Qu'est-ce qu'un découpeur plasma CNC ?
La découpe plasma CNC est un procédé qui découpe des matériaux conducteurs d'électricité au moyen d'un jet accéléré de plasma chaud. Les matériaux typiques coupés avec une torche plasma comprennent l'acier, l'aluminium, le laiton et le cuivre, bien que d'autres métaux conducteurs puissent également être coupés. La découpe plasma CNC est souvent utilisée dans les ateliers de fabrication, la réparation et la restauration automobiles, la construction industrielle et les opérations de récupération et de mise au rebut. En raison de la vitesse élevée et de la précision des coupes combinées à un faible coût, la découpe plasma CNC est largement utilisée, des applications industrielles CNC à grande échelle jusqu'aux petits ateliers de bricolage.
Le procédé de base de découpe plasma CNC consiste à créer un canal électrique de gaz surchauffé et ionisé électriquement, c'est-à-dire du plasma, à partir du découpeur plasma CNC lui-même, à travers la pièce à découper, formant ainsi un circuit électrique complet vers le découpeur plasma CNC via une pince de mise à la terre. Cela est accompli par un gaz comprimé (oxygène, air, gaz inerte et autres selon le matériau à découper) qui est soufflé à travers une buse focalisée à grande vitesse vers la pièce à découper. Un arc électrique est ensuite formé dans le gaz, entre une électrode proche ou intégrée dans la buse à gaz et la pièce à découper elle-même. L'arc électrique ionise une partie du gaz, créant ainsi un canal de plasma électriquement conducteur. Lorsque l'électricité de la torche de découpe se déplace dans ce plasma, elle fournit suffisamment de chaleur pour faire fondre la pièce à découper. En même temps, une grande partie du plasma à grande vitesse et du gaz comprimé souffle le métal fondu chaud, séparant ainsi la pièce à découper.
Depuis que Découpeurs plasma CNC produisent un « cône » très chaud et très localisé pour couper, ils sont extrêmement utiles pour couper des tôles de formes courbes ou angulaires.
Les découpeurs plasma CNC analogiques, qui nécessitent généralement plus de 2 kilowatts, utilisent un transformateur de fréquence secteur lourd. Les découpeurs plasma à onduleur redressent l'alimentation secteur en courant continu, qui est injecté dans un onduleur à transistor haute fréquence entre 10 kHz et environ 200 kHz. Des fréquences de commutation plus élevées permettent d'utiliser un transformateur plus petit, ce qui se traduit par une taille globale et une réduction de w8.
Les transistors utilisés étaient initialement des MOSFET, mais on utilise de plus en plus souvent des IGBT. Avec des MOSFET en parallèle, si l'un des transistors s'active prématurément, cela peut entraîner une défaillance en cascade d'un quart de l'onduleur. Une invention ultérieure, les IGBT, ne sont pas aussi sujets à ce mode de défaillance. Les IGBT se trouvent généralement dans les machines à courant élevé où il n'est pas possible de mettre en parallèle suffisamment de transistors MOSFET.
La topologie en mode de commutation est appelée convertisseur direct hors ligne à double transistor. Bien que plus légers et plus puissants, certains découpeurs plasma à onduleur, en particulier ceux sans correction du facteur de puissance, ne peuvent pas fonctionner à partir d'un générateur (cela signifie que le fabricant de l'onduleur l'interdit ; cela n'est valable que pour les petits générateurs portables légers). Cependant, les modèles plus récents disposent de circuits internes qui permettent aux unités sans correction du facteur de puissance de fonctionner sur des générateurs de puissance légère.
Certains fabricants de découpeuses plasma CNC construisent des tables de découpe CNC et certains intègrent la découpeuse à la table. Les tables CNC permettent à un ordinateur de contrôler la tête de torche pour produire des coupes nettes et précises. Les équipements plasma CNC modernes sont capables de découper des matériaux épais sur plusieurs axes, ce qui permet de réaliser des soudures complexes qui ne seraient pas possibles autrement. Pour les matériaux plus fins, la découpe plasma CNC est progressivement remplacée par la découpe laser, principalement en raison des capacités supérieures de découpe de trous de la découpeuse laser.
Les découpeuses plasma CNC sont particulièrement utilisées dans le secteur du chauffage, de la ventilation et de la climatisation. Le logiciel traite les informations sur les conduits et crée des modèles plats à découper sur la table de découpe par la torche plasma. Cette technologie a considérablement augmenté la productivité de l'industrie depuis son introduction au début des années 1980.
À quoi sert un découpeur plasma CNC ?
Un découpeur plasma est un outil couramment utilisé pour la découpe des métaux et pour diverses applications. Un découpeur plasma portatif est idéal pour découper rapidement tôles, plaques métalliques, sangles, boulons, tuyaux, etc. Les torches plasma portatives constituent également un excellent outil de gougeage, permettant de reboucher les joints de soudure ou d'éliminer les soudures défectueuses. Un découpeur plasma portatif est généralement utilisé pour découper de petites formes dans des plaques, mais il ne permet pas d'obtenir une précision suffisante ni une qualité de coupe adéquate pour la plupart des travaux de fabrication métallique. C'est pourquoi un découpeur plasma CNC est indispensable.
Une découpeuse plasma CNC est une machine équipée d'une torche plasma et capable de la déplacer selon une trajectoire contrôlée par ordinateur. Le terme « CNC » signifie « Commande Numérique par Ordinateur », ce qui signifie qu'un ordinateur est utilisé pour piloter le mouvement de la machine à l'aide de codes numériques intégrés dans un programme.
Les découpeuses plasma CNC sont également utilisées dans de nombreux ateliers pour créer des pièces métalliques décoratives. Par exemple, des enseignes commerciales et résidentielles, des décorations murales, des panneaux d'adresse et des décorations de jardin en extérieur.
Découpeur plasma CNC vs découpeur plasma portatif
Les découpeuses plasma CNC utilisent généralement un type de système plasma différent de celui des applications de découpe manuelle, spécialement conçu pour la découpe « mécanisée » plutôt que la découpe manuelle. Les découpeuses plasma CNC utilisent une torche à canon droit qui peut être transportée par une machine et disposent d'un type d'interface qui peut être contrôlé automatiquement par la CNC. Certaines machines d'entrée de gamme peuvent transporter une torche conçue pour la découpe manuelle, comme les machines PlasmaCAM. Mais toute machine conçue pour la fabrication ou la fabrication sérieuse utilisera une torche mécanisée et un système plasma.
Pièces de découpeuse plasma CNC
Le CNC est également un contrôleur de machine-outil doté d'un panneau d'interface propriétaire et d'une console de commande spécialement conçue, comme un contrôleur Fanuc, Allen-Bradley ou Seimens. Il peut également s'agir d'un ordinateur portable sous Windows exécutant un programme spécial et agissant avec les commandes de la machine via le port LAN. De nombreuses machines d'entrée de gamme, machines CVC et même certaines machines unitisées de précision utilisent un ordinateur portable ou un ordinateur personnel comme contrôleur.
Pour couper des composants à partir de plaques, le mouvement de la torche est contrôlé par la CNC. Un programme spatial, parfois simplement un fichier informatique avec des « codes M » et des « codes G », décrit les contours de la pièce et permet d'allumer et d'éteindre la torche. Les programmes de pièces sont parfois créés par un élément de logiciel appelé « post-processeur », qui peut prendre un calcul spatial en mathématiques pures à partir d'un fichier CAO et le traduire en codes M et en codes G que la CNC peut lire.
Un coupeur plasma CNC nécessite également un système d'entraînement, composé d'amplificateurs d'entraînement, de moteurs, d'encodeurs et de câbles. Il y aura au moins 2 moteurs, un pour l'axe de coordonnées et un pour l'axe de coordonnées. Il y a un équipement électronique d'entraînement pour chaque moteur, qui prend un signal de faible puissance de la CNC et le transforme en un signal de plus haute puissance pour manœuvrer le moteur. Chaque axe comprend un mécanisme de rétroaction, parfois associé à un encodeur, qui génère un signal numérique indiquant la manière dont l'axe est captif. Les câbles transportent l'énergie de l'équipement électronique vers le moteur et renvoient les signaux de position de l'encodeur vers la CNC.
La commande numérique (CNC) lit le programme partiel puis envoie des signaux au système d'entraînement de la machine, qui déplace la torche dans la direction souhaitée à la vitesse programmée. La CNC analyse le retour d'information de l'encodeur et corrige les signaux d'entraînement en temps réel pour maintenir le mouvement de la torche sur la trajectoire programmée. L'ensemble des mécanismes de la CNC et du système d'entraînement fonctionne et communique extrêmement rapidement, effectuant généralement des mesures et des changements de position toutes les quelques millisecondes. Ceci permet un mouvement de la machine suffisamment fluide et précis pour produire des pièces découpées au plasma avec une qualité de bord nette, droite et constante, ainsi que des dimensions précises.
Un système plasma CNC peut avoir une sorte de « système d'E/S », un système électrique qui gère les entrées et les sorties. C'est souvent ainsi que le CNC active le plasma au bon moment, en activant une sortie qui ferme un relais, par exemple. Le CNC utilise des entrées pour savoir quand l'arc plasma a démarré et est prêt à se déplacer. Ce sont les entrées et sorties les plus basiques nécessaires, mais il est clair qu'il y en a souvent d'autres.
De nombreux sous-systèmes et options alternatifs sont souvent supplémentaires, comme les systèmes de gestion de la tension d'arc h8, les systèmes de chanfreinage plasma, les systèmes de gestion plasma intégrés, etc. Cependant, les principes fondamentaux d'un découpeur plasma CNC décrits ci-dessus seront communs à toutes ces machines, de la meilleure à la plus compliquée.
Ces dernières années, les machines ont connu une évolution encore plus importante. Traditionnellement, les tables de découpe des machines étaient horizontales, mais il existe désormais des machines de découpe plasma CNC verticales, qui offrent un encombrement réduit, une flexibilité accrue, une sécurité optimale et un fonctionnement plus rapide.
