3D řezání silných materiálů
Nová úkosová řezací hlava na řezání kyslíkovým plamenem od MicroStepu představuje alternativu v úkosovém řezání tlustých plechů – přináší podstatné zvýšení efektivity řezání a také nové aplikační možnosti.
Problematika strojní přípravy přesných svarových ploch na dílech řezaných na CNC strojích je dlouhodobou prioritou výrobce MicroStep. Řezání pod úhlem tvoří nedílnou součást výzkumně-vývojového programu firmy již téměř 20 let a je nejvýznamnější aplikací, díky které firma získala přední místo mezi světovými dodavateli strojů.
MicroStep postupně uvedl na trh úkosové hlavy na řezání plazmou, vodním paprskem a laserem a také technologií kyslíkového tříhořáku, který slouží k vytváření řezů typu „K" trojicí kyslíkových plamenů. Má však geometrická omezení, která neumožňují řezání některých typů kontur. V roce 2018 přišel MicroStep s novinkou, která doplňuje produktové portfolio firmy v řezání pod úhlem o možnost přesného úkosového řezání velkých tlouštěk materiálu kyslíkovým plamenem téměř bez omezení tvaru řezné kontury – tzv. kyslíkový rotátor (viz obr. 1).
Technologická úkosová hlava s označením „rotátor" od MicroStepu slouží k 5osému polohování řezacího nástroje, přičemž k pohybům ve směrech X, Y a Z se přidává náklon nástroje (pohybová osa A) a nekonečná rotace nástroje kolem svislé osy (pohybová osa B), díky kterým je možné vytvářet řezné kontury se zkosenými hranami s profily řezu typu V, X, Y a K (označují se jako 3D profily řezu).
Tato řezací hlava je dodávána ve dvou základních verzích: s náklonem hořáku pro řezání plazmou do 50° a kyslíkem do 65°, nebo s náklonem hořáku do 120°. V první verzi je rozdíl v maximálním možném úhlu řezání mezi plazmou a kyslíkem daný současnými limity technologie a rozměry řezacího nástroje, protože úhel náklonu při řezání v kombinaci s předepsanou řeznou výškou nesmí být natolik velký, aby docházelo ke kolizi těla nástroje s řezaným materiálem.
Problematika efektivního úkosového řezání silných materiálů spočívá v umění najít rovnováhu mezi ekonomikou a kvalitou řezu. Ekonomika je dána hned několika faktory: spotřebou energií, plynů a spotřebního materiálu (řezacích trysek), rychlostí řezu, počtem řezů, který je nezbytný pro dosažení požadovaného profilu řezu (při řezech X, Y, K), případně nutností manipulace s materiálem mezi jednotlivými řezy, v neposlední řadě také objemem odpadního materiálu vyráběného dílce.
Řezání úkosů do silných plechů
V typických průmyslových aplikacích je zažito řezat plazmou materiály do maximální tloušťky 50 mm s použitím řezacích proudů 400–450 A. K tomu jsou nutné nejvýkonnější plazmové zdroje s nezanedbatelnou cenou. Pro úkosové řezání jsou při použití plazmy hraničními už aplikace řezání tlouštěk od 35 mm. Pro silnější konstrukční ocel je nejrozšířenější technologií kyslíkové řezání. Dosavadním limitem této technologie při řezání úkosů na strojích MicroStep bylo geometrické omezení sestavy tří kyslíkových hořáků, která neumožňuje řezání některých typů kontur (zejména vnitřních), celkové omezení řezání úkosů do max. tloušťky materiálu 80 mm, omezení úhlu úkosu do 45° a také nemožnost řezání proměnlivých úkosů. Uvedením kyslíkového rotátoru na trh byly všechny tyto limity výrazně posunuty, nebo zcela odstraněny. Navíc je při využití kyslíkového rotátoru možné použít technologii dodatečného úkosování (ABP), která ve značné míře rozšiřuje možnosti úkosování tlustých plechů.
Výhody dodatečného úkosování
Úpravou ověřené konstrukce plazmového rotátoru MicroStep (ve světě úspěšně pracuje již přes 600 jednotek), integrací kyslíkového hořáku, převaděče plynů pro nekonečné otáčení a vyřešením systému odměřování řezné výšky během řezání se podařilo vytvořit technologickou hlavu, která umožňuje náklon hořáku až 65°, posun hranice maximálních řezaných tlouštěk, řezání komplexních typů kontur (X, Y, K) bez geometrického omezení a řezání proměnlivých úkosů.
Integrací laserového skeneru a implementací softwarových prostředků pro proces dodatečného úkosování (technologie ABP) je navíc možné řezat přípravu na svary i na extrémně silných dílech (např. 250 mm) s velkou úsporou plynu i řezného materiálu, což je samo o sobě unikátní výhodou prezentované technologie. Patentovaná technologie ABP spočívá v tom, že dílec je nejprve vyřezán pouze kolmo, následně je vybrán z plné tabule plechu, položen na libovolné místo na řezacím stole, zaměřen laserovým skenerem a poté jsou na dílu řezány úkosové hrany.
Příklad aplikace
Na obr. 2 je schematicky znázorněna problematika řezání K řezu do tloušťky 80 mm s nosem 15 mm a extrémním úhlem úkosu 65°, řezaným přímým úkosováním do plné tabule plechu (vlevo), a procesem dodatečného úkosování (vpravo). Z obrázku je zřejmá výhoda dodatečného úkosování, kde dochází k enormní úspoře drahého materiálu (nevzniká odpad vyznačený růžovou barvou). Efektivní tloušťky úkosových řezů jsou mnohem kratší než při přímém úkosování, což znamená vyšší řezné rychlosti i velkou (několikanásobnou!) úsporu spotřeby plynů. Vyšší řezné rychlosti navíc znamenají menší tepelně ovlivněnou zónu v materiálu.
Samozřejmě, že je při použití ABP potřeba více času pro manipulaci s kolmo vyřezanými díly a skenování. Při řezání silných materiálů je to však kompenzováno časovou úsporou z důvodu řezání menších efektivních tlouštěk. Efektivitu celého procesu lze zvýšit vhodnou konfigurací stroje, který může mít kromě úkosovací hlavy také několik kolmých hořáků na paralelní řezání dílů kolmo (obr. 3). Kolmo vyřezané díly jsou následně naskládány na stůl a proces skenování a dodatečného řezání úkosů může probíhat v jedné sekvenci. Nemluvě o tom, že oproti jiným způsobům dodatečného úkosování, např. použití jednoho stroje na kolmé řezání a druhého stroje s robotem jen na řezání úkosů, je použití jednoho stroje na všechny operace mnohem rentabilnější na provoz při mnohem nižších počátečních nákladech. Reálný případ z praxe ukázal, že při použití kombinovaného stroje bylo možné dosáhnout časovou úsporu ve výrobě až 85 %.
203
.gif)
