数控等离子切割机的全面概述

基础知识

一台数控等离子切割机 ，也称为 CNC 等离子切割机，通常用于切割金属，用途广泛。等离子数控机床是将等离子切割方法应用于数控加工的机器。在传统的CNC加工操作中，钻头或切削工具用于通过穿孔、穿透或切片的物理力来切割工件或将不需要的部分从工件上移除。另一方面，等离子数控机床不使用传统的切割工具，而是使用热等离子射流。

这些类型的机器特别适用于涉及导电材料的机械加工操作。例如，钢、不锈钢、铝、黄铜或铜等材料都可以用等离子炬切割。等离子数控机床可以切割的金属材料更多。等离子切割还可以应用于其他工业环境，如制造、汽车修理和修复、建筑等。

什么是等离子？

等离子体被认为是固体、液体和气体之外的第四种物质状态。众所周知，一种物质通过温度的变化、加热或冷却而从一种状态变为另一种状态。温度变化的本质是能量的动态变化。基本规律是这样的，当固体物质被加热时，它会逐渐熔化并变成液体。当进一步加热时，液体蒸发成气体。那么血浆在哪里呢？

简而言之，当气体或蒸汽进一步加热时，气体会电离并导电并变成等离子体。等离子切割机将能量从导电气体传递到导电材料，即金属工件。将能量从等离子体传递到工件的过程会导致等离子体接触的部分被去除。

与传统的CNC加工相比，等离子去除或解剖工件部分的方式更类似于放电加工或激光切割。等离子体不是对工件的各个部分进行物理解剖，而是将这些部分熔化或蒸发掉。等离子切割被认为是数控加工中的精密切割措施之一。

构造及工作原理

等离子数控机床的三个基本组成部分：电源、等离子弧启动控制台和等离子炬。等离子切割机的电源将交流电压转换为恒定的直流电压，范围为 200 至 400 VDC。直流电压必须恒定以在切割过程中保持等离子弧。电源系统还根据需要切割某些类型和厚度的材料的量来控制电流输出。工件越厚或越硬，需要的电流输出就越大。

CNC 等离子机通常带有等离子炬，并且炬可以在计算机引导的路径中移动。 “CNC”一词被称为“Computer Numerical Control”，意思是用计算机根据程序中的数字代码来指挥机器的运动。

数控等离子切割机的割炬可以切割钢、不锈钢、铝、黄铜和铜，以及其他导电金属。它通常部署在制造车间、汽车维修和修复车间、工业建筑或打捞和报废作业中。

由于这些刀具的高速和精确特性，等离子切割的应用已广泛应用于从大型工业 CNC 应用到小型业余爱好者商店。但还有更重要的组件值得一看：

CNC 和驱动系统中的所有电子设备都非常快速地工作和通信，通常每隔几毫秒测量和更新位置信息。这使得机器运动足够平稳和准确，以生产具有平滑、笔直、一致边缘质量和精确零件尺寸的等离子切割零件。

• 手电筒和手电筒控制器： 为了从金属板上切割零件，CNC 控制割炬的运动。然后，零件程序负责告诉手电筒何时打开和关闭。这些零件程序通常由称为“后处理器”的软件创建，该软件可以从 CAD 文件中获取零件几何形状并将其翻译成一种语言（通常称为 M 代码和 G 代码) CNC 能够读取。
• 驱动系统： CNC 等离子切割机还包括一个驱动系统，该系统包括驱动放大器、电机、编码器和电缆。 X轴和Y轴分别至少有两个电机。然后每个电机都有一个驱动放大器，它从 CNC 接收低功率信号并将其转换为高功率​​信号以启动电机。每个轴都包含一个反馈机制，通常是一个编码器，它产生一个数字信号来指示轴已经行进了多远。然后电缆将电源从放大器引导至电机，并将位置信号从编码器传回 CNC。
• I/O 系统： CNC等离子切割机将有一个负责输入和输出的电气系统。这基本上就是 CNC 在最佳时间打开等离子的方式。例如，这可以通过打开关闭继电器的输出来完成。等离子切割机的 CNC 使用输入作为等离子弧何时启动并准备移动的提示。这些是所需的最基本的输入和输出，但显然，还可以有更多。

数控等离子切割机还可以补充许多其他功能，例如弧压高度控制系统、等离子坡口系统、集成等离子控制系统等。尽管如此，上述数控等离子切割机的基础知识对于所有此类机器都是通用的，从最简单到最复杂。

工作原理说明

如上所述，等离子气体由电极从电源产生的电弧驱动。首先是引导弧，然后是主弧。

当电源工作时，它会在电极上施加负电压，该电极是引弧电路的阴极。然后在作为引弧电路的阳极的喷嘴上施加一个临时的正电压，然后引弧。当引弧通过喷嘴开口流向工件时，将产生主电弧回路，并驱动实际切割操作以增加至最佳切割电流。

当喷嘴被喷嘴打开时主电弧，等离子机将产生高达 20,000°C 的等离子并朝工件移动。一旦对工件加热，局部工件就开始被汽化的等离子气体熔化。在局部工件被完全弱化后，工件上所需的材料部分将开始被去除。那时，电流和喷嘴会控制等离子气体的流动，以追求最精确的切割，减少产品的变形。

一切准备就绪后，等离子机将按照 CNC 程序的指令，以适当的速度和所需的运动在工件表面上移动。之后，将根据需要以最佳精度和光滑光洁度在工件上进行所需的切割。

优势和成本

CNC 控制的等离子机确保最终零件的最佳精度。此外，即使是较厚的材料，也可以简单地通过调整电源进行加工。因此，它们可用于各种应用。此外，等离子切割机可以降低设备和运营成本，使其成为具有高价值和高效率的切割机。

费用

CNC 等离子切割机，尤其是割炬，曾经非常昂贵。出于这个原因，它们通常只能在专业的焊接车间和库存充足的私人车库和商店中找到。然而，现代等离子炬越来越便宜，现在在许多爱好者的价格范围内，可能不到 300 美元。

较旧的设备可能很重，但仍然便于携带，而一些采用逆变器技术的较新设备仅重一点，但与旧设备的容量相当或超过。

等离子相关加工的操作员安全

为确保操作 CNC 等离子切割机的人员的安全，需要适当的眼睛保护装置和面罩，以防止眼睛损伤（即弧形眼睛）以及碎屑造成的损伤。

还建议使用皮手套、围裙和夹克，以防止火花和热金属灼伤。在没有易燃液体、材料和气体的清洁区域工作非常重要。等离子切割机产生的火花和热金属如果不与易燃物体隔离，很快就会引起火灾。

在某些情况下，等离子切割器可以将热火花飞到 5 英尺外。机器的操作员通常对任何已经开始的火灾视而不见，因为他们在面罩后面。采取安全预防措施，确保您的工作区域没有火灾隐患。