a sistemului cu plasmă) și continuă să includă un model de robot specific.
Simularea rezultată poate lua în considerare tot ce se află în celula robotică, inclusiv elemente precum bariere de siguranță, dispozitive de fixare și torțe cu plasmă. Apoi ține cont de eventualele erori cinematice și coliziuni pentru operator, care poate apoi corecta problema. De exemplu, o simulare ar putea dezvălui o problemă de coliziune între două tăieturi diferite în capul unui vas sub presiune. Fiecare incizie este la o înălțime diferită de-a lungul conturului capului, așa că mișcarea rapidă între incizii trebuie să țină cont de spațiul necesar - un mic detaliu, rezolvat înainte ca munca să ajungă la podea, ceea ce ajută la eliminarea durerilor de cap și a deșeurilor.
Lipsa persistentă de forță de muncă și cererea în creștere a clienților au determinat mai mulți producători să se orienteze către tăierea cu plasmă robotizată. Din păcate, mulți oameni se scufundă în apă doar pentru a descoperi mai multe complicații, mai ales atunci când persoanele care integrează automatizarea nu cunosc procesul de tăiere cu plasmă. duce la frustrare.
Integrați cunoștințele de tăiere cu plasmă de la început și lucrurile se schimbă. Cu inteligența procesului cu plasmă, robotul se poate roti și mișca după cum este necesar pentru a efectua cea mai eficientă perforare, prelungind durata de viață a consumabilelor. Taie în direcția corectă și manevre pentru a evita orice piesa de prelucrat. coliziune. Când urmează această cale de automatizare, producătorii culeg recompense.
Acest articol se bazează pe „Avansele în tăierea robotică cu plasmă 3D” prezentat la conferința FABTECH din 2021.
FABRICATOR este cea mai importantă revistă din industria de formare și fabricare a metalelor din America de Nord. Revista oferă știri, articole tehnice și istorice de caz care permit producătorilor să-și facă treaba mai eficient. FABRICATOR deservește industria din 1970.
Acum, cu acces complet la ediția digitală a The FABRICATOR, acces ușor la resurse valoroase din industrie.
Ediția digitală a The Tube & Pipe Journal este acum complet accesibilă, oferind acces ușor la resurse valoroase din industrie.
Bucurați-vă de acces complet la ediția digitală a Jurnalului STAMPING, care oferă cele mai recente progrese tehnologice, cele mai bune practici și știri din industrie pentru piața de ștanțare a metalelor.
Acum, cu acces complet la ediția digitală a The Fabricator en Español, acces ușor la resurse valoroase din industrie.
Ora postării: 25-mai-2022
