Интегрираното роботизирано плазмено рязане изисква повече от просто горелка, прикрепена към края на роботизираната ръка. Познаването на процеса на плазмено рязане е ключово. съкровище
Производителите на метали в цялата индустрия – в цехове, тежки машини, корабостроене и конструкционна стомана – се стремят да отговорят на взискателните очаквания за доставка, като същевременно надвишават изискванията за качество. Те непрекъснато се стремят да намалят разходите, като същевременно се справят с постоянно съществуващия проблем за задържане на квалифицирана работна ръка. Бизнесът е Не е лесно.
Много от тези проблеми могат да бъдат проследени до ръчни процеси, които все още са разпространени в индустрията, особено при производството на продукти със сложна форма като капаци на промишлени контейнери, извити компоненти от структурна стомана и тръби и тръби. Много производители отделят 25 до 50 процента от своите време за обработка до ръчно маркиране, контрол на качеството и преобразуване, когато действителното време на рязане (обикновено с ръчен кислороден или плазмен нож) е само 10 до 20 процента.
В допълнение към времето, изразходвано от такива ръчни процеси, много от тези разфасовки се правят около грешни места на елементи, размери или допуски, изискващи обширни вторични операции като шлайфане и преработка или по-лошо, материали, които трябва да бъдат бракувани. Много магазини посвещават като около 40% от общото им време за обработка на тази работа и отпадъци с ниска стойност.
Всичко това доведе до тласък на индустрията към автоматизация. Магазин, който автоматизира операциите за ръчно рязане с горелка за сложни многоосови части, внедри роботизирана клетка за плазмено рязане и, не е изненадващо, отбеляза огромни печалби. Тази операция елиминира ръчното оформление и работата, която ще отнеме 5 души 6 часа сега може да се направи само за 18 минути с робот.
Въпреки че ползите са очевидни, внедряването на роботизирано плазмено рязане изисква нещо повече от закупуване на робот и плазмена горелка. Ако обмисляте роботизирано плазмено рязане, не забравяйте да вземете холистичен подход и погледнете целия поток от стойности. Освен това работете с обучен от производител системен интегратор, който разбира и разбира плазмената технология и системните компоненти и процеси, необходими, за да гарантира, че всички изисквания са интегрирани в дизайна на батерията.
Помислете също за софтуера, който може би е един от най-важните компоненти на всяка роботизирана система за плазмено рязане. Ако сте инвестирали в система и софтуерът или е труден за използване, изисква много опит за работа, или го откриете отнема много време, за да адаптирате робота към плазмено рязане и да научите пътя на рязане, вие просто губите много пари.
Докато софтуерът за симулация на роботи е често срещан, ефективните роботизирани клетки за плазмено рязане използват софтуер за офлайн роботизиране, който автоматично ще изпълнява програмиране на пътя на роботите, ще идентифицира и компенсира сблъсъците и интегрира знания за процеса на плазмено рязане. Включването на дълбоки познания за плазмените процеси е ключово. Със софтуер като този , автоматизирането дори на най-сложните приложения за роботизирано плазмено рязане става много по-лесно.
Плазменото рязане на сложни многоосни форми изисква уникална геометрия на горелката. Приложете геометрията на горелката, използвана в типично приложение XY (вижте фигура 1) към сложна форма, като извита глава на съда под налягане, и ще увеличите вероятността от сблъсъци. Поради тази причина горелките с остър ъгъл (с „заострен“ дизайн) са по-подходящи за роботизирано рязане.
Всички видове сблъсъци не могат да бъдат избегнати само с фенер с остър ъгъл. Програмата за детайли трябва също да съдържа промени във височината на рязане (т.е. върхът на горелката трябва да има свободно пространство до детайла), за да се избегнат сблъсъци (виж Фигура 2).
По време на процеса на рязане плазменият газ се стича надолу по тялото на горелката във вихрова посока към върха на горелката. Това въртеливо действие позволява на центробежната сила да изтегля тежки частици от газовата колона към периферията на отвора на дюзата и предпазва комплекта на горелката от потокът от горещи електрони. Температурата на плазмата е близо 20 000 градуса по Целзий, докато медните части на факела се топят при 1100 градуса по Целзий. Консумативите се нуждаят от защита, а изолационният слой от тежки частици осигурява защита.
Фигура 1. Стандартните тела на горелката са предназначени за рязане на ламарина. Използването на една и съща горелка в многоосно приложение увеличава вероятността от сблъсък с детайла.
Завихрянето прави едната страна на разреза по-гореща от другата. Факелите с въртящ се по посока на часовниковата стрелка газ обикновено поставят горещата страна на разреза от дясната страна на дъгата (когато се гледа отгоре в посоката на разреза). Това означава, че технологичният инженер работи усилено, за да оптимизира добрата страна на разфасовката и приема, че лошата страна (вляво) ще бъде скрап (виж Фигура 3).
Вътрешните елементи трябва да бъдат отрязани в посока обратна на часовниковата стрелка, като горещата страна на плазмата прави чист разрез от дясната страна (страна на ръба на частта). Вместо това периметърът на детайла трябва да бъде отрязан по посока на часовниковата стрелка. Ако Ако горелката реже в грешна посока, това може да създаде голям конус в профила на рязане и да увеличи шлака по ръба на детайла. По същество вие поставяте „добри разфасовки“ върху скрап.
Имайте предвид, че повечето маси за рязане на плазмени панели имат интелигентност за процеса, вградена в контролера по отношение на посоката на рязане на дъгата. Но в областта на роботиката тези детайли не са непременно известни или разбрани и все още не са вградени в типичен контролер на роботи – така че е важно да имате офлайн софтуер за програмиране на роботи с познания за вградения плазмен процес.
Движението на горелката, използвано за пробиване на метал, има пряк ефект върху консумативите за плазмено рязане. Ако плазмената горелка пробие листа на височина на рязане (твърде близо до детайла), откатът на разтопения метал може бързо да повреди щита и дюзата. Това води до лошо качество на рязане и намален живот на консумативите.
Отново, това рядко се случва при приложения за рязане на ламарина с портал, тъй като високата степен на експертиза на горелката вече е вградена в контролера. Операторът натиска бутон, за да инициира последователността на пробиване, което инициира поредица от събития, за да осигури правилна височина на пробиване .
Първо, горелката изпълнява процедура за отчитане на височината, обикновено използвайки омичен сигнал за откриване на повърхността на детайла. След позициониране на плочата, горелката се прибира от плочата до височината на трансфер, което е оптималното разстояние за прехвърляне на плазмената дъга към детайла. След като плазмената дъга се прехвърли, тя може да се нагрее напълно. В този момент горелката се придвижва до височината на пробиване, което е по-безопасно разстояние от детайла и по-далеч от обратния удар на разтопения материал. Горелката поддържа това разстояние, докато плазмената дъга напълно проникне в плочата. След като закъснението на пробиване приключи, горелката се придвижва надолу към металната плоча и започва движението на рязане (виж Фигура 4).
Отново, цялата тази интелигентност обикновено е вградена в плазмения контролер, използван за рязане на листове, а не в контролера на робота. Роботизираното рязане също има друг слой сложност. Пиърсингът на грешна височина е достатъчно лош, но при рязане на многоосови форми, горелката може да не е в най-добрата посока за детайла и дебелината на материала. Ако горелката не е перпендикулярна на металната повърхност, която пробива, в крайна сметка ще изреже по-дебело напречно сечение от необходимото, губи живота на консумативите. Освен това, пробиване на контурен детайл в грешна посока може да постави комплекта на горелката твърде близо до повърхността на детайла, излагайки го на обратен удар на стопилката и причинявайки преждевременна повреда (виж Фигура 5).
Помислете за приложение за роботизирано плазмено рязане, което включва огъване на главата на съд под налягане. Подобно на рязането на листове, роботизираната горелка трябва да бъде поставена перпендикулярно на повърхността на материала, за да се осигури възможно най-тънкото напречно сечение за перфорация. Тъй като плазмената горелка се приближава към детайла , той използва сензор за височина, докато намери повърхността на съда, след което се прибира по оста на горелката, за да прехвърли височината. След като дъгата се прехвърли, горелката се прибира отново по оста на горелката до височината на пробиване, безопасно далеч от обратния удар (виж фигура 6) .
След като изтече забавянето на пробиване, горелката се спуска до височината на рязане. При обработка на контури горелката се завърта в желаната посока на рязане едновременно или на стъпки. В този момент започва последователността на рязане.
Роботите се наричат свръхопределени системи. Това означава, че има множество начини да се стигне до една и съща точка. Това означава, че всеки, който обучава робот да се движи, или някой друг, трябва да притежава определено ниво на опит, независимо дали в разбирането на движението на робота или машинната обработка изисквания за плазмено рязане.
Въпреки че обучаващите висулки са се развили, някои задачи по своята същност не са подходящи за преподаване на висящо програмиране – особено задачи, включващи голям брой смесени части с малък обем. Роботите не произвеждат, когато се преподават, а самото преподаване може да отнеме часове или дори дни за сложни части.
Софтуерът за офлайн програмиране на роботи, проектиран с модули за плазмено рязане, ще вгради този опит (вижте Фигура 7). Това включва посоката на рязане с плазмен газ, първоначално отчитане на височината, секвениране на пробиване и оптимизиране на скоростта на рязане за факел и плазмени процеси.
Фигура 2. Острите („заострени“) горелки са по-подходящи за роботизирано плазмено рязане. Но дори и с тези геометрии на горелката, най-добре е да увеличите височината на рязане, за да сведете до минимум вероятността от сблъсъци.
Софтуерът осигурява опит в роботиката, необходим за програмиране на свръхопределени системи. Той управлява сингулярности или ситуации, при които роботизираният краен ефект (в този случай плазмената горелка) не може да достигне детайла;ставни граници;прекомерно пътуване;преобръщане на китката;откриване на сблъсък;външни оси;и оптимизация на траекторията на инструмента. Първо, програмистът импортира CAD файла на готовата част в софтуера за програмиране на роботи офлайн, след това дефинира ръба, който ще бъде отрязан, заедно с точката на пробиване и други параметри, като взема предвид ограниченията за сблъсък и обхват.
Някои от най-новите итерации на софтуера за офлайн роботика използват така нареченото офлайн програмиране, базирано на задачи. Този метод позволява на програмистите автоматично да генерират пътеки за рязане и да избират множество профили наведнъж. Програмистът може да избере селектор на пътя на ръба, който показва пътя и посоката на рязане , а след това изберете да промените началната и крайната точки, както и посоката и наклона на плазмената горелка. Програмирането обикновено започва (независимо от марката на роботизираната ръка или плазмената система) и продължава с включването на конкретен модел робот.
Получената симулация може да вземе предвид всичко в роботизираната клетка, включително елементи като предпазни бариери, тела и плазмени факли. След това отчита всички потенциални кинематични грешки и сблъсъци за оператора, който след това може да коригира проблема. Например, симулацията може да разкрие проблем с сблъсък между две различни разрези в главата на съд под налягане. Всеки разрез е на различна височина по контура на главата, така че бързото движение между разрезите трябва да отчита необходимото разстояние – малък детайл, разрешени преди работата да достигне пода, което помага за премахване на главоболие и отпадъци.
Постоянният недостиг на работна ръка и нарастващото търсене на клиенти накараха повече производители да се обърнат към роботизирано плазмено рязане. За съжаление, много хора се гмуркат във водата, само за да открият повече усложнения, особено когато хората, интегриращи автоматизацията, нямат познания за процеса на плазмено рязане. Този път ще бъде само доведе до разочарование.
Интегрирайте познанията за плазмено рязане от самото начало и нещата се променят. С интелигентността на плазмения процес, роботът може да се върти и движи според нуждите, за да извърши най-ефективното пробиване, удължавайки живота на консумативите. Той реже в правилната посока и маневрира, за да избегне всякакъв детайл сблъсък. Следвайки този път на автоматизация, производителите жънат награди.
Тази статия се основава на „Напредък в 3D роботизирано плазмено рязане“, представен на конференцията FABTECH през 2021 г.
FABRICATOR е водещото списание за формоване и производство на метали в Северна Америка. Списанието предоставя новини, технически статии и истории, които позволяват на производителите да вършат работата си по-ефективно. FABRICATOR обслужва индустрията от 1970 г.
Сега с пълен достъп до цифровото издание на The FABRICATOR, лесен достъп до ценни индустриални ресурси.
Дигиталното издание на The Tube & Pipe Journal вече е напълно достъпно, осигурявайки лесен достъп до ценни индустриални ресурси.
Насладете се на пълен достъп до дигиталното издание на STAMPING Journal, което предоставя най-новите технологични постижения, най-добри практики и новини от индустрията за пазара на метални щампования.
Сега с пълен достъп до дигиталното издание на The Fabricator en Español, лесен достъп до ценни индустриални ресурси.
Време за публикуване: 25 май 2022 г
