¿Qué es un cortador de plasma CNC?
El corte por plasma CNC es un proceso que corta materiales conductores de electricidad mediante un chorro acelerado de plasma caliente. Los materiales que se cortan habitualmente con un soplete de plasma incluyen acero, aluminio, latón y cobre, aunque también se pueden cortar otros metales conductores. El cortador de plasma CNC se utiliza a menudo en talleres de fabricación, reparación y restauración de automóviles, construcción industrial y operaciones de salvamento y desguace. Debido a la alta velocidad y los cortes de precisión combinados con un bajo coste, el cortador de plasma CNC se utiliza ampliamente en aplicaciones CNC industriales a gran escala hasta en pequeños talleres de aficionados.
El proceso básico de corte por plasma CNC implica la creación de un canal eléctrico de gas sobrecalentado, ionizado eléctricamente, es decir, plasma, desde el propio cortador de plasma CNC, a través de la pieza de trabajo que se va a cortar, formando así un circuito eléctrico completo de vuelta al cortador de plasma CNC a través de una pinza de conexión a tierra. Esto se logra mediante un gas comprimido (oxígeno, aire, inerte y otros, según el material que se esté cortando) que se sopla a través de una boquilla enfocada a alta velocidad hacia la pieza de trabajo. Luego se forma un arco eléctrico dentro del gas, entre un electrodo cercano o integrado en la boquilla de gas y la propia pieza de trabajo. El arco eléctrico ioniza parte del gas, creando así un canal de plasma eléctricamente conductor. A medida que la electricidad del soplete de corte viaja por este plasma, proporciona suficiente calor para fundir la pieza de trabajo. Al mismo tiempo, gran parte del plasma de alta velocidad y el gas comprimido expulsan el metal fundido caliente, separando así la pieza de trabajo, es decir, cortando a través de ella.
Since cortadoras de plasma CNC producen un "cono" muy caliente y muy localizado para cortar, son extremadamente útiles para cortar chapa metálica en formas curvas o anguladas.
Los cortadores de plasma CNC analógicos, que normalmente requieren más de 2 kilovatios, utilizan un transformador de frecuencia de red pesado. Los cortadores de plasma con inversor rectifican la fuente de alimentación de red a CC, que se alimenta a un inversor de transistor de alta frecuencia entre 10 kHz y aproximadamente 200 kHz. Las frecuencias de conmutación más altas permiten utilizar un transformador más pequeño, lo que da como resultado un tamaño general y una reducción de w8.
Los transistores que se utilizaban inicialmente eran MOSFET, pero ahora se utilizan cada vez más IGBT. Con los MOSFET en paralelo, si uno de los transistores se activa prematuramente puede provocar un fallo en cascada de una cuarta parte del inversor. Una invención posterior, los IGBT, no están tan sujetos a este modo de fallo. Los IGBT se pueden encontrar generalmente en máquinas de alta corriente donde no es posible conectar en paralelo suficientes transistores MOSFET.
La topología de modo conmutado se conoce como convertidor directo fuera de línea de transistor dual. Aunque son más livianos y potentes, algunos cortadores de plasma con inversor, especialmente aquellos sin corrección del factor de potencia, no pueden funcionar con un generador (eso significa que el fabricante de la unidad inversora prohíbe hacerlo; solo es válido para generadores portátiles pequeños y livianos). Sin embargo, los modelos más nuevos tienen circuitos internos que permiten que las unidades sin corrección del factor de potencia funcionen con generadores de energía livianos.
Algunos fabricantes de cortadoras de plasma CNC construyen mesas de corte CNC y otros tienen la cortadora incorporada en la mesa. Las mesas CNC permiten que una computadora controle el cabezal de la antorcha y produzca cortes limpios y precisos. Los equipos de plasma CNC modernos son capaces de cortar materiales gruesos en varios ejes, lo que permite realizar cordones de soldadura complejos que no son posibles de otra manera. Para materiales más delgados, el corte por plasma CNC está siendo reemplazado progresivamente por el corte por láser, debido principalmente a las capacidades superiores de corte de orificios del cortador láser.
Un uso especializado de las cortadoras de plasma CNC ha sido en la industria de HVAC. El software procesa información sobre los conductos y crea patrones planos para ser cortados en la mesa de corte con el soplete de plasma. Esta tecnología ha aumentado enormemente la productividad dentro de la industria desde su introducción a principios de la década de 1980.
¿Para qué se utiliza un cortador de plasma CNC?
Una cortadora de plasma es una herramienta común para cortar metales en diversas aplicaciones. Una cortadora de plasma manual es ideal para cortar rápidamente láminas, placas, flejes, pernos, tuberías, etc. Las antorchas de plasma manuales también son excelentes para ranurar, por ejemplo, para ranurar juntas de soldadura o eliminar soldaduras defectuosas. Si bien una cortadora de plasma manual se usa generalmente para cortar formas pequeñas en placas, no permite obtener la precisión ni la calidad de borde necesarias para muchos procesos de fabricación de metales. Por eso, una cortadora de plasma CNC es fundamental.
Una cortadora de plasma CNC es una máquina que lleva una antorcha de plasma y puede moverla en una dirección determinada por una computadora. El término "CNC" se refiere a "Control Numérico por Computadora", lo que significa que una computadora se utiliza para controlar el movimiento de la máquina mediante códigos numéricos en un programa.
Las cortadoras de plasma CNC también se utilizan en muchos talleres para crear trabajos decorativos en metal, como por ejemplo, señalización comercial y residencial, arte mural, letreros de direcciones y arte para jardines al aire libre.
Comparación entre cortadora de plasma CNC y cortadora de plasma portátil
Los cortadores de plasma CNC suelen utilizar un tipo de sistema de plasma diferente al de las aplicaciones de corte manual, uno diseñado específicamente para el corte "mecanizado" en lugar del corte manual. Los cortadores de plasma CNC utilizan un soplete de cañón recto que puede ser transportado por una máquina y tienen algún tipo de interfaz que puede ser controlada automáticamente por el CNC. Hay algunas máquinas de nivel básico que pueden llevar un soplete diseñado para el corte manual, como las máquinas PlasmaCAM. Pero cualquier máquina diseñada para fabricación o fabricación seria utilizará un soplete mecanizado y un sistema de plasma.
Piezas de cortadora de plasma CNC
El CNC también es un controlador real diseñado para máquinas herramienta, con un panel de interfaz propietario y una consola de administración especialmente diseñada, como un controlador Fanuc, Allen-Bradley o Siemens. O puede ser tan simple como una computadora portátil con Windows que ejecuta un programa de paquete especial y actúa con los controladores de la máquina a través del puerto LAN. Varias máquinas de nivel de entrada, máquinas HVAC e incluso algunas máquinas unificadas de precisión utilizan una computadora portátil o personal como controlador.
Para cortar componentes de una placa, el movimiento de la antorcha es controlado por el CNC. Un programa de área, a veces simplemente un archivo de computadora con “códigos M” y “códigos G”, describe los contornos de la pieza y una vez que se enciende y se apaga la antorcha. Los programas de media pieza a veces son creados por un trozo de software denominado “postprocesador”, que puede tomar un poco de matemática pura de un archivo CAD y traducirlo a códigos M y códigos G que el CNC puede leer.
Un cortador de plasma CNC también necesita un sistema de accionamiento, que consta de amplificadores de accionamiento, motores, codificadores y cables. Habrá un mínimo de 2 motores, uno para el eje de coordenadas y otro para el eje de coordenadas. Hay un equipo electrónico de accionamiento para cada motor, que toma una señal de baja potencia del CNC y la convierte en una señal de mayor potencia para mover el motor. Cada eje incorpora un mecanismo de retroalimentación, a veces un codificador, que crea una señal digital que indica la dirección en la que se ha movido el eje. Los cables llevan la energía del equipo electrónico al motor y llevan las señales de posición del codificador de regreso al CNC.
El CNC lee el programa parcial y luego envía señales al sistema de accionamiento de la máquina, que mueve la antorcha en la dirección deseada a la velocidad programada. El CNC lee la retroalimentación del codificador y realiza correcciones a las señales de accionamiento en tiempo real para mantener el movimiento de la antorcha en la trayectoria programada. Todos los procesos físicos dentro del CNC y el sistema de accionamiento funcionan y se comunican con extrema rapidez, generalmente midiendo y cambiando los datos de posición cada pocos milisegundos. Esto permite que el movimiento de la máquina sea lo suficientemente suave y preciso como para proporcionar a los componentes cortados con plasma una calidad de borde uniforme, recta y precisa, y dimensiones parciales exactas.
Un sistema de plasma CNC puede tener algún tipo de “sistema de E/S”, un sistema eléctrico que maneja las entradas y salidas. Esto suele suceder cuando el CNC activa el plasma en el momento adecuado, activando una salida que cierra un relé, por ejemplo. El CNC utiliza las entradas para saber cuándo se ha iniciado el arco de plasma y está listo para moverse. Esas son las entradas y salidas básicas más necesarias, pero obviamente hay más.
A menudo se agregan muchos subsistemas y opciones alternativas, como los sistemas de gestión de voltaje de arco h8, sistemas de bisel de plasma, sistemas de gestión de plasma integrados, etc. Sin embargo, los fundamentos de un cortador de plasma CNC delineados anteriormente serán comunes a todas y cada una de estas máquinas, desde las mejores hasta las más complicadas.
En los últimos años, el desarrollo ha sido aún mayor. Tradicionalmente, las mesas de corte de las máquinas eran horizontales, pero ahora están disponibles máquinas de corte por plasma CNC verticales, que ofrecen un espacio más reducido, mayor flexibilidad, máxima seguridad y un funcionamiento más rápido.
