Качество и допуски в плазменной резке металла с ЧПУ

Плазменная резка с числовым программным управлением (ЧПУ) широко используется в различных отраслях промышленности благодаря высокой скорости реза, точности и эффективности. Однако для обеспечения качества вырезаемых деталей (заготовок) необходимо учитывать возможные допуски при резки, которые определяют допустимые отклонения от заданных размеров.

Один из основных нормативных документов в области термической резки — ГОСТ Р ИСО 9013-2022. Стандарт, устанавливающий геометрические характеристики изделий и допуски по качеству для кислородной, плазменной и лазерной резки.

РЕЗКА ТЕРМИЧЕСКАЯ ГОСТ Р ИСО 9013— 2022 Классификация резов. Геометрические характеристики изделий и допуски по качеству. (PDF)

Разберем основные факторы, влияющие на точность плазменной резки, типичные допуски, а также возможности их оптимизации.

Факторы, влияющие на точность плазменной резки

Качество оборудования

Современные плазменные станки с ЧПУ оснащены жестким порталом, с обработанной фрезерованной рамой, точными системами (каретками) перемещения по осям, косозубой или прямозубой рейкой, правильно подобранными серво-приводами и планетарными редукторами, а также контроллерами (блоками THC). Совокупность всех используемых компонентов и узлов станка влияет на итоговое качество резки и отклонение вырезаемых заготовок с фактически заданными параметрами.

Конструкция и калибровка плазменной горелки

Современные высокоточные плазменные системы мировых лидеров в этой области (Kjellberg, Hypertherm, Esab и др.) обеспечивают меньшие отклонения размеров при резки (прецизионная резка) по сравнению со обычными установками. Это достигается за счет применение автоматических панелей смешивания газов (без вмешательства оператора и возможной им допуска ошибки), программное обеспечение на ЧПУ, технологией образования пилотной дуги и перенос ее на основной металл, качество материалов изготовления сопел и электродов, их износ — также играют важную роль в точности реза.

Тип и толщина материала

Тип материала: алюминий легче поддается резке, но подвержен термической деформации, что может повлиять на точность. Низкоуглеродистая сталь (черновая), напротив, обеспечивает более стабильные результаты.

Толщина: чем тоньше металл, тем больше он подвержен термическим деформациям, что требует более точной настройки параметров резки, таких как высота дуги от плазматрона до металла.

Скорость резки

Оптимальная скорость резки важна для достижения качественных краев. Слишком высокая скорость может привести к неровностям, а слишком низкая – к избыточному нагреву и деформации материала.

Используемый газ

Выбор газа (кислород, азот, сжатый воздух) и его расход влияют на качество резки. Неправильные параметры могут привести к изменению ширины реза и ухудшению точности.

Опыт оператора

Несмотря на автоматизацию, настройка параметров резки требует знаний и опыта. Опытный оператор может значительно повысить точность и минимизировать ошибки.

Допуски при плазменной резке

Допуски определяют максимально допустимые отклонения от заданных размеров. В зависимости от типа оборудования и требований к изделию различают стандартную и высокоточную резку.

Стандартная плазменная резка

Для большинства промышленных станков допуски составляют ±1 мм. Такой уровень точности подходит для крупных конструкций и деталей, где высокая точность не критична..

Высокоточная (прецизионная) плазменная резка

Современные системы высокой точности достигают допусков 0,5 ±0,25 мм, что делает их идеальными для сложных деталей в автомобилестроении, аэрокосмической промышленности и других отраслях с повышенными требованиями к точности.

Но следует обращать внимание, что процесс плазменной резки требует после себя механической обработки деталей.

Влияние толщины материала на допуски

До 3 мм: Минимальные отклонения, но риск деформации из-за нагрева.
3–25 мм: Оптимальный диапазон для большинства применений, стабильные результаты.
Более 25 мм: Повышенное тепловложение и расширение пропила, что усложняет удержание жестких допусков.

Сравнение с другими методами резки

Лазерная резка: высочайшая точность (до ±0,1 мм), но высокая стоимость и меньшая эффективность в работе с толстыми материалами.
Гидроабразивная резка: могут соответствовать или превосходить допуски плазменной резки, особенно для сложных конструкций, но более низкая скорость резки и высокие эксплуатационные расходы.
Газокислородная резка: подходит для толстых материалов, но имеет более низкую точность (±1–3 мм).

Способы улучшения точности резки

Для достижения оптимальных допусков следуйте необходимо:

Регулярное техническое обслуживание. Чистка и продувка узлов станка, контроль замены расходных комплектующих плазматрона.
Оптимизация настроек. Регулировка скорости, силы тока, давления газа.
Использование качественных расходных материалов. Изношенные сопла и электроды ухудшают качество резки.
Тестовые резы. Проверка параметров перед массовым производством.

Применение передовых технологий, качественных расходных материалов неизбежно увеличивает вложения в производство. Чтобы не стать заложником не оправданных затрат и оптимизировать соотношение стоимости – точности, придерживайтесь рекомендаций:

Определите допустимые отклонения: соотнесите требования к точности с особенностями проекта. Излишне строгие допуски могут привести к неоправданному росту расходов.
Применяйте системы высокой четкости выборочно: используйте их для деталей, где требуется максимальная точность, а стандартные установки — для менее критичных элементов.
Оптимизируйте процесс: комбинируйте плазменную резку с ЧПУ с последующей обработкой (например, шлифованием), что позволит достичь требуемых параметров с минимальными затратами.

В заключении коснемся перспектив развития и увеличения точности в плазменной резке с ЧПУ

Современные технологические достижения способствуют повышению точности плазменной резки и расширению её возможностей. Ключевые направления развития включают:

Автоматизация
Совмещение ЧПУ с программными решениями CAD/CAM позволяет оптимизировать производственные процессы, уменьшить количество ошибок и повысить эффективность работы.
Использование искусственного интеллекта
Алгоритмы ИИ анализируют схемы резки и в режиме реального времени корректируют параметры работы, обеспечивая более точные результаты.
Гибридные технологии
Комбинирование плазменной резки с лазерной или гидроабразивной обработкой становится всё более популярным, позволяя достигать высокой точности в различных сферах промышленности.
Экологичная модернизация
Внедрение энергосберегающих технологий и снижение количества отходов делают процессы плазменной резки более устойчивыми к экологическим требованиям без потери качества.

Обращайтесь к нам с любыми вопросами по оборудованию для термической резки металла. Специалисты «ТОП Инжиниринг» всегда готовы проконсультировать и рассчитать оптимальные вложения в производство под Ваши конкретные задачи.