Kā griešanas gāzes ķēdes proporcionālais vārsts ļauj dinamiski regulēt gāzes spiedienu?

Lāzera griešanā lielākā daļa operatoru iegulsta ievērojamus pūliņus lāzera jaudas, griešanas ātruma un fokusa pozīcijas optimizācijā. Savukārt gāzes spiediens parasti nepievērš tik lielu uzmanību — līdz rodas problēmas. Pārāmītās caururbšanas caurumi, sadedzināti stūri, pārmērīgs izdedžu veidošanās biezos materiāla slāņos un nevienmērīga griezuma kvalitāte sarežģītās kontūrās — tas nav vienmēr lāzera problēma. Bieži vien tā ir gāzes problēma, un precīzāk — gāzes spiediena problēma, kas nevar pielāgoties tam, ko griešanas ceļš faktiski dara jebkurā konkrētā milisekundē.

Tradicionālais risinājums palīdgāzes vadībai ir bijis vienkāršs: manuāls spiediena regulators, kuru iestata vienreiz un vairs nepielāgo. Vai arī solenoīda ieslēgšanas/izslēgšanas vārsts — atvērts griešanas laikā, aizvērts, kad griešana netiek veikta. Šie risinājumi ir piemēroti, ja visa darba uzdevuma sastāvs ir taisna līnija caur 2 mm nerūsējošā tērauda loksni. Tomēr tie kļūst par sašaurinājumu momentā, kad jūsu griešanas ceļš ietver caururbšanu, asu iekšēju stūri, mikrosavienojumu vai pāreju no plāna uz biezu materiālu.

Proporcionālais vārsts pilnībā maina loģiku. Nevis fiksēts spiediens, kam procesam jāpielāgojas, bet gan gāzes spiediens kļūst par dinamisku mainīgo lielumu, kas reāllaikā seko griešanas procesam — zems caurduršanai, lai novērstu izsprāgšanu, augsts taisnās griešanas laikā, lai notīrītu griezuma šuvi, samazināts stūros, lai novērstu pārkarsēšanu. Šajā rakstā skaidrota, kā tas mehāniski darbojas, ko tas nozīmē griezuma kvalitātei un kā Raysoar FRP/FRI/FRV sērija to īsteno praksē.

Kāpēc fiksētais gāzes spiediens ir kompromiss

Lai saprastu, ko proporcionālais vārsts risina, vispirms ir noderīgi izprast problēmas būtību.

Tipiskā lāzeru griešanas secībā gāzes spiediena prasības mainās katrā procesa posmā:

Caurduršanas laikā , lāzers urbj sākuma caurumu stacionārā pozīcijā. Kušanas baseins ātri uzkrājas un iekšējais spiediens var strauji paaugstināties. Ja šajā brīdī palīgdegvielas spiediens ir pārāk augsts, karstā metāla izsviešana notiek vardarbīgi, radot lielu, neregulāru izplešanās caurumu, kas bojā materiāla virsmu un rada raupju ieejas punktu turpmākajai griešanai. Optimālais caurumgriešanas spiediens apzināti ir zems — bieži vien 30–50 % no taisnās griešanas laikā izmantotā spiediena. Pat veicot vairāku posmu skābekļa caurumgriešanu biezākā oglekļa tēraudā, gāzes spiedienu jāpielāgo posmos.

Taisnlīnijas griešanas laikā , augsts gāzes spiediens ir vēlamāks. Griešanas ātrums ir maksimāls, griezuma šķelme ir garāka un nepārtraukta, un gāzes strūkla efektīvi jāizpūš kušņu materiāls no šķelmes apakšas, pirms tas atkal sacietē kā izdedžu. Nepietiekams spiediens šajā posmā nozīmē izdedžu veidošanos apakšējā malā, samazinātu griešanas ātrumu vai nepilnīgu caururbšanu biezākos materiālos.

Asīgās pagriezienos un mazos rādiusos , griešanas galviņa strauji palēninās. Enerģija uz vienu garuma vienību dramatiski palielinās. Ja gāzes spiediens paliek pie pilnas griešanas līmeņa, liekā siltuma daļa kopā ar palēnināto pārvietošanos izraisa stūra ģeometrijas izdegšanu — parādību, ko operatori sauc par "pārkarsināšanu" vai stūra noapaļošanu. Gāzes spiediena samazināšana, kad galviņa palēnina kustību, aizsargā stūra ģeometriju.

Mikrosavienojumos un atzīmētajās daļās , programmētais mērķis ir apzināti atstāt plānu savienojumu. Augsta spiediena gāzes strūkla nepareizā brīdī var pārgriezt atzīmi pāragri.

Izmantojot manuālo regulatoru, kas iestatīts uz fiksētu vērtību, jūs izvēlaties vienu kompromisa punktu visiem šiem scenārijiem. Vērtība, kas novērš caururbšanas izblāzumu, nodrošinās nepietiekamu spiedienu biezu plākšņu griešanai. Vērtība, kas optimizēta taisnlīnijas materiāla noņemšanai, izdegs katru stūri. Tipiskā laukā piemērotā reakcija ir regulatora manuāla pielāgošana starp atsevišķiem elementiem — kas pievieno operatora iesaisti, nesaderību un samazina ražību.

CNC vadīti proporcionālie vārsti to risina, padarot gāzes spiedienu programmējamu griešanas procesa asi, kas reaģē uz vadības sistēmas ceļa norādījumiem.

Ko proporcionālais vārsts patiesībā dara — un kā

Proporcionālais vārsts ir elektropneimatiska ierīce, kas pārvērš nepārtrauktu elektrisku vadības signālu nepārtrauktā mainīgā izvades spiedienā. Atšķirībā no solenoīda vārsta, kuram ir tikai divi stāvokļi (atvērts vai aizvērts), proporcionālais vārsts var iestatīt un uzturēt jebkuru spiedienu tā darbības diapazonā un mainīt šo spiedienu gludi un ātri atbildot uz mainīgu komandas signālu.

Galvenais princips ietver divas neatkarīgi regulējamas spoles vārstu—vienu pievades (piegādes) plūsmai un otru izplūdes plūsmai. Modulējot abu spolu relatīvo atvēršanu vienlaikus, vārsts sasniedz ātru, stabili un atkārtojamu mērķa spiedienu bez svārstībām vai pārsniegšanas. Divu spolu arhitektūra ir būtiska: tā ļauj vārstam aktīvi gan palielināt, gan samazināt spiedienu, nevis balstīties uz spiediena samazināšanu caur izplūdes līniju. Tieši šis princips ļauj ātri mainīt spiedienu, kad griešanas galva pāriet no taisnas nogriezna daļas uz stūri daļā sekundes.

Uzraudzības ievade parasti ir 0–10 V analogs signāls, kas lineāri atbilst vārsta spiediena izvades diapazonam. Pie 0 V izvade ir minimālā; pie 10 V izvade ir maksimālā. CNC vadības ierīce nosaka sprieguma komandu, un vārsts reaģē uz to. Sistēmām ar bus savienojuma prasībām Profinet vai EtherCAT interfeisi ļauj iekļaut spiediena iestatījumu tieši CNC kustības programmā kā parametru — nav nepieciešama atsevišķa analogā vadiņošana, nav kalibrēšanas neatbilstību.

Atgriezeniskā saite aizver kontūru: iebūvētais spiediena sensors nepārtraukti uzrauga vārsta izvades spiedienu un nodrošina tā atgriešanu iekšējai vadības elektronikai, kas pielāgo plākšņu pozīcijas, lai uzturētu komandēto vērtību. Šī aizvērtā kontūra vadība nodrošina 1 % FS atkārtojamību, kas atšķir proporcionālo vārstu no vienkārša adatas vārsta vai manuālā regulatora.

Dinamiskais spiediena profils: kā tas izskatās praktiski

Ar proporcionālo vārstu, kas integrēts CNC griešanas procesā, tipisks spiediena profils sarežģītai detaļai izskatās aptuveni šādi:

• Priekšpieršana : Gāzes spiediens pakāpeniski palielinās līdz zemam pieršanas spiedienam (piemēram, 2–4 bar azota griešanai 6 mm nerūsējošajā tēraudā).
• Pieršana pabeigta, griešana sākas : Spiediens ātri pāriet uz pilnu griešanas spiedienu (piemēram, 12–16 bar), kad galva sāk kustēties.
• Taisni posmi : Spiediens paliek nemainīgs pie griešanas vērtības.
• Tuvojoties asam stūrim : Kad vadības ierīce atpazīst bremzēšanas zonu, G-koda palīgkomanda vienlaikus samazina gāzes spiedienu proporcionāli.
• Izeja no stūra : Spiediens atkal palielinās līdz griešanas vērtībai, kad ātrums atgūstas.
• Griešanas beigas : Spiediens samazinās līdz gaidīšanas, tīrīšanas vai nulles vērtībai atbilstoši situācijai.

Šis veselais profils tiek izpildīts bez jebkādas operatora iejaukšanās. Tas vienreiz tiek programmēts griešanas procesa receptē konkrētai materiāla un biezuma kombinācijai un pēc tam identiski atkārtojas katrā detaļā. Nepārtrauktības priekšrocība ir tikpat svarīga kā kvalitātes priekšrocība: cilvēka regulēšana rada mainīgumu; programmēta proporcionālā vārsta – ne.

Raysoar FRP / FRI / FRV sērija: Produktu arhitektūra

Raysoar gāzes vadības produktu līnija lāzera griešanai ietver trīs ģimenes, no kurām katra risina dažādas integrācijas situācijas.

FRP05 un FRV07 : Atsevišķi proporcionālie vārsti

Šie ir galvenie proporcionālās vadības elementi, kas paredzēti uzstādīšanai vietās, kur apkārtējā vārsta shēma jau ir uzstādīta vai tiek veidota individuāli.

The FRP05 ir aprīkots ar 5 mm diametra cauruli un darbojas 0–10 bar darba spiediena diapazonā. Tas uztver 0–10 V analogo ieeju un ir piemērots zemākas plūsmas lietojumiem: plānu loksnes griešanai, mazāku lāzeru jaudai vai uzstādījumiem, kur cikla laikā patērētā palīggāzu daudzums ir neliels.

The FRV07 pāreja uz 7 mm diametra cauruli un paplašina spiediena diapazonu līdz 0–28 bar — tādējādi atbilstoši augstspiediena slāpekļa griešanas prasībām biezos oglekļa tērauda vai nerūsējošā tērauda loksnes, kā arī lietojumiem, kur palīggāzu piegādes spiediens pats par sevi ir augsts. FRV07 ir pieejams ar analogo (0–10 V) vadību vai laukvadības sakariem (Profinet / EtherCAT), kas ļauj to tieši integrēt pilnībā digitālā CNC vides, neizmantojot atsevišķu D/A pārveidotāju.

No komponenta līdz pilnai shēmai: kā Raysoar iepakojusi šo tehnoloģiju

Dinamiskā spiediena regulēšanas kodols ir divu vārpstu proporcionālais vārsts, ko Raysoar piegādā konfigurācijās, kas atbilst reālajām uzstādīšanas vidēm. Ražotājiem (OEM), kas veido pielāgotas gāzes shēmas, FRP05 un FRV07 atsevišķie vārsti nodrošina galveno elektropneimatisko regulēšanas sastāvdaļu — FRP05 vārsts darbojas 0–10 bar diapazonā plānām loksnes lietojumprogrammām, bet FRV07 vārsts paplašina regulēšanu līdz 28 bar ar laukvadības (fieldbus) opcijām tiešai CNC integrācijai. Beigu lietotāju pārbūvēm vai standarta mašīnām FRI integrētās vienības novērš inženierijas slogu, kas saistīts ar proporcionālā vārsta, solenoīda un šūtla vārsta apvienošanu no atsevišķiem avotiem. Šis uzstādāmais risinājums nodrošina, ka iepriekš minētās dinamiskā spiediena profili var tikt īstenoti bez papildu cauruļvadu vai vadības vadiem saistītas sarežģītības.

Pareizās konfigurācijas izvēle

Izvēle starp FRP atsevišķajiem proporcionālajiem vārstiem, FRI integrētajām iekārtām un FRV izvēles vārstiem ir atkarīga no trim faktoriem: gāzes veida, materiāla biezuma diapazona un nepieciešamās vadības sistēmas integrācijas līmeņa.

Oksīgena palīdzības plānās loksnes griešanai, kur galvenais kritērijs ir cena , FRP05 vai FRI05 ir dabiskais izvēles punkts. Mīkstās tērauda griešana ar oksīgenu parasti notiek zemākā spiedienā (plānām daļām zem 6 bar), un plūsmas prasības ir mērenas. 5 mm diametrs nodrošina nepieciešamos plūsmas ātrumus bez pārmērīgas izmēru palielināšanas, un analogais interfeiss ir pietiekams CNC vadības blokiem ar analogo izvadi.

Augsta spiediena slāpekļa vai kompresētā gaisa griešanai biezu loksni , un īpaši tad, ja vadības sistēma ir autobusu pamatā (Siemens, Beckhoff vai līdzīga), piemērota izvēle ir FRV07 sērija vai FRI09. 7–9 mm cauruma diametrs nodrošina plūsmas jaudu, kas nepieciešama augsspiediena slāpeklim maksimālā sprauslas diametrā, un Profinet/EtherCAT saskarne bez papildu aprīkojuma vienkārši integrējas CNC programmatūrā.

Uzstādījumiem, kuros vienā mašīnā apstrādā vairākas materiālu veidus , kur gāzes veida maiņa ir daļa no parastā ražošanas procesa, pilnīgu risinājumu nodrošina FRV07-2/3 izvēles vārsts kopā ar FRI integrētu montāžu. Šis risinājums novērš manuālo gāzes maiņu, samazina operatora kļūdas un ļauj glabāt materiālam specifiskas gāzes receptes kā CNC programmas.