O corte por plasma robótico integrado require algo máis que un facho conectado ao extremo do brazo robótico. O coñecemento do proceso de corte por plasma é fundamental.
Os fabricantes de metais de toda a industria (en talleres, maquinaria pesada, construción naval e aceiro estrutural) esfórzanse por satisfacer as esixentes expectativas de entrega ao tempo que superan os requisitos de calidade. Buscan constantemente reducir custos mentres se enfrontan ao problema sempre presente de reter man de obra cualificada. O negocio é non doado.
Moitos destes problemas poden remontarse a procesos manuais que aínda prevalecen na industria, especialmente cando se fabrican produtos con formas complexas, como tapas de recipientes industriais, compoñentes curvados de aceiro estrutural e tubos e tubos. Moitos fabricantes dedican do 25 ao 50 por cento do seu tempo de mecanizado ata o marcado manual, o control de calidade e a conversión, cando o tempo de corte real (xeralmente cun oxicombustible manual ou cortador de plasma) é só do 10 ao 20 por cento.
Ademais do tempo que consumen tales procesos manuais, moitos destes cortes realízanse arredor de localizacións de características, dimensións ou tolerancias erróneas, polo que requiren amplas operacións secundarias, como moenda e reelaboración, ou peor aínda, materiais que deben ser desguazados. Moitas tendas dedícanse como ata o 40% do seu tempo total de procesamento a este traballo de baixo valor e residuos.
Todo isto levou a un impulso da industria cara á automatización. Unha tenda que automatiza as operacións de corte manual do facho para pezas complexas de varios eixes implementou unha célula de corte por plasma robótica e, como era de esperar, obtivo grandes beneficios. Esta operación elimina o deseño manual e un traballo que levaría 5 persoas 6 horas agora pódense facer en só 18 minutos usando un robot.
Aínda que os beneficios son obvios, a implementación do corte por plasma robótico require algo máis que mercar un robot e unha antorcha de plasma. Se estás pensando en cortar por plasma robótico, asegúrate de adoptar un enfoque holístico e mirar todo o fluxo de valor. Ademais, traballa con un integrador de sistemas adestrado polo fabricante que entende e entende a tecnoloxía de plasma e os compoñentes e procesos do sistema necesarios para garantir que todos os requisitos se integren no deseño da batería.
Considere tamén o software, que sen dúbida é un dos compoñentes máis importantes de calquera sistema de corte por plasma robótico. Se investiu nun sistema e o software é difícil de usar, require moita experiencia para executalo ou atopalo. Leva moito tempo adaptar o robot ao corte por plasma e ensinar o camiño de corte, só estás a perder moito diñeiro.
Aínda que o software de simulación robótica é común, as células robóticas eficaces de corte por plasma utilizan un software de programación robótica fóra de liña que realizará automaticamente a programación do camiño do robot, identificará e compensará as colisións e integrará o coñecemento do proceso de corte por plasma. É fundamental incorporar coñecementos profundos do proceso de plasma. Con software como este , automatizar ata as máis complexas aplicacións de corte por plasma robótico faise moito máis fácil.
O corte por plasma de formas complexas de eixes múltiples require unha xeometría de facho única. Aplique a xeometría do facho que se usa nunha aplicación XY típica (consulte a figura 1) a unha forma complexa, como a cabeza dun recipiente a presión curva, e aumentará a probabilidade de colisións. Por este motivo, as antorchas de ángulos afiados (cun deseño "puntuado") son máis adecuadas para o corte de formas robóticas.
Non se poden evitar todos os tipos de colisións só cunha lanterna de ángulos afiados. O programa de pezas tamén debe conter cambios na altura de corte (é dicir, a punta do facho debe ter espazo libre para a peza de traballo) para evitar colisións (ver Figura 2).
Durante o proceso de corte, o gas de plasma flúe polo corpo do facho nunha dirección de vórtice ata a punta do facho. Esta acción de rotación permite que a forza centrífuga saque partículas pesadas da columna de gas cara á periferia do orificio do facho e protexe o conxunto do facho de o fluxo de electróns quentes.A temperatura do plasma aproxímase aos 20.000 graos centígrados, mentres que as partes de cobre do facho se funden a 1.100 graos centígrados.Os consumibles necesitan protección e unha capa illante de partículas pesadas proporciona protección.
Figura 1. Os corpos do facho estándar están deseñados para o corte de chapa. Usar o mesmo facho nunha aplicación de varios eixes aumenta a posibilidade de colisións coa peza de traballo.
O remolino fai que un lado do corte sexa máis quente que o outro. Os fachos con gas que xiren no sentido horario normalmente sitúan o lado quente do corte no lado dereito do arco (cando se ve desde arriba na dirección do corte). o enxeñeiro de procesos traballa duro para optimizar o lado bo do corte e asume que o lado malo (esquerdo) será chatarra (ver Figura 3).
As características internas deben cortarse en sentido contrario ás agullas do reloxo, co lado quente do plasma facendo un corte limpo no lado dereito (lado do bordo da parte). Pola contra, o perímetro da peza debe cortarse no sentido das agullas do reloxo. cortes do facho na dirección incorrecta, pode crear unha gran conicidade no perfil de corte e aumentar a escoria no bordo da peza.
Teña en conta que a maioría das mesas de corte de paneis de plasma teñen intelixencia de proceso integrada no controlador sobre a dirección do corte de arco. Pero no campo da robótica, estes detalles non se coñecen nin se comprenden necesariamente e aínda non están incorporados nun controlador de robot típico. polo que é importante ter un software de programación de robots fóra de liña con coñecemento do proceso de plasma incorporado.
O movemento do facho usado para perforar metal ten un efecto directo sobre os consumibles de corte por plasma. Se o facho de plasma perfora a folla á altura de corte (demasiado preto da peza de traballo), o retroceso do metal fundido pode danar rapidamente a pantalla e a boquilla. mala calidade de corte e redución da vida útil dos consumibles.
De novo, isto ocorre raramente en aplicacións de corte de chapa metálica cun pórtico, xa que o alto grao de pericia do facho xa está incorporado no controlador. O operador preme un botón para iniciar a secuencia de perforación, que inicia unha serie de eventos para garantir unha altura de perforación adecuada. .
En primeiro lugar, o facho realiza un procedemento de detección de altura, normalmente usando un sinal óhmico para detectar a superficie da peza de traballo. Despois de colocar a placa, o facho retrae desde a placa ata a altura de transferencia, que é a distancia óptima para que o arco de plasma se transfira. á peza de traballo. Unha vez que se transfire o arco de plasma, pódese quentar completamente. Neste punto, o facho móvese á altura de perforación, que é unha distancia máis segura da peza de traballo e máis lonxe do retroceso do material fundido. O facho mantén isto. distancia ata que o arco de plasma penetre completamente na placa. Despois de completar o atraso de perforación, o facho móvese cara abaixo cara á placa metálica e comeza o movemento de corte (ver Figura 4).
Unha vez máis, toda esta intelixencia adoita incorporarse no controlador de plasma usado para o corte de follas, non no controlador do robot. O corte robótico tamén ten outra capa de complexidade. A perforación á altura incorrecta é bastante mala, pero ao cortar formas de varios eixes, o facho. pode non estar na mellor dirección para a peza de traballo e o grosor do material. Se o facho non é perpendicular á superficie metálica que perfora, acabará cortando unha sección transversal máis grosa da necesaria, desperdiciando a vida útil do consumible. Ademais, perforando unha peza de traballo contorneada na dirección incorrecta pode colocar o conxunto do facho demasiado preto da superficie da peza de traballo, expoñéndoa ao retroceso de fusión e provocando fallos prematuros (consulte a Figura 5).
Considere unha aplicación de corte por plasma robótico que implica dobrar a cabeza dun recipiente a presión. Do mesmo xeito que o corte de follas, o facho robótico debe colocarse perpendicular á superficie do material para garantir a sección transversal máis delgada posible para a perforación. A medida que o facho de plasma se achega á peza de traballo , usa a detección de altura ata que atopa a superficie da embarcación, despois retrae ao longo do eixe do facho para transferir a altura. Despois de transferir o arco, o facho retrae de novo ao longo do eixe do facho para perforar a altura, lonxe do retroceso (ver Figura 6). .
Unha vez que expira o atraso de perforación, o facho redúcese ata a altura de corte. Cando se procesan os contornos, o facho rótase á dirección de corte desexada simultaneamente ou en pasos. Neste punto, comeza a secuencia de corte.
Os robots chámanse sistemas sobredeterminados. Dito isto, ten varias formas de chegar ao mesmo punto. Isto significa que calquera persoa que ensine a moverse a un robot, ou calquera outra persoa, debe ter un certo nivel de experiencia, xa sexa para comprender o movemento do robot ou o mecanizado. requisitos de corte por plasma.
Aínda que os teach pendants evolucionaron, algunhas tarefas non son intrínsecamente adecuadas para a programación de teach pendant, especialmente tarefas que implican un gran número de pezas mixtas de baixo volume. Os robots non producen cando se lles ensinan, e a propia ensinanza pode levar horas ou mesmo días para pezas complexas.
O software de programación de robots fóra de liña deseñado con módulos de corte por plasma incorporará esta experiencia (ver Figura 7). Isto inclúe a dirección de corte de gas de plasma, a detección de altura inicial, a secuenciación de perforación e a optimización da velocidade de corte para os procesos de soplete e plasma.
Figura 2. Os fachos afiados ("puntuados") son máis axeitados para o corte de plasma robótico. Pero mesmo con estas xeometrías de facho, o mellor é aumentar a altura de corte para minimizar a posibilidade de colisións.
O software proporciona a experiencia en robótica necesaria para programar sistemas sobredeterminados. Xestiona singularidades ou situacións nas que o efector final robótico (neste caso, o facho de plasma) non pode alcanzar a peza de traballo;límites conxuntos;sobreviaxe;rollover do pulso;detección de colisións;eixes externos;e optimización do percorrido da ferramenta. En primeiro lugar, o programador importa o ficheiro CAD da peza rematada ao software de programación de robots fóra de liña e, a continuación, define o bordo que se vai cortar, xunto co punto de perforación e outros parámetros, tendo en conta as restricións de colisión e rango.
Algunhas das últimas iteracións do software de robótica fóra de liña usan a chamada programación fóra de liña baseada en tarefas. Este método permite aos programadores xerar automaticamente camiños de corte e seleccionar varios perfís á vez. O programador pode seleccionar un selector de camiños de bordo que mostre a ruta e a dirección de corte. , e despois opta por cambiar os puntos de inicio e finalización, así como a dirección e inclinación do facho de plasma.A programación xeralmente comeza (independentemente da marca do brazo robótico ou do sistema de plasma) e procédese a incluír un modelo de robot específico.
A simulación resultante pode ter en conta todo o que hai na célula robótica, incluídos elementos como barreiras de seguridade, accesorios e fachos de plasma. A continuación, contabiliza os posibles erros cinemáticos e colisións para o operador, quen entón pode corrixir o problema. Por exemplo, unha simulación pode revelar un problema de colisión entre dous cortes diferentes na cabeza dun recipiente a presión. Cada incisión está a unha altura diferente ao longo do contorno da cabeza, polo que o movemento rápido entre incisións debe ter en conta o espazo libre necesario: un pequeno detalle, resolto antes de que a obra chegue ao chan, que axuda a eliminar dores de cabeza e residuos.
A persistente escaseza de man de obra e a crecente demanda dos clientes levaron a máis fabricantes a recorrer ao corte por plasma robótico. Desafortunadamente, moitas persoas mergullan na auga só para descubrir máis complicacións, especialmente cando as persoas que integran a automatización non coñecen o proceso de corte por plasma. levar á frustración.
Integra os coñecementos de corte por plasma desde o principio e as cousas cambian. Coa intelixencia do proceso de plasma, o robot pode xirar e moverse segundo sexa necesario para realizar a perforación máis eficiente, prolongando a vida útil dos consumibles. Corta na dirección correcta e manobra para evitar calquera peza de traballo. colisión. Ao seguir este camiño da automatización, os fabricantes recollen recompensas.
Este artigo baséase nos "Avances no corte de plasma robótico 3D" presentado na conferencia FABTECH de 2021.
FABRICATOR é a revista líder na industria de conformación e fabricación de metal en América do Norte. A revista ofrece noticias, artigos técnicos e historias de casos que permiten aos fabricantes facer o seu traballo de forma máis eficiente. FABRICATOR leva atendendo a industria desde 1970.
Agora con acceso completo á edición dixital de The FABRICATOR, fácil acceso a valiosos recursos do sector.
A edición dixital de The Tube & Pipe Journal é agora totalmente accesible e ofrece un fácil acceso a valiosos recursos da industria.
Goza de acceso completo á edición dixital de STAMPING Journal, que ofrece os últimos avances tecnolóxicos, mellores prácticas e noticias da industria para o mercado de estampación de metal.
Agora con acceso completo á edición dixital de The Fabricator en Español, fácil acceso a valiosos recursos do sector.
Hora de publicación: 25-maio-2022
